莱钢1 080 m3高炉提升入炉煤粉喷吹质量实践

李 琳，戴宪涛，李铁峰，吕宏伟，张敬现

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂，山东 济南271104）

1 前言

莱钢 1#～4#1 080 m3高炉，年产能约400万t。高炉喷吹煤粉是高炉强化冶炼和增铁节焦的重要措施，提升煤比、降低高炉生铁冶炼成本和燃料比，是目前企业打造高效生产经营模式的主要发展方向。稳定提升喷吹质量，直接关系到高炉炉况的顺行。喷吹质量波动严重时会造成高炉风压波动，影响高炉稳定操作，降低生铁成本和产量。因此，提升入炉煤粉喷吹质量，在实际生产中不仅具有显著经济价值，更有助于降低高炉炼铁燃料消耗，具有节能环保等社会推广价值。

2 制约喷吹质量的原因分析

2.1 喷吹罐罐压装置调节不定值

不同喷吹量的调节主要依靠喷吹罐压、流化风和补气量的调节来实现。各喷吹罐使用的罐压调节装置，属于老式的电动式罐压调节装置。在实际生产中，由于罐压调节频繁，造成装置发热，频繁出现内部齿轮卡塞，无法实现罐压稳定，造成喷吹量的不均匀、不稳定。

2.2 原煤中杂质多

煤场中的原煤在卸车过程中，很多杂物压在煤中，无法进行清理。在上料过程中，由于皮带上的除铁器只能吸金属杂物，其他杂物进入原煤仓、制粉系统，造成煤粉中含有丝状杂物，影响煤粉的流动性，堵塞高炉分配器喷枪。

2.3 原煤配比不合理

不同的原煤生产出的煤粉的流动性也不相同。从实践中得知：无烟煤的流动性好于贫瘦煤，贫瘦煤中的长治北好于其他煤种，如百川、阳城。合理的原煤配比可以提升制粉量，稳定煤粉质量，也可以确保煤粉具有良好的流动性。实际生产中，由于部分班次的原煤配比不准确，造成制粉产量下降，煤粉流动性变差。

2.4 电磁阀质量差

近年来，受降低设备备件采购成本等因素的影响，备件质量下降明显。每个喷吹罐使用9个电磁阀，每个电磁阀控制1个气动阀门的开关。由于备件质量下降，经常发生喷吹罐气动阀门开关不动作的现象。发生故障后，操作人员需要到现场处理阀门开关，特别是喷吹罐出口阀和出煤阀出现故障后，在处理过程中会造成短暂的“停煤”现象，直接影响到喷吹的均匀性。

2.5 喷吹罐罐压、补气流量调节不及时

合理的喷吹罐罐压和补气流量在喷吹过程中起着关键作用。经验丰富的操作人员根据当前的原煤配比、煤粉温度、高炉炉况等情况，及时调整罐压、罐底流化风量、补气量等参数。不同的喷吹量对应合理的罐压、补气量，喷吹的均匀性、准确性得到保证。部分操作人员由于操作经验欠缺，关键参数的调整与喷吹量的关系不对应，造成越调节，喷吹的均匀性越差，最终影响到小时喷吹量的准确性（工艺要求小时喷吹误差＜0.3 t）。

2.6 系统温度波动大、煤粉温度低

原煤进场后，需空干（定置存放自然风干，必要时行车搅拌提高空干效果）方可进行配比上料。上料原则是先旧后新、合理搭配。近年来，由于喷吹煤紧张，煤场存煤结构经常出现不合理的现象，原煤配比不能保持长时间的稳定。煤场库存少，原煤水分未经过空干直接上料，造成原煤中的水分较大。为了保证煤粉的流动性，制粉过程中，进口温度稳定在300℃左右，中速磨出口温度90～100℃，目的是稳定煤粉温度，杜绝煤粉结露，提高煤粉的流动性。实际生产中，由于原煤水分大，制粉操作调节不及时，高炉废气温度不稳定，造成煤粉温度低，煤粉的流动性变差，最终影响到喷吹质量的稳定。

2.7 喷煤量变化次数多

近年来，高炉越来越重视喷吹的均匀性、稳定性和准确性，说明喷煤在高炉的生产中起到很重要的调节炉况的作用，喷煤量的变化直接影响到高炉的顺行。为了调剂炉况，需对喷吹量适应性调整，每小时喷吹量的变化次数由原先的1～2次逐步发展到2～3次，最高达4～5次。喷吹量的变化次数多，增加了操作人员调整喷吹罐罐压、流量等参数的次数。由于喷吹量的变化都有滞后性，造成区域时间内喷吹均匀性下降，影响喷吹质量。

3 提升入炉煤粉喷吹质量措施

3.1 规范上料操作

制定、完善煤场管理制度，定期进行督查，确保原煤配比的准确、稳定。克服煤场存煤量少、场地狭窄的不利因素，及时做好进场火车车皮的卸车、倒料工作，落实好原煤定置存放工作。工作重心前移，及时了解后续原煤情况，提前做好煤场存煤种类、进煤计划不合理的应对措施，做好预知预控工作。在原燃料供应站、厂调度中心等单位的协助下，120料场实现了不同种类原煤分类存放的目标，解决了多年来因为混煤影响煤粉质量、产量的难题，促进了混煤生产的有序化。原煤上料时坚持先旧后新的原则，降低原煤水分对制粉生产、煤粉质量的影响。原煤进场后及时进行倒料、清理货位，原煤实行分类定置存放，在煤场空干2～3 d。根据化验结果，确定配比后方可使用。

3.2 优化制粉操作

修订完善制粉系统操作规程和技术规程。严格按照标准化操作程序进行操作，控制系统各参数保持在规定值以内。重点管控好入口温度＜320℃、出口温度90～100℃。

严格落实好关键设备点巡检制度。系统运行中，严格落实好“风煤比”控制模型参数，保证制粉量与一次风量的合理搭配。加强烟气炉系统的操作，在保证安全生产的前提下，逐步增大高炉废气的使用量。4#高炉的废气量由原来的36 000 m3/h提升到45 000 m3/h以上，废气温度达到200℃以上，废气量的增加保证了制粉系统的温度稳定。

3.3 优化喷吹操作

1）优化喷吹操作参数，降低喷吹补气量。在确保安全生产的前提下，逐步降低喷吹罐补气量，1#～4#高炉的补气量由原先的310～330 m3/h降至230～260 m3/h。统一各喷吹罐倒罐时间及剩余煤粉吨数，杜绝了因罐内煤粉少、补气风量大影响高炉风压的现象。

2）加装自动化程序，推行标准化操作。根据喷吹罐罐重和历史趋势图，增设喷吹罐自动算料程序，并在计算机中实时显示当前的喷吹量、小时喷吹量和喷吹量速率，操作人员可以根据数据及时调节，确保喷吹质量；在喷吹系统增加自动倒罐程序，在降低职工操作强度的前提下，减少操作失误对喷吹质量的影响。

3）改进工艺设备，优化操作基础条件。对喷吹罐罐底流化进行改造，在原有喷吹罐流化管路上增设DN25电动调节阀，设置对应操作程序，使用过程中实现在操作画面上手动设置调节阀开度。在作为备用罐时，将流化调节阀开度调至100%，使整个流态化过程涉及到固定床、流化床、颗粒自由悬浮3种状态。作为工作罐时，通过大量试验得出将调节阀开度保持在40%时，可稳定流化速度和流化床层压力，可进一步稳定气力输送的最佳流速。在原喷吹罐补压调节阀前端增设补压气动阀，通过程序设置，设定罐压上、下限值，实现补压气动阀自动开关（此项改造不需资金投入），设定差值在10 kPa以内。通过试验，喷吹过程中罐压波动10 kPa以内对喷吹稳定性基本不受影响。将原有电动调节阀开度调至100%，将执行器停电甩出停止使用；对部分喷吹罐补压装置进行改造，将FG罐电子式补压阀改造为气动式补压阀装置，降低补压阀卡塞现象的发生。

4）加强管理，消除常见故障。制定喷吹、烟气炉等设备维护保养制度，重点做好烟气炉系统设备的维护保养，确保高炉废气使用量满足生产需求；及时清理煤场中的杂物，定期清理除铁器上的金属杂物，做好除铁器的设备维护，保证设备稳定运行，减少煤中杂物，提升煤粉流动性；原煤班每班次清理圆盘格栅、篦子两次；每班次做好各空气储气罐的放水工作，定期对各喷吹罐的关键阀门（出口阀、出煤阀、补气支阀）进行周期性更换，确保使用周期内各关键阀门开关正常；提升喷吹岗位人员责任意识，发现喷吹参数变化异常，及时通知高炉进行清理喷枪，确保喷枪无堵塞现象；加强喷吹操作督查，督查结果纳入月经济责任制；每月根据各作业区人员技能情况，开展职工培训，提升操作技能。

4 实施效果

4.1 改进前后指标

统计改进前（2018年）、改进后（2019年）各高炉的10 min均匀率＞3%和小时准确率误差累计超 过0.5 t/h的次数统计如表1所示。

表1 改进前后各高炉不符合标准次数统计 次

从表1可以看出：2018年各高炉的喷煤质量一般，每月各个作业区都有喷吹质量超标的现象发生；改进后2019年各高炉的喷吹质量较2018年有了很大提升，实现了小时喷吹误差＜0.3 t，月度超过目标值次数＜1次（平均值），喷吹质量异议次数＜1次。

4.2 经济效益显著

喷吹质量（均匀率、准确率）的提升，可以提高煤粉的燃烧率，降低高炉焦比，增加煤粉的喷吹量。根据统计，喷吹质量的稳定，每小时可以增加0.5 t的喷煤量，每年可以为高炉多喷吹煤粉17 280 t。按原煤600元，焦炭800元，置换比为0.8计算，每年可以增加直接经济效益270余万元。同时，喷吹质量的稳定可以促进高炉的顺行，降低高炉风压波动，提升生产产量，也为高炉的稳产、高产提供了保证。

5 结语

为确保满足莱钢4座1 080 m3高炉喷吹质量需求，在完善《喷吹标准化操作》《制粉标准化操作》规程后，通过加大喷吹操作规范督查力度，加强喷吹系统设备的巡检和维护力度，对系统运行状况定期摸查，并将煤场管理、定期清杂等制度进行规范；推行实施新的考核标准，责任到人，进而持续保持了小时喷吹误差＜0.3 t、月平均超过目标值＜1次、喷吹质量异议次数＜1次的良好记录。