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        提高邯鋼高爐噴煤比的研究與應用

        放大字體  縮小字體 發布日期:2020-05-20  作者:高永會 馮 帥  瀏覽次數:4228
         
        核心提示:摘要:邯寶煉鐵廠從噴煤系統和高爐系統兩方面提高噴煤比。 改造噴煤系統中的噴煤罐排氣裝置和穩壓裝置,調整放散操作和噴吹操作,保證將噴煤準確性控制在0.2 t / h 以內,均勻性控制在 5t /h 以內。 改造高爐系統中的布料溜槽,投建 4#熱風爐,不斷優化布料矩陣,提高富氧率和頂壓,噴煤量達到50t /h,噴煤比提高至 150kg /t 左右。 關鍵詞:高爐煤比;排氣裝置;穩壓裝置;布料矩陣
         提高邯鋼高爐噴煤比的研究與應用

        高永會 馮 帥

        (河鋼集團邯鋼公司邯寶煉鐵廠)

        摘要邯寶煉鐵廠從噴煤系統和高爐系統兩方面提高噴煤比。 改造噴煤系統中的噴煤罐排氣裝置和穩壓裝置,調整放散操作和噴吹操作,保證將噴煤準確性控制在0.2 t / h 以內,均勻性控制在 5t /h 以內。 改造高爐系統中的布料溜槽,投建 4#熱風爐,不斷優化布料矩陣,提高富氧率和頂壓,噴煤量達到50t /h,噴煤比提高至 150kg /t 左右。

        關鍵詞高爐煤比;排氣裝置;穩壓裝置;布料矩陣

        0 前言

        高爐噴吹煤粉可以有效減少焦炭的用量,進而減少焦化行業對煉焦煤資源的整體需求,從而降低煤焦化產生的環境污染,同時噴吹煤粉又可以作為一項調節高爐冶煉的有效手段,為高爐富氧鼓風創造條件1。 邯鋼要進一步提高企業的經濟效益,就必須提高噴煤比2。 目前,邯寶煉鐵廠兩座高爐的噴煤比平均為120kg /t左右,噴煤準確性難以控制在±0.5t / h 以內,倒罐時瞬時速率偏差15t / h 以上,均需要進一步改善。

        1   提高噴煤比

        邯寶煉鐵廠為提高噴煤比,通過采取設備改造、工藝參數調整等措施,從噴煤工序和高爐工序兩個方面著手,提高噴吹煤粉的準確性、均勻性以及高爐煤比。

        1.1 改造設備

        1.1.1改造布料溜槽

        高爐爐頂布料溜槽原設計為圓弧形布料溜槽,高爐休風后觀察爐頂料面" 平臺+漏斗" 模式并不規則。 通過進行停風試驗發現,圓弧形布料溜槽布料時料流面寬且薄,在實際生產中,容易受煤氣流的影響,爐料受到沖擊,不能按照布料矩陣進行布料。 因此,在高爐爐況不順時,通過調整布料制度,收效甚微。 將高爐布料溜槽改為方形,這種溜槽的料流面窄且厚,一定程度上能抵制煤氣流的沖擊,提高布料精度,確保料面規則,從而有效控制了氣流分布,間接提高了煤比。

        1.1.2 投建 4#熱風爐

        2#高爐的 2#熱風爐后期格子磚堵塞嚴重,不吃風量,頂溫最高只有 1030 ℃ 。 在倒爐過程中,風溫波動較大,影響高爐的穩定性3。 邯寶煉鐵廠決定盡快投建 4#熱風爐,以緩解風溫低的問題。 4#熱風爐投建使用 后, 2#高爐風溫由1030 ℃ 提升至1100 ℃ ,并且仍有升高的潛力。 2#高爐熱風爐風溫波動明顯減小,對高爐的不良影響得到了有效控制;燃料比明顯下降,高爐主要技術指標明顯提升,其中燃料比從之前的525kg/t 改善至目前的510 kg / t,焦比由 330 kg/ t下降至305kg / t,噴煤比由 140 kg / t 上升至 150kg /t。 在燒爐煤氣量允許的情況下,增加燒爐煤氣量,提高風溫使用水平;在大氣濕度較大的情況下,減少加濕量或關閉加濕,以減少加濕帶來的燃料消耗,但是當噴煤比較低時,可以少量使用加濕。

        1.1.3噴煤罐排氣裝置的應用

        改造前,噴煤罐裝煤時,氣體透過濾網排出,由于濾網面積小,瞬間氣體量大,氣孔容易堵塞,裝 20t 煤的時間超過5 min,導致充壓時間縮短,煤粉無法在噴煤罐內充分流化,噴吹時會影響噴煤的準確性和均勻性。 噴煤罐排氣裝置改造后,安裝的支撐架、濾袋,只允許氣體通過,下煤閥關閉后,煤粉自動下落至罐內, 整個裝煤過程可以控制在 2 min 以內,緩慢充壓,煤粉充分流化,保證了噴煤的均勻性和準確性。 高爐風口內進煤量均勻,提高了煤粉的燃燒率,降低了未燃煤粉數量,有利于高爐順行。 此外,噴煤罐的 Φ350 半球閥是關鍵設備,保證罐內有足夠的壓力可以將 煤粉輸送至高爐。 生產過程中,沒有時間檢查 Φ350半球閥是否磨漏,高爐休風后也只能拆卸檢查,費時費力。 改造后,關閉 Φ350 半球閥,并向噴煤罐內充壓,通過觀察濾袋內是否有氣體,可以判斷閥門是否漏氣,發現 Φ350 半球閥磨漏后可及時處理。 整個裝置無死角,從而避免了積煤產生的安全問題。

        1.1.4 在噴煤罐上安裝穩壓裝置

        穩壓裝置包括放散設備、耐磨設備和進氣設備。放散設備是指在噴煤罐頂部設有大放散管道、小放散管道、新小放散罐道,并分別安裝氣動半球閥。 耐磨設備是指在新小放散管道和小放散管道在大放散管道的匯集處安裝耐磨鋼板,避免高壓氣體反復沖擊大放散管道,導致漏煤,造成環境污染。 進氣設備是指在噴煤罐中上部安裝進氣管道,并安裝穩壓調節閥、穩壓切斷閥。 穩壓裝置可以使噴煤罐的壓力穩定,從而保證了噴煤的準確性和均勻性。

        1.1.5 優化原燃料質量

        優化原燃料粒度,對于含粉率大的澳礦和球團,在料場進行預篩。 通過開冷風,向雜礦倉嘴下料處鼓風吹干原料,塊礦槽通風升溫,防止塊礦難下料等情況的發生。 對粘結在篩底的原料,2 小時清理一次,保證篩分效果。 對個別含粉率大或易粘結的倉,調整配吃量,減少粉末入爐,影響特別大時,適當調整爐料結構。 針對配用落地料的現狀,做好料場打水的檢查溝通,盡量減少打水量。 原燃料在爐內發生惡化時,及時調整焦炭負荷,提升透氣性,降低爐況波動幅度,減少爐況波動時間,降低因爐況波動對產量的影響。

        1.2調整工藝操作

        1.2.1 不斷優化布料操作

        2017 年后,迫于成本和環保的壓力,為保持爐況長期穩定順行,持續優化布料操作。 高爐布料矩陣經

        圖片1的調整,邊緣氣流得到了有效抑制,中心氣流逐步增強,煤比從120kg / t提高至 130kg /t 以上。 操作上要在兼顧高爐長壽的基礎上保證中心氣流通暢,達到合理的煤氣分布,在保證順行性和透氣性的基礎上,隨著風量增加、爐缸工作的改善,逐步減小中心焦的使用機率或將中心焦角度向外移動,從而提高煤氣和能量的利用效率,采取平臺加漏斗的裝料制度,煤氣利用率逐步達到 49.5%以上,保證爐體水溫差在 2.5~4℃ ,盡量提高噴煤比,降低焦比,實現爐況的長期穩定順行。

        1.2.2 調整放散操作

        邯寶煉鐵廠高爐噴煤系統采用并罐無間隔噴吹模式,以保證高爐不停煤。 A 罐噴煤的同時,B罐要進行放散、裝煤、充壓、等待 4個步驟。 放散太快,罐體會對噴吹平臺產生巨大的作用力,使工作罐的稱重受到較大影響,從而導致噴煤速率大幅度波動。放散太慢,導致其他步驟延后,影響煤粉在噴吹罐的流化。 綜合考慮,放散時先打開中放散、小放散將罐內壓力卸至0.25 MPa,再打開大放散將壓力全部卸出,可以有效提高噴煤速率的穩定性。

        1.2.3 調整噴吹操作

        改進前的高爐噴煤罐壓力難以控制,噴煤過程中,實際壓力小于設定壓力0.02 MPa 時,通過增加 錐部流化、底部流化進氣量,罐壓升高較快,噴煤速率會瞬間升高。 隨著實際壓力升高,當其超過設定壓力 0.02 MPa 時,小放散又開啟,反復惡性循環,罐壓難以穩定,噴煤速率難以穩定。 小放散閥頻繁開關,高壓氣體反復沖擊放散管道,導致管道經常磨漏、漏煤,不僅影響生產,還污染環境。

        改進后的噴煤罐穩壓調節閥采用 PID 控制,根據實際罐壓和設定罐壓差值的大小,自動調節。 噴吹時,穩壓切斷閥處于常開狀態,新小放散閥和穩壓調節閥根據實際罐壓和設定罐壓的差值自動調節,方式為: 當實際罐壓高于設定罐壓 0. 005 ~ 0.006 MPa時,新小放散閥打開、卸壓,待兩者相等時,新小放散閥關閉;當實際罐壓低于設定罐壓0.001 MPa時,穩壓調節閥采用 PID調節,實際罐壓小于設定罐壓越大,閥門開度越大,進氣量越大,罐壓升高;實際罐壓接近或等于設定罐壓時,閥門開度越小,進氣量也隨之變小,直至為零。 噴煤罐的壓力穩定,提高了噴煤速率的穩定性。

        1.2.4 提高頂壓和富氧率

        頂壓由 215kPa提高到目前的 225 kPa。 頂壓的升高,有利于增加煤氣與礦石的接觸時間,降低煤氣流速,進一步提高煤氣利用率。 富氧率由1.8%提高到 4%,可以增加煤粉的噴吹量,二者相輔相成。 噴煤量達到 50t/h,噴煤比提高至150kg/t。 由于邯寶煉鐵廠高爐采用的是并罐式料罐,布料過程中不可避免地出現布料偏析現象。 為消除布料偏析,采取2~4h 倒罐操作,即根據料尺的走勢,調整倒罐的頻率,料尺偏差控制在 0.1m 之內,在一定程度上維持了氣流的穩定。

        2 實施效果

        通過改造設備、調整工藝操作等手段,高爐噴煤穩定性有了較大地提高,噴煤準確性控制在 0.2 t/h以內,避免了因噴煤速率波動造成高爐減風的發生。2 座高爐噴煤比有了較大的提高,煤比達到 140kg /t以上,2017 年 7月份平均噴煤比達到了151kg /t。

        3  結論

        (1)邯寶煉鐵廠高爐系統不斷優化布料矩陣,穩定邊緣氣流、爐體靜壓,煤氣利用率提升至 50%。風溫由 1030 ℃提升至 1100 ℃ ,頂壓由 215 kPa 提高到 225kPa,高爐富氧率由 1.8%提高到 4%,噴煤量達到 50t /h,煤比提高至 150kg /t。

        (2)噴煤罐的排氣裝置縮短了裝煤時間,穩壓裝置保證了噴煤罐壓力的穩定,提高了噴煤的準確率和均勻率。

        (3)噴煤罐穩壓調節閥采用PID 控制,根據實際罐壓和設定罐壓差值的大小,自動調節。 噴煤罐的的壓力穩定,提高了噴煤速率的穩定性。

        4  參考文獻

        [1] 王竹民,呂慶,王磊.原燃料冶金性能對邯鋼高爐噴煤的影響 [J].鋼鐵,2010,45(5):7~ 10 

        [2] 曹海. 馬鋼2500 m3高爐提高煤比生產實踐[J].河北冶金,2014,21(1):35-37.

        [3] 竺維春,王穎生.首鋼2 號高爐噴煤置換比試驗研究[J]. 煉鐵,2003,44(4):14~ 18.

         

         
         
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