煤粉高浓度气力输送稳定性的控制与改进

张占方 （天津天铁集团动力厂，河北涉县 056404)

煤粉高浓度气力输送稳定性的控制与改进

张占方 （天津天铁集团动力厂，河北涉县 056404)

针对天铁新区2 800 m3高炉喷煤系统在高浓度直接喷吹过程中出现的过滤器堵粉和泄漏、速率波动大等问题，通过采取改造煤粉过滤器、调整工艺运行参数等措施对其进行优化，确保了煤粉的稳定喷吹，使每小时喷煤量误差率稳定控制在±3%范围内，瞬时喷吹速率稳定，波动幅度小，为高炉炉况顺行创造了条件。

喷煤 煤粉 浓度 气力输送 过滤器 改进

1 前言

高炉长寿与操作稳定关系密切，而喷煤直接关系着高炉的稳定操作。近几年随着天铁为降本增效不断提高喷煤比，提高煤粉高浓度气力输送的稳定性显得尤为重要。显然，随着喷煤量的增加，气力输送的固气比不断提高，容易造成输送不稳定，烧枪和堵枪现象频繁，影响高炉的稳定性。

2 生产工艺现状

天铁新区2 800 m3高炉喷煤系统设2个喷吹罐，单罐容积为76 m3，设计最高喷煤量为57 t/h。采用氮气充压，主管道通过补气器补充二次空压风。喷煤工艺采用单罐、单管路、下出料方式加分配器的直接喷吹工艺。因场地限制，为防止杂物堵塞喷枪，在每个喷吹罐出口支管上加装煤粉过滤器来过滤杂物，工艺系统见图1。但在生产过程中，随着喷煤量的增加，高浓度气力输送时其固气比会很高，与此相对应，煤粉在容器和管道内会因浓度和压力的变化顺序出现均匀悬浮流、不均匀悬浮流、分层流、砂丘流和柱塞流等不同形式的流型。合理控制容器和管道内各部位的压力分布和煤粉浓度，使高浓度煤粉保持在悬浮流状态，对于稳定控制和顺畅喷吹至关重要。

图1 喷煤工艺图

3 喷煤作业中存在的问题

3.1 煤粉过滤器的泄漏和阻损问题

喷吹罐出口5 m～8 m处煤粉浓度最大，阻损高，加之过滤器自身阻损，造成喷吹罐压力和出口管道压力高，过滤器进口的杂物清理孔难以密封，经常泄漏和损伤密封垫，严重时直接影响了喷煤的正常进行。

因压力损失和阻力较大，煤粉在过滤器进口侧极易沉降、堆积，堵塞篦子，造成过滤器的频繁清理，严重时喷吹20 t就需要清理一次过滤器，且高炉堵枪现象频繁，职工劳动强度很大，给生产的连续、稳定运行带来较大风险。

3.2 喷煤速率波动大，整点喷煤量误差大

最大每小时喷煤误差量可达到±3 t;瞬时喷煤速率极不稳定，波动幅度达±25 t/h，且喷煤曲线呈现较大峰值的正弦状波动，管道脉动和振动大。尤其在倒罐期间，待喷罐极易出现堵塞、不出粉现象，造成断喷。

4 改进措施

为保证喷煤的连续稳定运行，降低波动幅度，结合生产实际，对以上问题采取如下措施。

4.1 改进煤粉过滤器结构

原过滤器结构见图2，篦子易松动，承压低，不易密封。

图2 改造前过滤器结构

对其结构进行改进，将悬臂密封的杂物清理孔设计为法兰式密封、端面内嵌密封圈、利用定位装置支撑清理孔端盖、采用点焊式固定过滤器篦子，防止气流变化造成篦子移动。改造后结构见图3。

图3 改造后过滤器结构

为防止煤粉沉降，在过滤器入口侧锥体下部加装流化管，安装角度为45°，风量通过阀门开度控制。流化风进入过滤器后，其吹扫力可分解为水平方向F1和垂直方向F2，见图4所示。水平方向吹扫力F1与煤粉输送方向相同，用于补压和增强气体的携带力，在过滤器入口侧形成负压区，起到引流作用，防止煤粉发生柱塞流现象和造成管道堵塞。垂直方向吹扫力F2向上流化吹扫，用于悬浮煤粉，防止煤粉沉降、堆积。

图4 过滤器加装流化管结构图

4.2 优化运行工艺参数

调整操作，降低流化与补气的风流量，防止喷吹罐内煤粉产生沸腾现象，保证煤粉流化效果。调整流化与补气的配比，保持粉层在微悬浮状态。通过生产实践，当流化风量比补气风量大100～200 m3/h时效果较好。

根据罐压和混合器压力调整煤粉过滤器流化风流量。流化风过大，过滤器阻损加大，影响喷吹速率，过小则不起作用。经实践调整，阀门开度在1/3～1/2时效果最好。

5 实施效果

5.1 喷煤误差和波动幅度大幅减小

喷煤量误差率由原来的±8%降至±3%以内。瞬时喷煤速率比较稳定，波动幅度由原来的±25 t/h降至±5 t/h以内，喷煤曲线比较平滑，无较大的峰值波动，消除了管道脉动和振动现象。

5.2 运行指标获得提升

通过改进，氮气消耗量大幅度降低。喷吹罐的起点压力也下降了0.1～0.2 MPa，可适应外网风压的大幅度波动。表1为喷吹量35 t/h时改造前后的对比。

表1 改造前后指标对比表

5.3 生产顺行

解决了煤粉在过滤器内沉降、积粉造成输送困难的问题。过滤器的清理次数由原来的每天8～10次降至3～5天清理一次，且清理过程中过滤器没有积粉，清理方便。过滤杂物的效果较好，很少发生堵枪现象，分配器再没有因杂物等造成压力超高。倒罐操作时，待喷罐也没有发生过堵塞、不走粉等情况，避免了断喷现象。

6 结束语

通过改进过滤器结构和调整运行参数，使喷煤工艺运行顺畅，消除了过滤器漏粉和喷煤量不够等现象，喷吹速率稳定，波动幅度小，堵枪现象也很少发生，大幅度降低了职工的劳动强度和环境污染，为高炉的稳定操作创造了条件。

[1]汤清华,马树涵.高炉喷吹煤粉知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2004：286-293.

[2]杨伦，谢一华.气力输送工程[M].北京：机械工业出版社，2006：135.

Control and Improvement of Stability of Pulverized Coal High Condensed Pneumatic Conveying

Zhang Zhanfang

In order to solve the problems of filter clogging,leakage and big rate fluctuation occurring in high condensed direct injection,optimization was carried out by improving coal filter and adjusting process parameter at the coal injection system of 2 800 m3 BF,Tiantie New Area.Hence,conditions were created for the smooth running of blast furnace due to ensured steady coal injection with less than±3%error ratio of injected coal and stable instantaneous injection rate.

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（收稿 2011－10－08 责编 赵实鸣)

张占方，男，工程师，2001年毕业于河北科技大学机械制造工艺与设备专业，现于天津天铁冶金集团动力厂从事设备管理和生产技术工作。