高炉制粉改用氮气喷吹的实践

王维 ,王丽芳 ,金建栋 ,赵鹏 ,张浩

（1.鞍钢股份炼铁总厂，2.鞍山市水务集团有限公司，辽宁鞍山 114000）

1 项目情况介绍

鞍钢股份炼铁总厂二、三制粉作业区原高炉喷吹系统使用压缩空气作为动力介质，运行中存在压力不足和含水量大的缺陷，为保证高炉达产，降低运行成本，计划实施改氮气工程。在能源管控中心氧气分厂送炼铁总厂Φ273高压氮气总管上接出一根Φ219氮气管道，供炼铁总厂二、三制粉车间喷吹使用。同时在能源管控中氧气分厂6万m3/h制氧机、3#制氧机、4#制氧机高压氮气出口调节阀前各接出1条Φ273管道，3条管道在氧气分厂院内汇总为1条Φ273管道供炼铁总厂一制粉喷吹；一、二、三制粉倒罐等。

2 前期调查和初步方案设计

鞍钢股份炼铁总厂二、三制粉改氮气工程可行性研究拟在能源管控中心氧气分厂送炼铁总厂Φ273高压氮气（1.1 MPa）总管，能源管控中心与炼铁总厂产权分界截止阀前接出一根Φ219氮气管道，沿现有管道支架敷设至炼铁总厂二、三制粉车间，管道在进入二、三制粉车间前设置自立式稳压阀组一套，使氮气压力稳定在0.9 MPa。现二、三制粉车间喷煤采用高压压缩空气（0.9 MPa）为气源，用量约10 000 m3/h，由能源管控中心氧气分厂院内1#、2#、3#、4# 9 000 m3/h空压机提供。喷煤气源改为氮气后压力、流量保持不变。

改造后可以改善炼铁总厂二、三制粉喷煤效果，并且提高高炉煤比，降低焦炭使用量等，同时能源管控中心氧气分厂可以减少约10 000 m3/h高压压缩空气送出量，降低设备维护及运行费用。

能源管控中心氧气分厂送炼铁总厂Φ273高压氮气总管上的用户为炼铁总厂一高炉喷涂；一制粉喷煤；一、二、三制粉倒罐等，使用压力为1.1 MPa，用量约20 000 m3/h。此高压氮气总管与能源管控中心氧气分厂送其它用户的高压氮气管网连接在一起，但只有炼铁总厂单一用户要求压力1.1 MPa，在氮气需求量大时，经常造成氮气压力低，影响炼铁总厂生产，也使能源管控中心氧气分厂需长期将供气压力维持1.1 MPa。

此次改造，在能源管控中氧气分厂6万m3/h制氧机、3#制氧机、4#制氧机高压氮气出口调节阀前接出3条Φ273管道，并设置3台压力调节阀，使送出压力稳定在1.1 MPa，3条管道在氧气分厂院内汇总为1条Φ273管道，送炼铁总厂一制粉喷吹；一、二、三制粉倒罐等，此管道只为炼铁总厂单一用户提供1.1 MPa高压氮气，接点位置位于能源管控中心氧气分厂送炼铁总厂Φ273高压氮气总管，能源管控中心与炼铁总厂产权分界截止阀后，改造后将产权分界截止阀关闭，阀门两端加盲板，分界截止阀前压力降为≥0.9 MPa，阀后压力稳定在1.1 MPa。能源管控中氧气分厂6万m3/h制氧机、3#制氧机、4#制氧机互为备用，为炼铁总厂提供1.1 MPa高压氮气，为满足互为备用制氧机自动启停需要，需新增DN500气动紧急切断阀2台，DN800气动紧急切断阀1台，分别安装在3#、4#制氧机氮气支管及总管上，具体工艺流程见图1。

图1 二、三制粉喷吹改氮气工程工艺流程图

3 施工过程中遇到的问题及解决方案

（1）由于管道输送动力介质为高压氮气，设计时按照要求需要射线探伤。实际操作中发现沿途敷设管道区域存在大量室内办公人员，无法全部清除。后经过审查改为超声波探伤，满足施工需求同时保证人身安全。

（2）管道敷设完毕后需要和原始管线连接，由于工艺需求煤粉系统不能全部停产配合，最终决定采用管道在线开孔技术，在生产运行状态下施工。

（3）管道冲洗完毕连通后投入使用，由于煤粉系统与高炉配套使用，按照先后顺序投产。使用前先打开氮气阀门，待压力稳定后，关闭压空阀门，同时做好上游管线保护。

4 项目效果评价

2019年5月投入生产，投产后第一年即达到设计生产能力的100%。投产后系统运行稳定，二、三制粉的煤比提高，同时氮气运行压力稳定，没有大的波动。原冬季运行中动力介质系统发生冻卡现象较为频繁，需采取防冻保温及持续排水措施保产，现氮气中含水量较小，不存在冻卡现象，减少了能源的浪费，基本达到了设计目标。