楊亞偉, 劉 煜, 羅 曉

(寶鋼湛江鋼鐵有限公司, 廣東 湛江 524072)

引 言

寶鋼寶山基地從1992年5月開始引進高爐噴煤工藝技術(shù)，經(jīng)過十多年的研究與改進，形成了寶鋼獨有的一套噴煤工藝技術(shù)，在大高爐噴煤技術(shù)上取得顯著的成果，高爐噴煤比可達200 kg/t以上，達到世界先進水平。寶鋼湛江鋼鐵有限公司(以下簡稱“湛江鋼鐵”)1BF、2BF噴煤設(shè)計是在總結(jié)和吸取寶山基地高爐噴煤設(shè)計經(jīng)驗和技術(shù)的基礎(chǔ)上，由寶鋼工程設(shè)計，寶冶建設(shè)。在吸收寶山基地成功設(shè)計經(jīng)驗的同時，也做了一些改進，譬如：2個高爐集中布置1個制粉塔，EM125型球磨機使用，噴吹罐代替?zhèn)}式泵使用，自主研發(fā)長壽單管煤槍、濃相噴煤技術(shù)、高壓氮氣回收使用等等。整個噴煤系統(tǒng)包含集中供煤、CDQ處理裝置、制粉系統(tǒng)和噴吹系統(tǒng)。

在噴煤整體工藝設(shè)計上，湛江鋼鐵與寶山基地都大致相同，包括原煤輸送、煤粉制備、煤粉噴吹三大系統(tǒng)區(qū)域；原煤輸送都采用皮帶機輸送方式輸送、煤粉制備都采用負壓制粉工藝、煤粉噴吹都采用三罐并罐式總管加分配器的方式進行煤粉噴吹。

1 湛江鋼鐵高爐噴煤工藝簡介

1.1 原煤輸送系統(tǒng)

合格的原煤經(jīng)過原料皮帶運輸至集中供煤配煤槽中，根據(jù)煤種配比單對煤種煤進行配重，設(shè)定對應給煤量，再由皮帶機輸送至制粉系統(tǒng)的原煤倉中。

1.2 煤粉制備系統(tǒng)

煤粉制備系統(tǒng)由三部分組成，即煙氣升溫爐系統(tǒng)、磨煤系統(tǒng)和收粉系統(tǒng)，這3個系統(tǒng)均有A、B、C、D四個系列。一號高爐煤粉制備工藝流程圖如圖1所示(二號高爐與一號高爐相同)。

圖1 煤粉制備工藝流程簡圖

干燥爐升溫系統(tǒng)是將150-200 ℃的熱風爐廢氣加熱至230-260 ℃后做磨煤干燥的熱介質(zhì)。同時，又使制粉系統(tǒng)保持在惰性氣氛中工作，保證系統(tǒng)安全運行。

磨煤系統(tǒng)采用EM125新型中速球磨機，使用與寶山基地相同的負壓制粉工藝，在避免煤粉泄漏的同時也降低了整個制粉系統(tǒng)的漏風系數(shù)，降低整個制粉系統(tǒng)內(nèi)的含氧量。

收粉系統(tǒng)采用了一級袋式收粉工藝，其特點是流程簡單、設(shè)備少、投資少。為了保證系統(tǒng)生產(chǎn)可靠，采用了防靜電濾袋和脈沖閥、防爆膜。

1.3 煤粉噴吹系統(tǒng)

煤粉噴吹系統(tǒng)由噴吹罐、噴煤總管、分配器、噴煤支管、煤槍組成。噴吹方式為三罐并罐式總管加分配器噴吹，這種噴吹方式設(shè)備簡單、有利噴吹、方便計量、減少自動計量的誤差率[3]。一號高爐噴吹工藝流程圖如圖2所示(二號高爐與一號高爐相同)。

圖2 噴吹工藝流程圖

煤槍使用內(nèi)襯陶瓷單管煤槍，采用“濃相噴煤”技術(shù)，降低煤粉流速，減少管道磨損，同時也大大減少壓縮空氣的使用。

2 湛江鋼鐵高爐噴煤技術(shù)的進步2.1 2座高爐集中布置

1BF、2BF共同使用1個中控室，按標準每座高爐需配置集中供煤系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)共3臺控制電腦用于監(jiān)視操作，2座高爐合并后只需配置5臺電腦監(jiān)視操作，節(jié)約投資成本，減少人員負擔。同時2座高爐的集中供煤設(shè)備、噴煤設(shè)備也采取集中布置，減少占地面積，減少鋼結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)投資,減少了人員占有率，如果2座高爐分開布置，2座高爐4個班組需要32人，集中布置后4個班組只需配置24人，減少人員配置，提高了工作效率。

2.2 使用EM125型球磨機

目前國內(nèi)高爐噴煤中用的最多的中速磨煤機有EM型、HP型、MPS(ZGM)三種[1]。由于國內(nèi)鋼廠原煤條件、工作環(huán)境、輔助設(shè)備的配置各有不同，因此選擇合適的品種型號，對保證高爐的生產(chǎn)、降低成本等方面都有重要意義。EM型中速磨煤機因其安全性高、結(jié)構(gòu)簡單、研磨件壽命長、維護量少等特點[2]在高爐噴煤領(lǐng)域有著廣泛的應用。

2.2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

EM型磨機主要部件包括：底座、電機、減速箱、中間殼體、托盤、研磨元件、壓環(huán)、彈簧、彈簧壓架、分離器及液壓加載裝置，輔助設(shè)備有液壓站和稀油站。與輥式磨機相比，取消了密封風機的使用，加強系統(tǒng)密封性，減少了系統(tǒng)漏風率。

2.2.2 維護方便性、適應性強

EM型的研磨件無軸承，無需密封、潤滑、換油，免維護，不需要發(fā)生任何成本以及有計劃的停機，日常只需記錄磨損情況即可。內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式對于異常出現(xiàn)大的難磨塊狀物如石塊、鐵塊等適應性強，只造成設(shè)備震動加大，不易對研磨件造成損壞。研磨件壽命長，更換周期長，大大減少大修時間及工作量，從目前使用看更換周期在3年以上。

EM型磨機適應性強，適用各種品質(zhì)原煤，所研磨煤粉均能滿足高爐噴吹需要，日常生產(chǎn)中根據(jù)高爐需要調(diào)整合適參數(shù)即可。EM型磨煤機所研磨煤粉數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 煤粉粒度表(湛江1BF)/%

2.3 噴吹罐代替?zhèn)}式泵使用

與寶山基地使用倉式泵輸送煤粉的方式不同，湛江鋼鐵1BF與2BF之間的煤粉互送取消了倉式泵的使用，而是使用噴吹罐代替?zhèn)}式泵，將1BF 3#噴吹罐返煤管道接到2BF煤粉倉，2BF 6#噴吹罐返煤管道接到1BF煤粉倉，在1BF或2BF制粉設(shè)備故障檢修時，煤粉供給不足可將1BF 3#或2BF 6#噴吹罐切出程序，進行手動送粉操作，保證高爐煤粉噴吹(返煤速度可達到40 t/h)。

2.4 自主研發(fā)的長壽單管煤槍

結(jié)合寶山基地多年來的高煤比操作經(jīng)驗和國內(nèi)外高爐目前普遍采用的煤槍技術(shù)，為降低噴煤槍冷卻氣量和工序成本，湛江鋼鐵自主研發(fā)出單管長壽噴煤槍，并在2015年9月25日投產(chǎn)的1號高爐、2016年7月15日投產(chǎn)的2號高爐上使用。生產(chǎn)實踐證明，該煤槍使用效果好、壽命長，由于取消了冷卻用氣，有效降低了生產(chǎn)成本，取得了良好的經(jīng)濟效益。

2.4.1 湛鋼單管煤槍與外冷式套管煤槍的差異

(1)單管煤槍使用中是不需要通冷卻氣的，大幅度減少了冷卻氣的使用，降低壓縮空氣的消耗，減少生產(chǎn)成本。

(2)具有擋環(huán)的內(nèi)襯陶瓷煤槍前端增加了擋環(huán),有效解決了煤槍出口內(nèi)襯陶瓷斷面尺寸不均勻的問題，實現(xiàn)了均勻噴煤。同時，擋環(huán)能有效防止內(nèi)襯陶瓷位移的問題，確保煤槍的使用壽命；據(jù)統(tǒng)計，這種煤槍的使用壽命能確保在高爐的1個定修周期(100天)內(nèi)不損壞，而且，在1個定修周期內(nèi)煤槍可重復使用3次(3次臨時休風，每次可拔出再插入使用)，而套管煤槍每次拔出后由于冷熱不均槍頭變形不能再使用。

2.4.2 湛江鋼鐵長壽單管煤槍的使用效果

通過在煤槍端部設(shè)置耐磨材料防位移鋼制阻擋裝置，消除了各個煤槍端口的內(nèi)徑差異，風口圓周噴煤更加均勻。湛江鋼鐵2座5050 m3高爐使用這種單管長壽煤槍，都取得了很好的使用效果，在噴煤比180-185 kg/t、噴煤量90-100 t/h的生產(chǎn)指標下，煤槍操作參數(shù)如表2所示。

表2 湛鋼高爐煤槍操作參數(shù)

與外冷式套管煤槍相比，湛江鋼鐵高爐采用長壽單管煤槍，省去外冷氣取得了兩方面的好處：1)節(jié)省外冷氣消耗7200 m3/h，按0.1元/m3價格計算，每座高爐一年節(jié)約成本621.3萬元；2)減少了外冷氣對實際風溫的影響14 ℃，節(jié)約焦比1.2 kg/t,每座高爐成本節(jié)約862.1萬元/年。

3 結(jié)束語

在吸取寶鋼高爐噴煤成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，湛江鋼鐵高爐噴煤進行了多項工藝改進，大膽使用新設(shè)備，取得了不錯的成績，在新設(shè)備、新工藝的使用取得了很好的使用效果。雖然使用初期出現(xiàn)很多問題，經(jīng)過不斷摸索、改進，逐漸形成一套湛江鋼鐵高爐獨有的新噴煤技術(shù)，設(shè)備運轉(zhuǎn)越來越穩(wěn)定可靠、設(shè)備利用率越來越高，滿足高爐高煤比生產(chǎn)的需求，為高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行打下堅實的基礎(chǔ)。