3200 m3高炉喷煤系统的改进

李 丽，冯 帅

(河钢集团邯钢公司，邯宝炼铁厂，河北 邯郸 056000)

高炉喷煤工艺流程分为直接喷吹工艺和间接喷吹工艺，直接喷吹工艺包括制粉和喷吹两道工序，通过磨煤机制取合格煤粉后，直接喷入高炉，大高炉喷煤多采用此方法。间接喷吹工艺包括制粉、输送、喷吹三道工序，集中制粉后，通过喷煤管道输送至喷吹站，再喷至高炉，小高炉或高炉数目较多宜采用此方法。高炉遇到突发事故停煤或休风时，磨制好的成品煤粉不得不放置在喷煤罐或煤粉仓几天甚至更久，煤粉的温度降低，流动性变差，不利于喷吹。因设备损坏等原因，当磨制的成品煤粉掺进杂质时，造成喷煤管道堵塞或频繁堵枪，影响高炉正常冶炼，煤粉不得不外排，造成资源浪费，且污染环境[1-5]。

1 喷煤系统改造前的现状

邯钢邯宝炼铁厂(以下简称“邯宝”)两座3200 m3高炉采用直接喷吹工艺，通过磨机磨制合格煤粉后，抽入布袋箱，煤粉通过灰斗、卸灰阀、振动筛进入煤粉仓。1#磨机只对应1#煤粉仓，供1#高炉喷煤使用；2#磨机对应1#、2#煤粉仓，1#、2#高炉喷煤均可使用；3#磨机只对应2#煤粉仓，供2#高炉喷煤使用。两座高炉喷煤采用双系列并罐喷吹，分别为1#高炉IA罐、IB罐、IIA罐、IIB罐，连接在1#煤粉仓底部；2#高炉IA罐、IB罐、IIA罐、IIB罐，连接在2#煤粉仓底部，如图1所示。

1.1#煤粉仓；2.下煤阀；3.进煤阀；4. 1#高炉1系列A罐；5.锥部流化阀；6.底部流化阀；7.出煤阀；8.给煤阀；9. 2#磨机；10. 2#原煤仓；11.上插板阀；12.给煤机；13.下插板阀；14. 2#煤粉仓；15.下煤阀；16.进煤阀；17. 2#高炉1系列A罐；18.锥部流化阀；19.底部流化阀；20.给煤阀；21.出煤阀。图1 改造前的喷煤设备

邯宝3200 m3高炉喷煤系统有以下不足之处：(1)高炉突然停煤时，煤粉停留在喷煤罐内超过10 h，再次喷吹时，煤粉温度降低，流动性变差，喷煤速率波动较大，甚至堵管道，影响高炉正常冶炼。(2)高炉正常生产时，煤粉仓料位维持在300 t以上，高炉休风时，料位在50 t以内，高炉送风后磨制煤粉，保证煤粉在煤粉仓内储存时间低于10 h。当高炉非计划休风时，煤粉仓储存煤粉在300 t以上，虽然煤粉仓外壁有保温结构，但储存超过1天以上，煤粉的温度也会降低，不利于喷吹。(3)磨机大修周期为2～3年，大修工期需要15天以上，两个煤粉仓不能实现互补，一旦一台磨机设备出故障无法磨煤时，将无法满足高炉喷煤量，高炉被迫减煤、停煤，影响正常冶炼。(4)因振筛、除铁器等设备损坏，杂质进入煤粉仓进而进入喷吹罐，或煤粉水分高、温度低等原因，高炉频繁出现堵枪，无法正常喷吹，煤粉不得不外排，影响高炉喷煤的均匀率，且污染环境。(5)高炉正常生产时，喷煤罐需临时检修，罐内煤粉需通过人孔人工排出，费时费力，污染环境。

2 喷煤设备的改造

在原有的喷煤设备上安装三段煤粉回倒管道，八个回倒阀、两个连接阀、两个进仓阀、两个进磨阀。第一段是在喷煤罐的给煤阀和出煤阀之间安装回倒管道，连接至本高炉的煤粉仓，可实现喷煤罐内煤粉回倒至本高炉煤粉仓。第二段回倒管道是连接两个煤粉仓，可实现1#高炉喷煤罐向2#煤粉仓回倒煤粉，2#高炉喷煤罐向1#煤粉仓回倒煤粉。第三段回倒管道是在喷煤罐的给煤阀和出煤阀之间安装回倒管道，连接至2#磨机顶部，可实现喷煤罐向2#磨机输送煤粉，煤粉重新磨制，通过布袋箱、卸灰阀、振动筛进入1#或2#煤粉仓。回倒管道的首端、末端、分支分别安装阀门。三条回倒管道如图2所示。

1.1#煤粉仓；2.下煤阀；3.进煤阀；4. 1#高炉1系列A罐；5.锥部流化阀；6.底部流化阀；7.出煤阀；8.给煤阀；9. 2#磨机；10. 2#原煤仓；11.上插板阀；12.给煤机；13.下插板阀；14. 2#煤粉仓；15.下煤阀；16.进煤阀；17. 2#高炉1系列A罐；18.锥部流化阀；19.底部流化阀；20.给煤阀；21.出煤阀；22. A回倒阀；23. B回倒阀；24. C回倒阀；25. D回倒阀；26. E回倒阀；27. F回倒阀；28. G回倒阀；29. H回倒阀；30. A连通阀；31. B连通阀；32. A进仓阀；33. B进仓阀；34. A进磨阀；35. B进磨阀。图2 改造后的喷煤设备

第一段回倒管道是连接喷煤罐至本煤粉仓，1#高炉喷吹罐连接至1#煤粉仓，2#高炉喷吹罐连接至2#煤粉仓。管道直径为100 mm，材质为耐磨钢管，壁厚5 mm。1#高炉喷吹罐连接至1#煤粉仓的回倒管道的首端，安装在1#高炉1系列A罐的给煤阀和出煤阀之间，末端连接至1#煤粉仓，依次安装A回倒阀、B回倒阀、C回倒阀、D回倒阀、A进仓阀。2#高炉喷吹罐连接至2#煤粉仓的回倒管道的首端，安装在2#高炉1系列A罐的给煤阀和出煤阀之间，末端连接至2#煤粉仓，依次安装E回倒阀、F回倒阀、G回倒阀、H回倒阀、B进仓阀。其中A回倒阀、B回倒阀、C回倒阀、D回倒阀、E回倒阀、F回倒阀、G回倒阀、H回倒阀、A进仓阀、B进仓阀直径均为100 mm，材质为不锈钢。

第二段回倒管道是连接1#煤粉仓和2#煤粉仓，实现1#煤粉仓煤粉下落至1#高炉喷煤罐，1#高炉喷煤罐充压后，向2#煤粉仓回倒煤粉，供2#高炉喷煤使用。2#煤粉仓煤粉下落至2#高炉喷煤罐，2#高炉喷煤罐充压后，向1#煤粉仓回倒煤粉，供1#高炉喷煤使用。回倒管道直径为100 mm，材质为耐磨钢管，壁厚5 mm。在D回倒阀、H回倒阀之间安装回倒管道，分别安装A连通阀、B连通阀。其中A连通阀、B连通阀直径均为100 mm，材质为不锈钢。

第三段回倒管道是连接喷煤罐至2#磨机顶部，实现1#高炉喷煤罐和2#高炉喷煤罐向2#磨机回倒煤粉，煤粉重新磨制后进入1#或2#煤粉仓，供高炉喷吹使用。在A回倒阀和 B回倒阀之间安装回倒管道，并连接至2#磨机顶部，在磨机入口安装A进磨阀，实现1高炉1系列A罐向2#磨机输送煤粉。在E回倒阀和F回倒阀之间安装回倒管道，并连接至2#磨机顶部，在磨机入口安装B进磨阀，实现2高炉1系列A罐向2#磨机输送煤粉。其中A进磨阀、B进磨阀直径均为100 mm，材质为不锈钢。

3 喷煤设备改造后的操作方法

喷煤系统的回倒装置共三条管道对应三道操作工序，即第一条管道对应回倒操作工序、第二条管道对应互补操作工序、第三条管道对应进磨操作工序。

3.1 回倒操作工序

回倒操作适用于以下情况：(1)高炉突然停煤，煤粉在喷煤罐内储存时间t≤10 h。煤粉的温度T，70 ℃≤ T ≤80 ℃，煤粉由喷煤罐回倒至本高炉煤粉仓。(2)喷煤罐需临时检修，罐内煤粉需排空，开人孔检查，煤粉回倒至本高炉煤粉仓。

回倒操作过程为：第一步，打开底部流阀和锥部流化阀，向喷煤罐内充压至0.1～0.12 MPa之间。第二步，依次打开A回倒阀、B回倒阀、C回倒阀、D回倒阀、A进仓阀。第三步，打开出煤阀，关闭给煤阀。底部流化流量控制为80 m3/h，锥部流化流量控制为60 m3/h，喷吹罐内煤粉回倒至本高炉煤粉仓。

使用第一段回倒管道进行回倒操作的优点是可将喷煤罐内煤粉回倒至本高炉煤粉仓，待高炉送煤时再重新装罐、喷吹，避免了煤粉在罐内停留时间过长，再次喷吹时，煤粉温度降低，流动性变差，喷煤速率波动较大，影响高炉正常冶炼。喷煤罐需临时检修，可将罐内煤粉回倒至煤粉仓，省时省力，也避免了污染环境。

3.2 互补操作工序

互补操作适用于以下情况：

(1)高炉非计划休风24 h以上，煤粉仓储存的煤粉在50 t以上，储存时间t≤24 h，煤粉温度T≥70 ℃，需将煤粉回倒至另一个煤粉仓，供高炉喷吹使用。(2)磨机大修期间，另外两台磨机出故障无法磨煤时，需将煤粉回倒至另一个煤粉仓，供高炉喷吹使用。

互补操作过程为：第一步，依次打开进煤阀、下煤阀，喷煤罐装15～20 t煤粉后，依次关闭下煤阀、进煤阀。第二步，打开底部流阀和锥部流化阀，向喷煤罐内充压至0.12～0.15 MPa之间。第三步，依次打开A回倒阀、B回倒阀、C回倒阀、A连通阀、B连通阀、H回倒阀、B进仓阀。第四步，打开出煤阀，关闭给煤阀。底部流化流量控制为100 m3/h，锥部流化流量控制为80 m3/h，1#高炉喷吹罐内煤粉回倒至2#煤粉仓。同理，2#高炉喷吹罐内煤粉也可回倒至1#煤粉仓，实现了1#、2#煤粉仓互补。

使用第二段回倒管道进行互补操作的优点是实现了两个煤粉仓料位互补，1#磨机生产的煤粉可供2#高炉喷吹使用，3#磨机生产的煤粉可供1#高炉喷吹使用，在磨机大修期间或设备故障时，可保证高炉正常喷煤量，保证了高炉喷煤的稳定性，为高炉正常冶炼提供了外围条件。1#高炉(或2#高炉)非计划休风24 h以上，可将煤粉回倒至2#煤粉仓(或1#煤粉仓)，供2#高炉(或1#高炉)喷吹使用，避免了煤粉长时间停留在煤粉仓内，煤粉的温度降低，流动性变差。

3.3 进磨操作工序

进磨操作适用于以下情况：

(1)煤粉在煤粉仓内储存时间t≥24 h，温度T≤70 ℃，煤粉需重新磨制。(2)合格煤粉的粒度为-200目且占70%以上，水分低于2.0%，若检测粒度不合格或水分超标，应进磨机重新磨制。(3)因振筛、除铁器等设备损坏，杂质进入煤粉仓进而进入喷吹罐，高炉频繁出现堵枪，无法正常喷吹，煤粉需重新磨制。

进磨操作过程为：第一步，正常启动制粉系统，依次开启磨机下插板阀、给煤机、磨机上插板阀、磨机，进行正常制粉作业。第二步，依次打开喷煤罐的进煤阀、下煤阀，喷煤罐装15～20 t煤粉后，依次关闭下煤阀、进煤阀。第三步，打开底部流阀和锥部流化阀，向喷煤罐内充压至0.08～0.10 MPa之间。第四步，依次打开A回倒阀、A进磨阀。第五步，打开出煤阀，关闭给煤阀。底部流化流量控制为60 m3/h，锥部流化流量控制为50 m3/h，保证磨机进出口压差控制在3.0 kPa左右。1#高炉喷吹罐内煤粉回倒至2#磨机，煤粉重新磨制后，通过布袋箱、卸灰阀、振动筛进入1#或2#煤粉仓，供高炉喷吹使用。

使用第三段回倒管道进行进磨操作的优点是，回倒管道连接了喷煤罐和2#磨机，因煤粉储存时间过长，温度过低，或检测煤粉粒度、水分不合格，亦或煤粉中杂质较多，频繁出现堵枪，无法正常喷吹时，可将煤粉由喷煤罐回倒至2#磨机重新磨制，通过灰斗、卸灰阀、振动筛进入1#煤粉仓或2#煤粉仓，供高炉喷吹使用，保证了喷煤的均匀率，避免煤粉外排污染环境。

4 结论

喷煤系统增加的三条管道结构简单、操作方便、效果稳定，现场实践效果明显。在高炉停煤或喷煤罐需检修时将喷煤罐内煤粉输送回煤粉仓，待高炉送煤时再重新装罐、喷吹。并可使两个高炉的煤粉仓实现互补利用，保证喷煤的均匀率，降低了备件消耗，避免煤粉外排污染环境。为全国同类型工艺设备提供了值得借鉴的成功经验。