新（余）钢球团厂非主流煤生产实践

2021-12-28万文余马西武

中国金属通报 2021年15期

关键词：窑内结块制粉

万文余，马西武，杨凌

（新余钢铁股份有限公司球团厂，江西新余 338013）

新钢球团厂采用链篦机—回转窑球团法，主要原料为磁铁矿，周边矿硅含量高，球团矿硅含量在8%以上，窑内结圈较多。

近年来，钢铁企业原煤采购难度不断增加，球团生产逐步增加了非主流煤用量，非主流煤价格便宜，但性能不好，使用过程中问题较多，在制煤和喷吹方面需要进行相应调整后，才能满足生产需要[1]。

1 非主流煤生产实践

1.1 非主流煤特点

非主流煤指标见表1。

表1 非主流煤指标

从表1中够可以看出，非主流煤月累计指标尚可，水分偏高、挥发份略低、硫含量高，都处于可接受状态。

使用前期，非主流煤生产主要有以下问题：①制粉速度较慢，小时制粉量由10吨下降至5~6吨。②煤粉质量差，水分含量2%~3%，容易结块；粒度粗，-200目粒级比例65%左右，1mm~2mm左右大颗粒多。③煤粉管道和煤枪容易磨穿。④喷煤不稳定，回转窑结圈多、窑内煤粉爆燃现象多。⑤升温时容易熄火，升温时间长。⑥略微增加了烟气脱硫的处理量。⑦煤耗高达37kg/t以上，成本较高。

1.2 煤制粉规程调整

煤制粉设备为HRM1100M立式磨，额定产量为10t/h，干燥介质为沸腾炉烧原煤产生的热烟气。使用非主流煤后，制粉速度下降，主要是煤渣特别多，沸腾炉温度不稳定，过程连续性差，煤粉粒度粗，水分高。经观察，煤渣中硬块较多，大多为原煤中40mm左右硬块进磨后产物，表现为无烟煤特征，密度大，硬度大，黑色坚硬有金属光泽。

经过反复验证，调整后，煤制粉规程增加了以下要求：①供应厂家对原煤硬块进行破碎，使其长度控制在20mm以内。②磨辊间隙控制在5mm左右，分离器频率45HZ左右，同时加强对分离器和磨辊磨损情况的监测。③煤制粉时，尽量使立磨电流达到200A以上，中速磨出口温度达到70℃~80℃。④沸腾炉使用普通煤，稳定温度。调整后，煤制粉速度能达到8小时/吨以上，煤粉质量也有所改善，水分含量降至1.5%左右，-200目粒级比例70%左右，大颗粒略有减少。

1.3 喷煤设施升级与维护

煤粉喷吹设施主要包括给煤球阀、星型给煤机、罗茨风机、输煤管道和窑头煤枪。非主流煤制成粉后，有水分高易结块和粒度粗大颗粒多的缺点，煤粉喷吹过程中存在喷煤不稳定，煤粉易爆燃，管道和煤枪磨穿等问题，针对这些问题对喷煤设施进行了以下升级改造：①升级给煤系统，将原给煤球阀加星型给煤机升级为称重给煤机，升级后给煤系统计量方式由体积改为重量，煤粉结块不再导致喷煤不稳，操作也更加简便，链篦机烟罩温度波动由原来的±100℃下降至±10℃。②加强对输煤管道的巡检，如发现磨穿及时包扎。③对煤枪易磨穿部位增加耐磨涂层和耐磨陶瓷，见图1，煤枪易磨损区域磨穿周期从不到一个月增至三个月以上，可通过来回更换修复的煤枪消除磨穿的影响。

图1 煤枪磨损和耐磨材料

1.4 煤粉燃烧的控制

在煤粉燃烧方面，非主流煤存在的问题包括升温时容易熄火；窑头温度较低；窑内结圈频繁，掉落的结块体积过大，容易卡在固定筛上，需要打水处理，影响窑头区域耐材使用寿命；煤耗高，低价带来的经济效益不显著等。生产过程中主要采取了以下措施。

（1）升温容易熄火的问题。升温时先使用柴油助燃，普通煤挥发份更高，制得的煤粉粒度更细，升温前只需将煤枪助燃风放散开到固定位置，调好助燃风内外风阀门开度，控制好柴油压力，点火后窑头温度升至150℃以上逐步增加煤粉喷吹量，窑头温度300℃以上煤粉喷吹量增加至正常生产的75%左右，窑头温度升至450℃以上即可正常喷煤粉。使用非主流煤后窑头温度达到150℃开始喷煤粉之后经常熄火，直到窑头温度600℃以上才能正常，升温时间由5小时左右延长至12小时以上，造成这个问题的主要原因是原煤中含有部分无烟煤，无烟煤由于挥发分低，燃烧速度慢，燃尽时间长，着火温度会比普通烟煤更高，当喷吹的煤粉中无烟煤多时，就容易熄火。经过多次调试，新的升降温方案如下：在升温前调整助燃风内外风阀门开度，并打开喷煤罗茨风机放散和助燃风机放散，罗茨风机输送压力控制在10KPa左右，助燃风机流量控制在500m3/h，喷柴油后在煤枪口使用火把引燃，点火半小时后逐步增加喷煤量，待煤粉喷吹量增加至正常情况的60%以上时，逐步关闭罗茨风机放散和助燃风机放散，直到窑头温度500℃时全部关闭喷煤罗茨风机放撒，窑头助燃风机流量控制在800m3/h，正常喷煤至开盘布料，从升温起至窑头温度500℃期间尽量保证辅助火把能及时补充火源。

（2）窑头温度低、窑内结圈多、掉落的大块体积过大和煤耗高的问题。使用非主流煤后，窑内结圈主要集中在窑头往窑中方向8m~15m区域，使用普通煤时窑内结圈随助燃风机内外风使用情况而变化，在窑内各部位均会出现，结圈指标见表2。

表2 结圈指标

从表2数据可以看出，同原结圈相比，新的结圈和结块FeO含量非常低，结圈主要原因不再是高温情况下FeO•SiO2熔融，之后对非主流煤相关物进行了检测，指标见表3。

表3 非主流煤相关指标

从表3中可以看出，非主流煤渣和结焦的灰熔点非常低，低于球团焙烧温度，大颗粒煤粉掉落后与球团熔融应该是造成窑内结圈过于集中的主要原因。生产过程中通过调整窑头煤枪助燃风发现，外风为主时结圈位置偏向窑中，内风为主时结圈位置偏向窑头。正常生产时风系统控制方案增加了以下内容：快速来回调整煤枪助燃风机内外风，一般控制在2小时调一次，使结圈分层，减少结圈掉落后结块的体积；适当增加预热二段风速，增加风系统穿透能力，减少煤粉燃烧后的煤渣在窑内和预热二段等温度可能超过1200℃的区域聚集的几率；适当增加环冷机一段鼓风量，降低二段鼓风量，提高窑头温度。新方案实施后，窑头温度有所上升，掉落的结块数量和体积都有所减少，不需要打水处理，煤粉消耗也下降至31kg/t球左右。

1.5 未解决的问题

非主流煤生产仍待解决的有：煤粉中大颗粒仍较多，输煤管道和煤枪容易磨穿，需要定期维护；煤枪助燃风反复调换，不能进一步提高燃烧效率降低煤粉消耗；结圈相对集中，该部位耐材使用寿命相对更短，我厂煤枪输煤管道采用钢管硬连接，如改为软连接，定期调整位置，或许能移动结圈位置，并减少调风次数，提高燃烧效率，达到降低煤粉消耗和延长耐材使用寿命等目标。