余紅燕 王艷民 唐文權(quán)

(中冶京誠工程技術(shù)有限公司,北京 100176)

高爐噴煤系統(tǒng)采用較小容積噴吹罐的探討

余紅燕 王艷民 唐文權(quán)

(中冶京誠工程技術(shù)有限公司,北京 100176)

本文結(jié)合國內(nèi)外兩個(gè)鋼廠的實(shí)踐,對高爐煤粉噴吹系統(tǒng)噴吹罐的倒罐周期的各階段時(shí)間進(jìn)行了分析并探討了縮短各階段時(shí)間的可能性以及帶來的操作變化。實(shí)際操作數(shù)據(jù)和分析表明在保證噴吹能力和生產(chǎn)穩(wěn)定性基礎(chǔ)上,合理采用較小容積的噴吹罐配合性能可靠的設(shè)備是可以滿足生產(chǎn)需要的。

高爐 噴吹罐 容積

1 引言

合理地選用較小體積的設(shè)備，不僅可以減小設(shè)備本身的制造成本，同時(shí)可以降低國際運(yùn)輸成本以及廠房高度。隨著我國國際總承包工程的增多，這對于提高我國國際工程的價(jià)格競爭力有著重要意義。目前，我國國內(nèi)噴吹罐容量較多按維持噴吹25～40 min 設(shè)計(jì)。然而，在印度以及東南亞等焦炭缺乏的國家，業(yè)主往往要求噴吹系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)按照噴煤比250kg/tHM的指標(biāo)設(shè)計(jì)噴吹系統(tǒng)能力。若采取較長的倒罐周期，勢必造成噴吹罐較大。噴吹罐屬于壓力容器，一般在出廠前檢驗(yàn)完畢后采取整體運(yùn)輸。因此，噴吹罐往往屬于超限設(shè)備，體積的增加將造成高昂的國際運(yùn)輸費(fèi)用。對于EPC總承包的項(xiàng)目，較大的噴吹罐容易導(dǎo)致廠房增加，進(jìn)而導(dǎo)致總投資增加，對項(xiàng)目總承包成本控制不利。

本文結(jié)合國內(nèi)外兩個(gè)著名鋼廠的實(shí)踐，對高爐煤粉噴吹系統(tǒng)噴吹罐的倒罐周期進(jìn)行了分析，對在保證噴吹能力和生產(chǎn)穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，采用較小容積的噴吹罐進(jìn)行了探討。

2 國內(nèi)某鋼廠4996m3高爐噴吹罐操作數(shù)據(jù)及分析

該噴吹系統(tǒng)原為3罐并列直接噴吹系統(tǒng)，噴吹罐設(shè)計(jì)有效容積52m3。由于大修，擴(kuò)容至4996m3，噴吹罐利舊，容積保持不變。高爐大修后，操作數(shù)據(jù)如表1：

噴吹時(shí)間=排壓時(shí)間+加煤時(shí)間+充壓時(shí)間+閥門動作時(shí)間+待噴時(shí)間。由表中數(shù)據(jù)可以看出，該噴吹系統(tǒng)的一罐噴吹時(shí)間只有15分鐘。采用2罐操作時(shí)，待噴時(shí)間為4.8分。而采用3罐操作時(shí)，待噴時(shí)間為19.8分。

表1 國內(nèi)某鋼廠噴吹罐操作數(shù)據(jù)Table1 The operation data of injection tank of one steel plant in China

從表中數(shù)據(jù)可以看出，雖然一罐噴吹時(shí)間較短，但相應(yīng)的裝煤作業(yè)周期也較短。較小的噴吹罐容積所對應(yīng)的需要排放和充入的氮?dú)怏w積減小，在相同的速度下，所用時(shí)間相應(yīng)減少。同樣，裝煤的量也減少，在同樣直徑的裝煤管道下，裝煤時(shí)間相應(yīng)減少。

該工程的一罐排壓時(shí)間只有3分鐘。除了減少噴吹罐容積，要獲得較短的排壓時(shí)間還可以通過較大的排氣流量來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的泄壓排氣流量與排放處過濾裝置的過濾面積有關(guān)。將噴吹罐中的氮?dú)庑狗胖林品巯到y(tǒng)的收粉大布袋，可以接受較大的排氣流量而對制粉系統(tǒng)并不會帶來過多的影響。在印度的很多噴煤工程中，業(yè)主標(biāo)書往往要求在煤粉倉上設(shè)倉頂布袋，噴吹罐排壓至煤粉倉。這種設(shè)計(jì)理念來源于歐洲早期的噴吹系統(tǒng)與制粉系統(tǒng)不在一處，噴吹罐沒有制粉系統(tǒng)大布袋可泄壓，只能在煤粉倉上設(shè)倉頂布袋，將氣體排放到煤粉倉。這樣設(shè)計(jì)，排壓流量將受到倉頂布袋面積的限制。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)就需要平衡倉頂布袋面積和噴吹罐體積對投資影響。對于制粉噴吹合建的噴煤工程，可以盡量說服業(yè)主將泄壓氣體排放到制粉系統(tǒng)大布袋。這在中國已經(jīng)實(shí)踐證明是行之有效的設(shè)計(jì)方案。

該工程同樣也采取了大充壓流量來縮短充壓時(shí)間。如果準(zhǔn)備罐充壓的氮?dú)夂驼趪姶档墓薜难a(bǔ)壓和流化的氮?dú)舛紒碓从跉庠纯偣?，增大充壓流量勢必會影響工作罐氮?dú)獾姆€(wěn)定。為解決此矛盾，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可設(shè)置氮?dú)饩彌_罐，準(zhǔn)備罐充壓氣體取自氮?dú)饩彌_罐后，工作罐補(bǔ)壓和流化的氮?dú)馊∽缘獨(dú)饪偣堋５獨(dú)饩彌_罐可以適當(dāng)緩沖充壓氮?dú)鈱Φ獨(dú)饪偣艿挠绊?。同時(shí)氮?dú)饪偣茉O(shè)置調(diào)壓閥，自動調(diào)節(jié)總管壓力。對于有效容積52m3的噴吹罐，只用2.2分鐘的時(shí)間將噴吹罐充壓至1.0MPa并沒有對系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來過多的影響。

該工程留用高爐大修前的DN250的加煤閥，使得加煤時(shí)間為4分鐘。若通過改善煤粉倉底部流化狀態(tài)和增大裝煤管道至DN300或

表2 意大利某鋼廠噴吹罐操作數(shù)據(jù)Table2 The operation data of injection tank of one steel plant in Italy

············DN400，可進(jìn)一步縮短裝煤時(shí)間。

閥門動作時(shí)間壓縮比較困難，但是在該工程中只占1分鐘，對噴吹時(shí)間的確定影響不大。

待噴時(shí)間為一個(gè)噴吹周期內(nèi)除掉裝煤周期的時(shí)間。待噴階段并沒有非完成不可的工作，目前尚無統(tǒng)一定論應(yīng)該取多少待噴時(shí)間。從該工程來看，采用2罐操作時(shí)，待噴時(shí)間為4.8分，噴吹時(shí)間為裝煤作業(yè)周期的1.47倍，也能滿足兩罐互倒。此數(shù)據(jù)顯示，如果采用2罐操作，也符合《高爐噴吹煤粉工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求的“噴吹罐有效容積滿足其所裝煤粉的噴吹時(shí)間大于裝煤作業(yè)周期的1.25倍～1.40倍?！?/p>

3 意大利某鋼廠2253 m3高爐噴吹罐操作數(shù)據(jù)及分析

該意大利鋼廠噴煤系統(tǒng)為德國某公司設(shè)計(jì)，該噴煤系統(tǒng)為2罐并列，遠(yuǎn)距離直接噴吹系統(tǒng)，噴吹距離為550m。

由表2中數(shù)據(jù)可知，歐洲公司在設(shè)計(jì)時(shí)就采用較小的噴吹罐，相應(yīng)的一罐噴吹時(shí)間也小于20分鐘。在實(shí)際操作中由于噴煤量減少，以及留底煤的減少，導(dǎo)致噴吹時(shí)間比設(shè)計(jì)值偏大。不過該值也小于25分鐘。噴吹罐的有效容積為37m3，低于國內(nèi)相同噴煤量下一般噴吹罐設(shè)計(jì)體積。

4 采用較小容積的噴吹罐所帶來的操作變化的探討

采用較小容積的噴吹罐會導(dǎo)致一罐噴吹時(shí)間減少，因此，在操作上會導(dǎo)致在線檢修時(shí)間的減少和閥門動作頻次增加。由于在線檢修時(shí)間的減少，在連續(xù)噴吹中要盡量避免設(shè)備故障。由于噴吹系統(tǒng)的設(shè)備相對較少，容易出現(xiàn)突發(fā)問題是閥門氣缸故障和限位開關(guān)故障。要避免突發(fā)問題打斷連續(xù)噴吹，應(yīng)使用性能可靠的閥門設(shè)備。由于印度等國家工人維修水平相對國內(nèi)較低，更應(yīng)選擇性能可靠的設(shè)備。否則即使設(shè)計(jì)時(shí)延長待噴時(shí)間也不一定足夠工人進(jìn)行在線維修。此外，在高爐休風(fēng)時(shí)應(yīng)配合檢修噴吹設(shè)備，對于長時(shí)間受煤粉磨損的設(shè)備應(yīng)定期更換，防止連續(xù)噴吹時(shí)突然故障。同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)可以對閥門限位開關(guān)等設(shè)置備用。選擇性能可靠的閥門同時(shí)也可以確保閥門動作頻次增加對閥門壽命的影響。無料鐘爐頂加料系統(tǒng)的實(shí)踐證明，閥門工作周期為4到6分鐘時(shí)依然非常可靠。若一個(gè)噴吹罐的配套設(shè)備出現(xiàn)問題，可暫時(shí)采用單罐噴吹，這在國內(nèi)也是有實(shí)踐前例的。

5 結(jié)語

通過國內(nèi)外鋼廠實(shí)踐證明，采用較小容積的噴吹罐在實(shí)際操作中是穩(wěn)定可靠的。在國際化總承包工程競爭日益激烈的情況下，精細(xì)化設(shè)計(jì)和選用性能可靠的設(shè)備才是提高競爭力同時(shí)贏得好口碑的方法。

The different phase time of injection tank change of blast furnace pulverized coal injection system was analyzed and the feasibility of reduction of different phase time and the operation change were discussed according to two steel plants operation at home and abroad.The operation data and analysis shows that the operation requirement could be satisfied by rational adoption smaller injection tank and reliable matched equipment on the base of guarantee injection capacity and stable operation.

Blast furnace; injection tank; volume

余紅燕(1982—),女,工程師,碩士,2008年畢業(yè)于北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程,現(xiàn)工作單位為中冶京誠工程技術(shù)有限公司,從事煉鐵工程設(shè)計(jì)及國際工程營銷。