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0、前言
    近年來，隨著高爐冶煉技術的高速發展，寶鋼股份不銹鋼分公司煉鐵廠生產產能大幅度提高，750 m³高爐2004年產量達到了破天荒的85萬t。750 m³高爐利用系數，從2001年的2.4t/（m³·d)提高到2004年的3. 099 t/（m³·d)，單天更是達到了3.6 t/（m³·d)，創下了歷史最高。噴煤比也從2001年的125 kg/t提高到2004年的159.28 kg/t。2004年10月，750 rn³高爐焦比287. 61 kg/t，煤比203. 48 kg/t，更是實現了歷史最佳指標。隨著7 50 rn³高爐煉鐵產能的大幅度提高，給噴煤制粉系統所帶來的巨大壓力是不言而喻的，如何滿足高爐噴煤需求，實現以煤代焦，降低煉鐵成本，就成為我們從事噴煤制粉工程技術人員的首要任務，也使我們工程技術人員面臨了巨大的挑戰。
1、750 m³高爐噴煤制粉系統概況
1.1  噴煤制粉系統設備概況
    寶鋼股份不銹鋼分公司煉鐵廠750 rn³高爐噴煤制粉系統，于1992年5月建成投產。現有部分設備是在2001年進行大修改造后才投入使用的。整個750 rn³高爐噴煤制粉是由兩套制粉系統和一套噴煤系統組成以滿足高爐對噴煤的需求，是高爐五大系統之一，通過向高爐內噴煤粉，煤焦置換，以煤代焦，降低焦比，是達到高爐煉鐵生產降本增效目標的主要系統。
  750 rn³高爐噴煤制粉系統主要由原煤進煤系統、原煤儲存系統、原煤供應輸送系統、煤粉制備系統、煤粉輸送系統、煤粉噴吹系統、干燥煙氣制備和供氣動力系統組成。煤粉噴吹系統采用三罐并列、噴吹主管加分配器的直接噴吹形式，稀相輸送，下出料，噴吹煤種為無煙煤，采用壓縮空氣輸送、噴吹。高壓噴吹罐設計壓力1.2 MPa，原設計工作壓力0. 54 MPa，配備上海某公司生產的爆破壓力為(0.8±0.04) MPa的LKT400 -0.8- 50A正拱型爆破片裝置。控制監測系統采用中央集控，由2個控制站，3臺CRT顯示器進行顯示、控制及操作。
1.1.1  制粉系統設備
    主要由2臺西安電力機械廠制造的290/350筒式鋼球磨煤機；為制粉提供干燥煙氣的2座煙氣發生爐；采用三級收粉的2個系列收粉系統設備，分為粗、細粉分離器，多管分離器，一次、二次風機和負壓式LMQ - 6M型氣箱脈沖袋式收粉器；煤粉收集入三個煤粉倉采用雙列22 m螺旋輸送機等組成。
1.1.2噴煤系統設備
    主要由3個高壓噴吹罐、上下鐘閥；每罐3個共九個下煤閥、引射型混合器；每罐三組壓縮空氣閥、噴吹閥；每罐由9個單元組成的噴吹罐庇部流化裝置；3根噴吹主管加3個分配器；16組噴槍閥、煤流檢測儀器；16根噴槍等組成。
1-2噴煤制粉系統生產概況
1.2.1噴煤制粉系統狀況
    寶鋼股份不銹鋼分公司煉鐵廠750 rn³高爐噴煤制粉系統，原設計正常噴吹能力9 t/h，最大噴吹能力11 t/h，按目前噴吹量14 t/h計算，已是大大超過原設計能力。
    在原設計中，處于對噴吹罐的安全考慮，要求噴吹罐噴吹壓力0. 54 MPa左右（爆破片承受壓力扣除安全系數和疲勞系數）。目前實際生產中，噴吹壓力已達0. 56—0.61 MPa，已超過噴吹壓力的允許極限值。
    根據文獻記載表明，噴吹罐壓力在一定范圍內，與噴吹量呈近似線性關系。如果要提高噴煤量，手段只有提高噴吹罐的壓力，這將嚴重危及噴煤系統的安全，同時，爆破片爆破的概率也大大地增加（2003年2月9日和2003年5月8日，就發生過因噴吹壓力過高，造成爆破片炸開的事故，并造成當時750m3高爐停噴），而且，提高罐壓對提高噴吹濃度效果不大。因此，就產生了750 m3高爐繼續提高噴煤量的制約瓶頸和障礙。
1.2.2噴煤制粉系統提高噴煤量在工藝設備上存在的瓶頸
    隨著高爐操作水平的不斷提高，750 rn³高爐其各頊技術經濟指標逐步達到國內先進水平，煤比也在不斷攀升。但是，由于受國際、國內鋼鐵市場鋼材價格疲軟、鐵礦石價格飛漲的沖擊和影響，造成煉鐵生產成本高的矛盾逐漸顯現出來。為了進一步降低煉鐵成本，提高市場競爭力，如何提高噴煤量，進一步降低焦比，成為目前迫不及待需要解決的主要問題。目前噴煤制粉系統提高噴煤量在工藝設備上存在的瓶頸：
    (1)為了提高噴煤量，首先要提高噴吹能力。但是，整個系統除了噴吹壓力的提高受限外，還存在噴吹濃度不均，噴煤槍出口有較為嚴重的脈沖現象，經常發生堵槍的問題。
    (2)煤粉粒度達不到要求，既影響噴煤精度，又影響爐況的問題。研究認為，煤粉噴入爐缸后，在風口前由于燃燒空間有限，停留時間也很短，必須在數十秒內燃盡，否則未燃煤粉滯留在爐內，影響高爐順行。因此，往往要求噴吹的煤粉粒度- 200網目達到很高的比例，否則會影響爐況。
    (3)如何提高煤粉的流動性，如何提高煤粉的輸送濃度（固氣比）、噴吹量，如何解決壓縮空氣（煤粉載體）的含水量的問題。
    (4)球磨機的襯板螺栓頻繁斷裂，造成經常停機更換。如何減少球磨機的故障檢修時間、提高作業率等問題。
1.2.3噴煤制粉系統工藝設備已采用的優化和
    存在的問題
    2001年750m³高爐大修時，為了解決噴吹濃度不均，噴煤脈沖現象，增設了噴吹罐流化設備裝置。在1 4~3 4高壓噴吹罐底部錐體增設了流化裝置，每罐各有九組流化單元，每個單元由流化支管、手動球閥、單向閥、雙孔結構流化頭子組成。
    經過改造后，雖然噴吹能力得到提升，但噴吹罐流化頭子堵塞情況嚴重。從2004年9月大噴煤(20 t/h)試驗情況來看，試噴一周后，幾乎所有的流化頭子都發生堵塞；而平時小噴煤量時，從歷次檢修情況來看，大部分流化頭、單向閥也都處于堵塞狀態。這對噴煤是極為不利的，經常需要頻繁拆卸和疏通，造成噴煤流化形同虛設，沒有起到應有的作用和效果。
  根據流體物理學，流化是使微粒固體通過與流體接觸使其變成流體狀態的一種方式，對高壓噴吹罐內煤粉的流化，可使罐內煤粉處于一種懸浮狀態，改善氣、粉混合，從而有利于煤粉的輸送，提高煤粉濃度（固氣比），增加噴吹量。流化在噴煤工藝中，有著舉足輕重的作用。
    通過對流化頭子堵塞情況的分析后認為，堵塞的原因和流化介質、噴煤工藝有關。首先，流化介質為壓縮空氣，含有一定的水分和油分，容易造成煤粉黏結，引起流化頭堵塞；其次，750 rn³高爐噴煤工藝流程是噴吹罐裝完煤粉后，先充壓、均壓，待下煤閥開啟噴煤后，流化裝置才開啟工作，對罐內進行流化。噴吹罐在充、均壓時，有大量煤粉在高壓下被壓人流化頭內，煤粉遇水黏結，造成流化頭堵塞。
2、噴煤制粉系統技術改進
2.1噴煤制粉系統工藝流程技術優化和設備技術完善
2.1.1  噴煤系統工藝流程技術優化
    為了使煤粉高濃度穩定噴吹，煤粉在流出噴吹罐前，得到充分的流化是十分必要的。流化還有一個作用是在流化的同時，對噴吹罐進行補壓，同時，也給噴吹罐出料口營造了一個良好的煤一氣接觸氛圍，使所有通過出料口的煤粉松動起來，消除死區。
    根據這一系列情況，特別是由于存在流化壓縮空氣的含水，油量太高，壓縮空氣脫水效果差的實際情況，在通過對噴吹罐流化設備性能、安全系數等方面的論證后，通過技術改進，采用了以氮氣代替壓縮空氣作為閥門操控和流化氣源，以解決煤粉遇水黏結的問題。
    在噴煤工藝流程方面，把原來先充壓、均壓后流化的工藝流程，改為現在的先流化后充壓、均壓，并串人電腦控制程序。如此，一方面避免了煤粉被大量壓人流化頭，造成堵塞；另一方面由于煤粉在噴吹罐內預先進行了流化，使氣、粉得到較好的混合，從而使噴煤時煤粉的濃度大大提高，煤流趨向均勻，降低了噴吹壓力，提高了噴煤量，使噴煤工藝流程得到了優化。
2.1.2煤粉粒度的合理控制和制粉設備的技術
    改進及完善
    在噴煤制粉領域，煤粉粒度的合理控制，一直是研究和關注的課題。煤粉粒度細化可增加煤粉的比表面積，提高煤粉表面活性，有利于氧化、加快表面向內部的溫度傳遞過程和縮短殘炭燃盡的終了時間。一般要求，在1000℃、無富氧條件下，噴吹無煙煤- 200網目的比例應大予70%；噴吹煙煤- 200網目的比例應大于50%。
    (1)鑒于以上的要求，針對750 rn³高爐噴煤制粉系統中，粗粉分離器調節裝置的功能失靈，造成- 200網目的比例低于60%的現狀，對其進行了動能修復和技術完善。
    (2)針對球磨機簡體襯板螺栓的頻繁斷裂，造成常常需要停機更換的弊端，將襯板螺栓由普通螺栓改成10.9級高強度螺栓。
2.2噴煤系統設備技術改進
    750m³高爐噴煤噴吹罐底部錐體流化裝置，原流化頭是帶小孔結構，由于流化氮氣源與高爐設備用氮為同一路管道，隨爐頂設備的大量用氮時，經常造成氮氣壓力的嚴重波動。正常工作時，當流化氮氣壓力大于噴吹罐壓力時，流化裝置能正常工作，起到流化作用；而當氮氣壓力不穩定壓力偏低時，噴吹罐壓力大于流化氮氣壓力時，會造成煤粉倒灌，堵塞流化頭、單向閥，使單向閥失效，噴煤流化效果劣化，直至失去流化作用，造成750 m³高爐噴煤量上不去。當氮氣壓力不穩定瞬時壓力偏低時，如果不及時關閉流化裝置手動閥門，還會造成煤粉倒灌入儀表用氣氮氣管道，使煤粉進入氣動閥門執行機構，造成換向閥無法正常工作，給高爐正常噴煤帶來極大的影響。（2005年8月8日當750 rn³高爐二均大量用氮時，造成氮氣壓力大幅度下跌至0.2 MPa，形成倒壓，造成煤粉倒灌，引起煤粉進入儀表用氣氦氣管道，造成大量氣動閥門失靈，無法正常開啟。）
    為了防止今后由于氮氣壓力低而造成煤粉倒灌人儀表用氣管道現象發生，對現有的流化頭子進行了技術改進，將帶小孔結構的流化頭子，改為帶特殊過濾網結構的流化頭子，其過濾網目數大于煤粉的目數，達到- 240網目以上，使得流化頭子只能通過氣體，而煤粉不能通過，達到既保證了流化裝置的暢通，使噴吹系統能正常工作，直至最大限度地發揮提高噴煤量的作用，又防止了煤粉倒灌對生產帶來的影響。
3、噴煤制粉系統技術改進和優化后的實施效果
自2005年8月底、9月初，對750 rn³高爐噴煤的1 8.34高壓噴吹罐底部錐體流化裝置的流化頭子進行了技術改進，通過對改進實施后的一段時間的生產實踐、功效跟蹤、收集數據后證明，改進后，減少了流化氣流阻損，噴煤流化效果不但得到了加強，加快了噴煤速度，而且從未有流化頭子、單向閥被煤粉堵塞的情況發生，使得流化裝置始終能正常發揮流化作用，保證了噴煤的正常生產。
    改進后某日當高爐二均設備大量用氮時，造成氮氣壓力下跌至0.4 MPa，形成倒壓時，也未有煤粉倒灌的情況發生，避免了設備事故的發生及給生產帶來的影響。在750 rn³高爐休風定修時，對各個噴吹罐的底部流化裝置進行了拆檢，均未發現流化頭子、單向閥有堵塞和失效現象發生。
    經過對750 rn³高爐噴煤噴吹罐底部流化裝置的技術改進，既保證了流化裝置的暢通，直至最大限度地發揮提高噴煤量的作用；也不再需要平時經常頻繁拆卸和疏通流化頭子、單向閥。既保證了噴煤正常生產，又減輕了檢修部門的工作量。
    新的噴吹工藝及技術改進后的設備，自投入運行以來，整個系統運行正常，并達到了立竿見影的效果，噴吹壓力明顯降低，噴煤量提高到20 t/h(229 kg/t)以上。從對噴吹罐噴吹壓力的統計數據來看，目前20 Uh的噴煤壓力只相當子過去16.5 t/h的噴煤壓力。煤粉噴吹濃度（固氣比）從20 kg/kg提高到23 kg/kg;制粉無煙煤- 200網目的比例可以保持在75%~ 80qe之間；噴煤精度誤差減小0.5%，達到99. 92%；球磨機的新襯板螺栓至今從未發生過斷裂，減少了球磨機的故障檢修時間，提高了開機作業率，也減輕了檢修工人的勞動強度。
4、結束語
    750 m³高爐在沒有對噴煤設備進行大改動的情況下，充分利用自身的設備條件，對噴煤制粉設備工藝進行技術改進和優化，取得了重大突破。小時噴煤量在原有基礎上提高到20 t以上，是原設計的1. 818倍，可滿足750 rn³高爐利用系數3.178t/(m³·d)，20 t/h的噴煤比，相當可節焦23.1 kg/t·h。該項目實施后，年創造經濟效益1 552萬元，而且大大提高了噴煤精度，保證了高爐噴煤正常生產，保障了高爐生產的穩定順行。同時為750 rn³高爐在高利用系數下，焦比“破三見二”的基礎上，為今后提高噴煤量提供了強有力的保障，為今后750 rn³高爐噴煤量再創新高創造了條件。
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