天铁高炉混喷技术实践

贺大鹏（天津天铁冶金集团有限公司炼铁厂,河北涉县056404）

天铁高炉混喷技术实践

贺大鹏（天津天铁冶金集团有限公司炼铁厂,河北涉县056404）

天铁高炉在煤比达到150kg/t后，由于一直采用单一煤种无烟煤喷吹，煤比无法进一步提高。2009年进行了高炉混喷工艺改造，通过攻关实践，煤比已达到170kg/t以上，收到了节能降耗的目的。

高炉喷煤煤比工艺优化

1 前言

天铁集团炼铁厂老区现有五座高炉，其中700 m3四座，380 m3一座。高炉喷煤系统采用集中制粉间接喷吹，每座高炉建有一座喷吹站。自1987年投产以来，依托山西优质无烟煤资源，喷煤量逐年提高，到1995年在不富氧的条件下煤比达到了100kg/t.Fe，创全国同类行业先进水平。随着高炉喷煤技术的提高，天铁集团对喷煤系统的原有制粉设备进行了工艺优化，并进行了浓相喷吹的实验和改造，2000年高炉煤比提高到了140kg/t.Fe以上。在2000年到2007年期间，采用了制粉系统短工艺和喷吹系统双系列喷吹工艺改造，煤比达到150kg/t.Fe。但是，在单一无烟煤喷吹的情况下，要进一步提高煤比已非常困难，因此，2009年天铁集团对喷吹工艺做了进一步改进，采用烟煤和无烟煤混喷工艺，取得了较好效果，煤比达到了170kg/t.Fe以上。

2 高炉混喷技术改造

2.1 混喷工艺设计

（1）喷煤设备能力按煤比220kg/t.Fe设计。

（2）喷吹煤种为无烟煤、烟煤，煤粉挥发分达到18%以上。

（3）集中制粉直接喷吹，两个制粉系列，制粉能力每小时65t，每个系列6个喷吹罐，直接为五座高炉喷煤。

（4）磨煤机采用立式中速磨煤机，一级布袋收粉工艺。

（5）引用高炉的热风炉废气作为磨机的干燥和惰化介质。

（6）输粉系统采用喷吹罐底部流化，上出料浓相输送，补气调节，总管加分配器喷吹工艺，见图1。

图1 高炉混喷煤粉工艺

2.2 混喷技术改造

2.2.1 原煤贮运系统改造

原煤由火车和汽车进厂至干煤棚，无烟煤和烟煤分开堆存放，干煤棚内设置了三个配煤斗。供煤时，通过干煤棚内抓斗桥式起重机将不同品种的煤放入不同的受料斗，根据配料比例，系统自动调节定量配煤装置的给料量，达到配煤效果。经过配料的原煤进入上煤胶带输送机及储煤仓顶的带式输送机，送至储煤仓完成供煤作业。

2.2.2 干燥气系统改造

干燥气由热风炉废气和高温烟气组成。从1#~2#高炉热风炉烟道引一根废烟气管供应1#制粉系列生产，从3#~4#高炉热风炉烟道引一根废烟气管供应2#制粉系列生产。

（1）当热风炉废气管路系统正常且温度高于240℃以上时，干燥气发生炉不需工作，仅采用热风炉废气即可完成煤粉的干燥和输送任务。

（2）如果热风炉废气温度过高，在废气管路上设置了温度检测和报警装置，废气温度过高时系统会自动引入再循环气以降低废气温度，使系统正常工作。

（3）当热风炉废气温度过低，或高炉的热风炉废气无法引出时，可启动干燥气发生炉，使燃料燃烧产生的高温废气与部分热风炉废气相混合，生成适合于煤粉干燥用的干燥气。

2.2.3 煤粉制备系统改造

采用中速磨负压制粉加一级布袋收粉工艺。干燥气体从磨煤机进气口进入机体，煤粉颗粒被干燥气烘干并携带上升，进入分离器，较粗大的颗粒碰撞在分离器体的衬板上返回重磨，细度合格的煤粉经排出口输入煤粉管道后进入煤粉收集系统。

2.2.4 收粉系统改造

从磨煤机排出的合格煤粉与气体混合物经管道进入袋式收粉器，煤粉被收集入袋式收粉器料斗，被分离后的含尘浓度小于30mg/Nm3的尾气通过主排烟风机排入大气。收粉器料斗中的煤粉经振动筛落入煤粉仓。

2.2.5煤粉喷吹系统改造

高炉喷吹系统上接制粉系统的煤粉仓，每个煤粉仓下设6个26 m3喷吹罐，直接为五座高炉喷煤。两个喷吹罐一组，经输煤总管，将煤粉输送到对应的高炉的分配器，经喷吹支管喷入高炉。另有一组(两个)喷吹罐用于五座高炉的备用罐。

氮气是用于喷吹工艺的充压、流化和管道的清扫，压缩空气用于煤粉的输送喷吹。

煤粉喷吹控制系统包括过程控制和程序控制。过程控制主要用于总喷吹速率和喷吹罐自动增压的控制。程序控制包括自动给料、自动换罐、自动减压和停电及计算机故障时的应急操作。

3 混喷设备的投产

3.1 混喷参数的确定

混喷设备于2009年8月31日建成投产。为保证混喷后高炉的炉况稳定，将煤粉的挥发份分为三个阶段进行控制，第一阶段挥发份15%，第二阶段挥发份18%，第三阶段挥发份提高到21%。高炉第一阶段混喷煤粉质量控制见表1。

表1 高炉混喷煤粉质量/%

为保证混喷投产的成功，首先从距离最远的5#高炉开始，5#高炉距制粉800多米，由于管线长、阻损大，经反复调整后，确定出喷吹操作参数，实现了超远距离试喷成功。随后，1#～4#高炉相继投产，2010年1月28日老喷煤系统正式停止运行。混喷操作参数见表2。

表2 混喷操作参数

3.2 混喷工艺规程的确定

混喷工艺采用集中制粉直接喷吹技术，喷吹操作由高炉远程控制。为保证高炉正常喷煤，防止发生意外停煤，仍保持老喷煤系统的正常运行，并制定了新老系统转换的操作规程，提前组织喷煤工和高炉工长学习，并做好停煤等各种事故的预防和演练。因为措施得当，基本上实现了新老系统的互相替补，保证了高炉正常生产。

4 混喷后的高炉操作

4.1 改善原燃料条件

大煤量喷吹后，炉腹煤气量增加，煤气上升阻力增大，煤气压差增加，中心气流显得不足，中心难以吹透，相比较边缘气流得到了发展。为此从下部应当适当缩小风口面积，国内喷煤比较高的武钢在这方面有很好的经验。从上部装料制度，增加中间环带和边缘的矿焦比，增加中心加焦量，来实现发展中心气流。

天铁的炉料结构是碱性烧结矿加酸性烧结矿配加块矿和少量球团，入炉料结构和质量很难有较大突破，只有通过加强筛分管理，减少粉末入炉来实现原料质量改善。

在高炉实现大煤比情况下，焦炭质量显得尤为重要。为了保证焦炭的骨架作用，应提高矿批重，保证焦炭量不变，尽量保证焦炭层厚度。但是，因料车容积限制，矿批难以扩大，为此必须保证焦炭质量得到提高，尤其是焦炭热性能提高。因新区大焦炉投产，外购焦减少，增加自产焦炭量，而且新区大焦炉焦炭质量明显好于老区焦炭，为提高煤比创造了较好条件。表3为天铁高炉使用焦炭质量，本厂焦炭基本能满足大煤比要求。

表3 高炉用焦炭质量/%

4.2 其它技术措施

4.2.1 提高风温

热风温度每升高100℃，炉缸理论燃烧温度升高60℃，允许多喷煤粉30~40kg/t。为此，对高炉热风炉操作工进行考核，改进烧炉方法，提高责任心，精心烧炉，对使用较高风温的班组进行奖励。

4.2.2 进行富氧鼓风

富氧率每提高1%，炉缸理论燃烧温度升高40~50℃，允许多喷煤20~30 kg/t，另外还有利于提高风温。为克服夜间氧气压力波动造成停氧的局面，专门制定了各高炉富氧量规定，避免因互相抢氧造成压力低而停氧，从而实现了连续富氧。

4.2.3 出净渣铁

及时出净渣铁，减少憋风现象，一方面利于高炉接受风量，改善高炉顺行，同时利于高炉煤粉燃烧。

5 混喷效果

2010年1月下旬开始，彻底将老喷煤系统断开，改为混喷系统，同时炼铁厂制定攻关方案和激励机制，煤比提高到了160kg/t以上，个别高炉已达到180 kg/t以上，焦比和综合焦比下降，实现了节能降耗的目的。尤其是当前焦炭严重不足，因煤比提高减少外购焦炭的数量，焦炭质量提高，满足了高炉稳定顺行的需要。表4为混喷前后的主要技术指标。

表4 混喷前后的主要技术指标

目前条件下，煤比达到170kg/t后高炉还没有出现影响炉况顺行的情况，风口没有因煤量大而出现磨坏的情况，从风口看也没有出现结焦和堵枪现象。判定煤粉燃烧效率的最直接方法有两种：一是看是否影响炉况顺行，综合焦比是否大幅度升高；二是看高炉重力除尘灰（一次灰）和布袋除尘灰（二次灰）中碳含量值是否有明显上升，绝对值是否超标。表5为混喷前后除尘灰中碳含量变化。

表5 混喷前后除尘灰中碳含量

从以上数据可以看出一次灰中碳含量略有上升，二次灰含碳量变化不大，煤粉燃烧效果有待进一步研究和观察。

6 结论

6.1 烟煤与无烟煤混喷技术、集中制粉直接喷吹技术、中速磨制粉技术、单支管计量等技术的应用，高炉煤比达到170kg/t以上，为天铁高炉节能降耗做出了较大贡献。

6.2 下一步煤比将会继续提高，但是根据笔者经验，应该注意解决以下问题。

6.2.1 当前煤比在160~180kg/t之间比较适宜，燃烧效率问题不大，在160 kg/t以下时可以大胆往上喷。

6.2.2 煤比往上提高时要区分对待，尤其提高到180kg/t以上时，要根据各高炉情况，风温在1 150℃以上，富氧率在3%以上的，可以继续提高煤比。

6.2.3 提高煤比牵扯到其它各方面条件的改善，原燃料条件改善、入炉品位提高、渣量减少，焦炭强度提高等都有利于提高煤比。

6.2.4 密切注意跟踪综合焦比和除尘灰中碳含量变化，防止煤粉燃烧不完全造成影响高炉顺行和能耗升高。

（收稿2010－03－20责编赵实鸣）

TIANTIE Blast Furnace Mixed Injection Technology Practice

He Dapeng

After reaching 150 kg/t,the coal injection ratio at TIANTIE BF cannot be improved further due to single-kind anthracite injection.BF mixed injection process was upgraded in 2009.The coal ratio reaches over 170 kg/t in practice.Thus,energy is saved and consumption reduced.

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贺大鹏，1991年毕业于北京科技大学钢铁冶炼专业，多年来一直从事高炉冶炼技术和管理工作，目前在天铁集团炼铁厂生产技术部主管生产技术和原燃料质量工作。