摘  要  根據紅鋼煉鐵產量提升工作計劃要求，紅鋼3^#高爐年噴煤量相應要求提升，針對現有3^#高爐的2^#噴煤系統制粉量產量不足，難以滿足3^#高爐年噴煤量相應提升要求，在保3^#高爐噴煤量提升，平穩噴煤，保爐況穩定順行，對紅鋼煉鐵廠1^#、2^#噴煤系統進行整合，優化工藝體系設計，達到彌補現有2^#噴煤系統制粉量產量不足，滿足3^#高爐產量提升噴煤量增加的需求，通過提煤降焦，降低綜合燃料消耗效率，使生產經營經濟效益，技術指標優化，有效的提量降本，達成提高生產效益的目的。

關鍵詞  煉鐵  噴煤  整合  優化設計

1  概況

根據紅鋼煉鐵廠產量提升工作計劃，3^#高爐（1 350m³）計劃年產鐵163萬噸，而3^#高爐的噴煤車間2^#噴煤系統現有的磨煤機制粉實際出力已不能滿足3^#高爐噴煤量提升的要求，為了更好的滿足3^#高爐高效、穩定、安全的生產，對紅鋼煉鐵廠噴煤車間1^#噴煤系統、2^#噴煤系統工藝進行整合，優化工藝設計，恢復1^#噴煤系統生產，以彌補2^#噴煤系統制粉產量的不足，從而滿足3^#高爐的噴煤提升需求。

2  生產現狀及存在問題

紅鋼煉鐵廠噴煤車間1^#噴煤系統于2006年7月10日建成投入生產，距3^#高爐約400 m，設計最大制粉能力32 t/h，對應1^#、2^#兩座450 m³高爐的噴煤，工藝為直接噴吹，在3^#高爐開爐初期曾短時配套3^#高爐的噴煤使用。

2^#噴煤系統于2010年8月16日建成投產，距3^#高爐約170 m，設計制粉最大能力36 t/h，對應3^#高爐直接噴吹煤粉。2016年1月隨著1^#、2^#兩座450 m³高爐的去產能置化停爐，1^#噴煤系統的相關設備也隨之擱置停止生產。按3^#高爐2018年實際生產水平，2^#噴煤系統制粉能力最大僅能滿足141 kg/t的噴煤比^[1,2]。

根據紅鋼煉鐵廠2019年產量提升工作計劃，3^#高爐計劃年產鐵163萬噸，產鐵量的增加，要求對3^#高爐年噴煤量也要提升，煤比按150 kg/t計，正常噴煤量需保證30 t/h。目前，3^#高爐的2^#噴煤系統制粉工藝設施基本處于20 h/天以上的運行狀態，根據生產條件，現有原煤的可磨性差及水分含量高，2^#噴煤系統磨煤機實際產量僅可保24 t/h，制粉能力已經沒有提升空間，嚴重制約著3^#高爐噴煤比的進一步提升^[3-5]。

屬1^#、2^#兩座高爐的1^#噴煤系統未停產前，其磨煤機等設備一直處于帶病工作，部分關鍵設備性能降低，停產后也未對該系統設備進行過維護，現已無法直接投入生產。

針對全廠噴煤設施的現實條件及實際需求，因1^#噴煤系統與2^#噴煤系統為各自獨立系統，為充分利用現有紅鋼全廠制粉噴煤工藝設施，降低提升改造投資，滿足生產需求，建議對1^#噴煤系統設備進行優化升級改造、將其與2^#噴煤系統整合，形成統一的3^#高爐噴煤制粉系統，提升3^#高爐的噴煤能力，以滿足3^#高爐噴煤量提升需求，達到提量降本的目的。

3  系統整合優化設計方案

本次噴煤系統整合優化設計，工藝技術路線采用分散制粉，統一噴煤的方案。1^#噴煤系統煤粉磨制后，通過其原有噴吹罐組氣力輸送管道系統把煤粉輸送至2^#噴煤系統新增的高濃度布袋收粉器進行收粉，再通過空氣斜槽把煤粉裝入2^#噴煤系統的200 t煤粉倉，由2^#噴煤系統統一集中對3^#高爐進行噴煤的直接+間接噴吹工藝。

對煉鐵廠噴煤車間1^#噴煤系統生產工藝進行改造及優化設計，新增輸粉管線1條，把1^#噴煤系統磨制的煤粉輸送至2^#噴煤系統進行收粉并進入粉倉，配套相應的高濃度粉氣收粉設施；新增二套煤粉氣力輸送斜槽煤粉配倉系統（取消原有的2套埋刮板機）；對制粉煙氣爐系統進行改造，配套設置的高溫引風機及引熱風爐廢煙氣管道；新增在線CO、O₂監測及安保報警儀表設施3套，滿足1^#噴煤系統制粉安保規范要求；對設備冷卻水系統改造等。

3^#高爐噴煤系統整合優化后噴吹煤粉生產工藝流程如圖1。

圖1  整合優化后3^#高爐噴吹煤粉工藝生產工藝流程圖

4  工藝設備設施優化改造

4.1 制粉煙氣爐系統改造優化

原有1^#噴煤系統煙氣爐抽引1^#、2^#高爐熱風爐廢氣供磨煤機磨制煤粉，1^#高爐、2^#高爐停爐后，無低含氧量的熱風爐廢氣可以供應，不能滿足制粉安全生產及節能減排需要，設計配置一條引3^#高爐熱風爐廢煙氣的總管，接管從3^#高爐熱風爐煙囪前廢氣管道上開孔搭接，把熱風爐燃燒廢氣抽引至1^#噴煤系統2座煙氣爐進行高低溫煙氣的混合，以供1^#噴煤系統的兩臺磨煤機磨制煤粉需要，部份管道利舊原1^#、2^#高爐風機房至3^#高爐的冷風管道，煙氣爐廢氣消耗量為35 000-44 000 m3/h。

原有2套廢氣引風機抽引全壓不能滿足，對兩臺引煙氣爐廢氣引風機升級更新，煙氣爐的煤氣調節閥、空氣調節閥、熱風調節閥、冷風調節閥、放散閥等閥門原采用電動控制，電控器長期處于高溫露天環境，內部元件壽命短，損壞頻繁導致閥門經?？ㄗ?，設備故障率高，改造為氣動調節方式，并提高閥門調整精度。兩座煙氣爐耐火材料內襯全部更新修砌、噴涂 。

4.2 對煤粉倉頂煤粉配倉輸送設施進行改造

煤粉倉頂煤粉配倉輸送設施，優化為兩套煤粉氣力輸送斜槽系統及對應的卸灰閥等，完成收粉器多個灰斗煤粉入多倉的功能需求。取代故障率高、跑灰漏粉嚴重的2套刮板機煤粉輸送機，新增木屑分離器二套，對煤粉中的雜物進行清除，避免堵塞噴煤槍，確保煤粉噴吹的正常，斜槽廢氣引入制粉工藝管道過濾后排放。

4.3 制粉系統設置在線CO、O₂監測及安保報警儀表設施

根據《高爐噴吹煤粉工程設計規范》50607-2010、《高爐噴吹煙煤系統防爆安全規程》16543-2008的要求，針對混合煤粉的制備，1^#噴吹系統的制粉系統設置新增在線CO、O₂監測安保儀表設施3套。以滿足制粉系統工藝粉氣管線中CO、O₂監測、報警、自動充氮消火消防安全的要求，配套分析小屋，確保精密儀器在線氣體含量分析儀對清潔工作環境需求。

4.4 新增至2^#噴煤系統氣力輸粉管線、配置高收粉器及配倉輸粉設施

新增1條氣力輸粉管線，爐前段管線與現有2^#噴吹系統制粉引3^#高爐熱風爐廢氣管線平行敷設，并置于輕鋼桁架上，在原支架間設置輕鋼桁架及局部設吹堵平臺鋼梯，至2^#噴吹系統區域內后沿大傾角原煤上料通廊上行至2^#噴煤系統的制粉站屋頂新增的高濃度布袋收粉器進行收粉。

高濃度布袋收粉器采用1套氣箱脈沖高濃度布袋收粉器，出口排放濃度：≤10 mg/ Nm³，濾袋材質：防靜電聚脂針刺氈復膜濾料。濾袋規格：?130×3 100。（與現有1^#、2^#噴煤系統制粉除塵器布袋同規格）

4.5 設備冷卻水系統改造

設備冷卻水主要用于排粉風機、高溫引風機、稀油站等設備冷卻、消防用水以及其他零星用水等，原來由2座450 m³高爐的凈環水系統供給，由于停產，需要從3^#高爐熱風爐旁外網水管搭接，回水經管道循環至3^#高爐水渣池，供水、回水管為明管敷設，并按規范要求進行防腐處理。

4.6 2^#噴煤系統至3^#高爐的噴吹管道新增改造

由于3^#高爐噴煤量的增大，現有噴吹管道彎管段磨損量較大，本次增加一條備用噴煤管道，可在發生一條噴煤管道堵塞或管道磨損漏粉時，及時切換至備用管道進行噴吹作業，保證高爐不斷煤，正常噴煤。

4.7 1^#噴煤系統中控室防靜電地板改造

對中控室電纜重新布置電纜槽，其余地面鋪設地板磚，規范電纜布置，便于故障的排查，大幅度降低防靜電地板破損而頻繁更換的費用。

4.8 1^#噴煤系統原煤運輸可逆皮帶機驅動裝置改造

運煤環境粉塵含量高，可逆皮帶機的電動油冷滾筒故障率高，維護困難，改造為外置式減速機電機驅動裝置，進行正反轉驅動，可分別輸送原煤進入1^#、2^#原煤倉，易維護，可以降低設備故障率，降低設備維護成本。

4.9 2^#噴煤系統原煤倉防堵料裝置改造

2^#噴煤系統原煤倉容量大，料易壓實，噴吹罐組裝粉進料不暢，容易堵塞，在原煤倉錐體部加裝兩套空氣炮及平臺樓梯，保證原煤下料順暢，不掛料、堵料，延長供料系統啟機間隔時間，避免設備頻繁啟停，同時減少了因堵煤，導致中速磨作業率及產量降低的問題。

4.10 新增一套氮氣加熱器改造

氮氣作為噴煤制粉的主要氣力介質，由于空分系統制造供給來的氮氣溫度較低，在粉氣接觸混合后，造成一方面在煤粉輸送過程中容易造成煤粉溫度下降造成水分析出結露，煤粉受潮結成大小顆粒，煤粉顆粒發生沉降，甚至管道堵塞，另一方面也造成煤粉燃燒盡率降低。新增一套氮氣加熱器改造提溫。

5  系統整合設計特點

（1）系統整合一體化優化：工藝技術路線采用分散制粉，統一集中噴煤的方案，為多方案分析比較后的最優方案。系統整合一體后，煤粉噴吹入爐煤量計量準確，煤量波動小，過程穩定、可靠、安全。制粉方式比較靈活、安全。以2^#噴煤系統生產為主生產時為直接噴吹模式；1^#噴煤系統作為2^#噴煤系統制粉能力不足的補充時為直接+間接噴吹模式，1^#、2^#噴煤系統異地協力，完全滿足3^#高爐噴煤量提升的需求。

（2）各項新技術的配置使用，特別是煤粉氣力輸送斜槽配倉系統的引入，使煤粉配倉功能完美解決，氣力輸送斜槽基本屬免維護設備，安全可靠，極大的提升制粉設施的作業率和可靠性。

（3）改造投資投入小，實現了產量提升計劃功能需求，提升了經濟效益。整合后的分散制粉統一噴煤系統能力儲備充足。在目前3^#高爐的風溫原燃料操作條件下，可以提高煤比9 kg/t，按煤焦置換比1:0.8計算，可替換7.2 kg/t焦比，使用低價煤替換高價焦炭可降低生產成本，達到提煤降焦的目的。

6  結語

紅鋼煉鐵廠制粉噴煤系統整合優化設計實施后，制粉能力不足的問題得到了有效解決。在2^#噴煤系統出現設備故障，導致煤粉制備停機或檢修、維護等情況時，高爐不斷煤，避免對高爐平穩生產的影響。噴煤車間制粉量的提升，使各制粉系統磨煤機有一定的停機時間，可較好地開展設備維護、檢修工作。另一方面也降低了設備故障處理時對高爐煉鐵生產影響的風險。制粉系統生產穩定，煤粉的質量也會得到明顯的改善，提高煤粉的燃燒率，進一步降低生產成本，確保3^#高爐長周期爐況穩定順行。

參考文獻

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