川威集团炼铁厂高炉高钒钛矿比例冶炼烟煤混喷生产实践

谭嘉川，陈 军，陈仁宏

(川威集团成渝钒钛科技有限公司炼铁厂，四川内江 642469)

1 高炉喷煤的意义

随着高炉冶炼技术的不断提升，高炉各项技术经济指标节节攀升。高炉富氧喷煤作为高炉技术经济指标提升的一项强力助推剂，已成为各企业高炉技术经济指标提升的主要手段。

随着钢铁产能的不断扩大，焦炭需求量大幅上升，炼焦煤资源日趋紧张，价格不断攀升，炼铁燃料成本，已成为影响炼铁成本的主要因素。而高炉采用富氧喷煤技术后，可以用低价的无烟煤或烟煤代替部分焦炭，从而减少焦炭消耗量，实现炼铁成本的下降。基于以上原因，高炉实行富氧喷煤技术已成为提升高炉技术经济指标、平衡煤焦资源、降低炼铁成本的重要手段而被各钢铁企业广泛采用。

2 烟煤混喷的意义

目前喷煤比较好的高炉，喷煤比维持在160～200 kg/t·Fe的水平，最高煤比已达到260 kg/t·Fe以上，取得了较好的经济效益和社会效益。高炉实现富氧喷煤后，高炉喷煤比和煤焦置换比，也成为了高炉喷煤新的攻关目标。随着高炉喷煤比的提升，高炉生产对入炉矿石和焦炭的质量要求也越来越高，给精料提出了更高的要求。同时随着喷煤比的上升，未燃煤粉量上升，煤焦置换比不断下降，高炉炉况稳定性下降，喷煤的经济性也因喷煤比的上升而下滑。由于烟煤与无烟煤存在200元/吨左右的价格差，实行烟煤混喷，则可以利用烟煤易磨制的性能，提高制粉台时产量，降低制粉生产成本和喷粉成本。同时也因烟煤的挥发分含量高，燃烧性能好而有利于煤粉在风口回旋区内的燃烧。从而降低喷煤比上升后的未燃煤粉量，降低对高炉炉况的影响，提高煤焦置换比，达到提升喷煤经济效益、降低喷煤比、提升高炉炉况影响程度的综合目的。

3 高炉高钒钛矿冶炼时对喷煤的影响和要求

钒钛磁铁矿属于呆矿，在高炉冶炼时，由于炉渣中TiO2的大量存在，炉渣的冶炼性能比普通矿炉渣差，并且钒钛炉渣冶炼高炉的操作难度随渣中TiO2含量的上升而越来越大。目前用普通高炉冶炼钒钛磁铁矿较成功的主要是攀钢，其炉渣中的TiO2含量在20%～23%之间。我厂目前炉渣中TiO2的含量在18% ～21%，入炉钒钛矿比例在55% ～57%，也属于用普通高炉冶炼钒钛磁铁矿比较成功的厂家。

由于钒钛烧结矿质量差(转鼓强度低、易破碎、粒度小)，钒钛矿冶炼高炉的吨铁渣量大和炉渣冶炼性能稳定区间小的特点，喷吹进高炉的未燃煤粉的数量对高钒钛矿冶炼的高炉的炉况影响巨大，所以钒钛矿冶炼高炉喷煤比都维持在较低(110～130 kg/t·Fe)的水平。提高煤粉燃烧率，降低未燃煤粉量是提高钒钛矿冶炼高炉煤比的关键。

4 烟煤混喷对高炉高钒钛矿比例冶炼的意义

钒钛矿冶炼高炉的特点是吨铁渣量大，炉渣冶炼性能差，对炉温和炉渣成分的波动敏感。当炉温上升易出现热结现象，当喷煤比上升，未燃煤粉量上升时，炉渣的流动性也会出现急剧下降，从而造成炉况异常。而增加喷吹煤炭中烟煤的比例，可以充分利用烟煤的挥发分含量高，燃烧性能好的特点，提高煤粉在风口回旋区内的燃烧率，达到煤比不变的情况下，提高煤焦置换比的效果，促进燃料比的下降;在煤比提高的情况下，降低进入炉内的未燃煤粉量，达到喷煤比上升，而不对高钛型炉渣性能造成大的影响，避免影响炉况稳定的目的。

5 川威炼铁厂喷煤设备及技术经济指标现状

川威炼铁厂喷煤系统采用集中制粉、集中喷吹的直接喷吹工艺，制粉主体设备为HRM2200中速立磨，设计台时产量55 t。又罐并列式喷吹系统，氮气充压、压缩空气喷吹，能满足炼铁厂高炉150～160 kg/t·Fe的喷煤要求。

2011年，因高炉入炉钒钛矿比例在55%左右，炉渣中TiO2含量在17%左右，所以全年煤比平均为111.80 kg/t·Fe，与攀钢比较也属于较低的水平;2011年全年烟煤使用量为48585.29 t，烟煤平均比例为16.86%，烟煤配比最高时为27%，混合煤粉的挥发分水平在14%～16%，与目前国内多数钢铁厂的挥发分水平相当。

6 为了提高烟煤混喷比例，川威炼铁厂采取的技术措施

6．1 目前川威炼铁厂喷煤及烟煤混喷存在的问题

川威集团炼铁厂喷煤系统投产于2004年4月，工艺流程设置较落伍，整个生产工艺流程中存在较多不合理的地方，主要有以下几个方面的不足:

(1)堆煤场地狭小，只能库存使用一周左右时间的煤炭，造成煤炭使用过程中混煤操作困难。

(2)制粉系统未采用尾气循环使用工艺，系统氧含量较高，中速磨入口氧含量在2%～4%，布袋出口的氧含量在9% ～12%的较高水平;受热风炉操作质量影响程度大，涨温度现象也较频繁。

(3)制粉系统漏风现象严重，中速磨入口氧含量与布袋出口氧含量的差值在7%～8.5%。

(4)收粉系统设置不合理，为四个收粉斗单列式布置，造成各收粉斗的收粉量与对应系列的喷吹量不匹配，喷吹操作中返煤工作量大。

(5)中速磨粗粉分离器为动态分离器，当因系统停电等原因而出现分离器意外停机时，易造成煤粉跑粗粉现象。一旦出现跑粗现象，喷吹操作难度大，处理粗粉时间长，易出现堵塞喷煤总管的问题，对高炉影响大。

(6)喷吹用煤炭的挥发分高，其中烟煤为新疆方向的煤炭，挥发分含量在36% ～39%，属高挥发分烟煤。无烟煤主要来自云南和贵州，挥发分最高也达18%。并且煤炭供应点多，供货不均衡，最多时一个月25000 t的煤炭来自于17个供应点，生产组织非常困难。

(7)烟煤配比上升后，高炉风口粘结现象严重，影响高炉均匀喷煤和高炉圆周送风制度的均匀性。

6．2 提高烟煤混喷比例的措施

针对川威集团炼铁厂喷煤生产存在的以上问题，在高炉进行高配比钒钛矿冶炼情况下，为了提高烟煤混喷比例，提高烟煤喷吹的安全性和实现降低喷煤成本的目标，主要开展了以下几个方面的工作:

(1)加强生产组织和协调，保证烟煤使用比例的均衡性。烟煤混喷的经济价值体现在其燃烧性好，有利于促进煤粉在风口回旋区内的燃烧率，另外，烟煤生产使用绝对量上升才能产生效益。如果实行全烟煤喷吹，则生产安全隐患大，安全成本高。同时由于煤粉固定碳含量的下降，燃料比也会大幅上升。通过与采购部门相关人员进行沟通协调，保证烟煤回厂量充足和均衡，从而达到了烟煤的均衡使用。在烟煤使用总量上升的情况下，最高配比反而较以前有所下降，降低了烟煤混喷生产安全隐患，也充分利用了烟煤燃烧性好和价格低的优点。

(2)加强制粉系统漏风治理，降低废气加热温度，提高烟煤混喷生产安全系统。通过与相关兄弟单位的技术沟通和交流，了解到其他厂制粉系统的布袋出口氧含量水平在5%～6%，判断我厂喷煤制粉系统的漏风现象严重。于是我厂加大了对制粉系统漏风的排查和治理力度，找出了磨盘与中速磨本体之间漏风这一最大的漏风点。于是利用废旧胶皮带制作密封件进行密封处理，同时对磨辊与磨体之间的漏风也进行了加胶皮带密封的方式。通过对这两个大漏风点的处理，目前制粉系统出口氧含量下降到了7%～8.5%的水平，下降了2.5%左右。在同比条件下，中速磨台时产量也上升了3吨/小时左右。

(3)对制粉系统进行优化改造，提高应急处理能力。喷煤制粉系统每个班的制粉生产时间在6小时左右，每班都有一次启停机。在启停机过程中，系统氧含量和温度控制难度大，氧含量和温度超标问题严重。并且在正常生产过程中，由于热风炉等外部原因影响，也易造成系统氧含量和温度超标，给烟煤混喷安全生产造成很大的压力。为了解决这一问题，通过讨论分析，决定在布袋与主抽风机间加一个野风阀。当加热烟气温度超高或氧含量不合格时，打开野风阀，可以减少吸入制粉系统的高温废气量或氧含量，避免煤粉自燃，减少制粉生产安全隐患;当出现分离器自动停机时，打开野风阀，可以减少吸入收粉斗的粗粉量，避免给喷吹造成堵管等现象，减少了对高炉喷煤生产的影响，保证高炉煤粉喷吹量的准确率，促进炉温炉况的稳定。

(4)充分挖掘制粉设备生产潜力，为进一步降低加热烟气温度创造条件。川威炼铁厂喷煤制粉系统原设计生产能力为55吨/小时，目前台时产量控制在42吨/小时，就已满足5座高炉的喷煤要求，加热烟气使用温度在290℃。为了提高烟煤混喷生产的安全系数，进一步为提高烟煤混喷比例创造条件，我厂对制粉系统操作工艺参数进行调整，用大风低温思想指导生产，将主抽风机变频调速参数由原41赫兹调整为42赫兹，风量增加近3000 m3/h。在相同台时产量情况下，加热烟气温度由原来的290℃下降到目前的250℃左右，降低了近40℃，使烟煤混喷生产安全得到更有力的保障。

(5)加强喷煤吹管制作质量控制力度，提高喷吹压力，解决烟煤混喷比例上升后，高炉风口的粘结问题。2011年，在烟煤比例达到25%以后，高炉风口粘结现象严重，给高炉生产造成了很大影响。经过对粘结原因进行系统分析，最后，通过对喷煤吹管的制作质量进行严格控制，以保证喷煤枪在吹管内的有效插入深度;同时通过增加喷吹总管压力，缩短煤粉在风口内的停留时间，从而大幅降低了风口粘结现象;高炉在短期休风期间，加强对粘结物的清理，基本解决了烟煤混喷比例上升后，风口粘结影响高炉生产的问题。

7 炼铁厂烟煤混喷取得的成效

2011年，炼铁厂烟煤配比最高达到25%，混合煤挥发分含量在14% ～16%之间，与烟煤混喷最高挥发分22% ～25%相比较，还有较大的差距。2012年1月到3月份，由于处于春节期间，各煤矿基本停止生产，为了在2011年底，保证春节期间的喷煤生产，采购部门加大了采购力度和煤炭库存工作，因库存煤炭的场地狭小，造成低灰无烟煤和烟煤混堆现象严重。在此生产期间，虽然烟煤的配比在10% ～20%间，但混合煤的挥发分最高还是达到了24.11%。经过测算，烟煤配比在35%的水平，已接近22% ～25%的最高水平。炼铁厂喷煤工段通过以上的改进措施，保证了烟煤混喷生产的安全，目前已具备混合煤挥发分含量在20%左右的安全生产条件，为今后提高烟煤配比和全年烟煤使用量，争取最大经济效益创造了条件，仅烟煤比例上升一项，年可产生经济效益就达到300万元以上。

［1］ 汤清华，马树涵，等．高炉喷吹煤粉知识问答［M］．北京:冶金工业出版社，2002．