新钢1、2号高炉提高煤比实践

新钢1、2号高炉提高煤比实践

谢振华 杨红来

(江西省新钢公司第一炼铁厂) (江西省新钢公司设计院)

摘 要：对新钢公司第一炼铁厂l号、2号高炉提高煤比的生产操作经验进行了总结。通过实施喷煤增量改造项目，提高高炉煤粉供应量，采取精料、高风温、富氧、改进高炉操作、加强喷煤操作等措施，使第一炼铁厂l号、2号高炉月平均煤比达到150kg／t以上。

关键词：高炉 喷煤 煤比

1 概况

新钢第一炼铁厂原有的喷煤系统采用直接喷吹工艺布置，即制粉喷吹车间布置在一起，2001年3月投产，设计制粉能力每小时14～18t／h，供给3、4号高炉喷煤，可以满足达到130kg／t的要求。但是随着l号、2号炉投产，原有的喷煤系统制粉能力远远无法满足4座高炉喷煤要求，全厂4座高炉月平均煤比87kg／t，1号、2号炉月平均也仅有煤比90kg／t，由于制粉能力的限制，不仅使高炉的喷煤能力上不去，而且使高炉不能连续喷煤，对，曲炉稳定性生产也有一定的影响。

增加吨铁喷煤量是一项系统工程，而增加喷煤设备的能力是最基本的条件。如果要求全厂喷煤量达到130～150kg／t，缺口较大，小时缺口煤粉8吨，必须增加制粉生产能力。考虑到高炉喷煤比的良好经济效益和社会效益以及考虑到公司生产的实际情况，公司领导提出在尽量不影响生产或少影响生产，减少不应有的损失前提下，采用新技术、新工艺，在保证生产安全、可靠、经济的基础上，2007年1月对一炼铁厂进行喷煤增量(效)项目改造，项目于2007年4月2日一次性投产成功，经过近9个月生产实践，2007年4～12月1号、2号炉平均煤比实现了135kg／t。目前，在高利用糸数3．9的前提下，煤比达到150kg／t的水平，炉况稳定顺行，l号、2号炉主要技术指标见表1。

2提高煤比的措施

2．1 实施喷煤增量项目改造，提高煤粉供应量

2．1．1改造基础

新钢第一炼铁厂现有l台HRMl300磨机，正常生产能力15t／h。l号、2号炉(350m³)、3号、4号炉(320m³)四座300m³级高炉共需煤粉：

2×350×3．6×0．15／24(按煤比150kg／t计算) 2×320×3．0×0．090／24(按煤比90kg／t计算)=23 t／h，故第一炼铁厂尚缺煤粉8t／h。

新钢第二炼铁厂现有6号、7号、8号三座1250m³高炉。2002年投产的8号高炉配有1台HPS783立式磨机，制粉设计能力21t／h，实际生产能力25t／h。2004年投产的7号高炉配有l台HPS863立式磨机，制粉设计能力25t／h，挖潜牛产能力34 t／h。2005年投产的6号高炉配有1台ZGM113立式磨机，制粉设计能力25t／h，挖潜生产能力40t／h。

新钢第二炼铁厂6号、7号、8号三座高炉共需煤粉：

3×1250×2．4×0．2／24=3×25=75t／h(按煤比200kg／t汁算)，

故第二炼铁厂8号高炉制粉喷吹能力基本平衡，6号、7号高炉通过挖潜制粉能力可富余24t／h，可输出20t／h煤粉给第一炼铁厂。

8号高炉制粉喷吹车间与6号和7号高炉制粉喷吹车问之间距离230m；8号高炉制粉喷吹车间与第一炼铁厂高炉制粉喷吹车间之间距离600m。6号和7号高炉制粉喷吹车间与第一炼铁厂高炉制粉喷吹车问之问管线距离700m。

结合新钢以上的具体实际情况，对全公司制粉和喷煤系统进行进一步优化组合，研究新的对策，进行细致的方案比较；不仅要=宵省基建投资，节约能耗，也要提高企业的经济效益。

2．1．2改造方案的选择

制粉喷煤系统改造的总体思路方案：利用第二炼铁厂现有6号和7号高炉制粉站2台磨机的挖潜能力，通过管道气力输送给第一炼铁厂制粉喷吹车间，满足第一炼铁厂缺口煤粉；也可输送给8号高炉制粉喷吹车间，起到联网调剂作用。

(1)方案一：

在6号、7号高炉制粉站的西侧位置，安装1个小煤粉仓、1个小布袋、1个喷煤输送罐，利用第二炼铁厂现有6号、7号高炉制粉站2台磨机的挖潜能力，利用原有4个喷煤罐的装煤周期的富余时间，把煤粉装到这个煤粉仓，再进入这套喷煤输送罐压力容器内，，用气力输送给第一炼铁厂制粉喷吹车问，满足第一炼铁厂缺口煤粉；也可输送给8号高炉制粉喷吹车间，起到联网调剂作用。

(2)方案二：

利用第二炼铁厂现有6号、7号高炉制粉站2台磨机的挖潜能力，对6号、7号高炉制粉喷吹管路进行改造，使用现有4个喷煤罐中的3个喷煤罐，实现三吹二，挤出l套喷煤罐来输送煤粉，再通过煤粉输送管道，用气力输送给第一炼铁厂制粉喷吹车间，满足第一炼铁厂缺口煤粉；也可输送给8号高炉制粉喷吹车间，起到联网调剂作用。

(3)方案三：

在第一炼铁厂现在喷煤站的旁边(柱列A)增加1柱列跨(9m，原厂房距铁路线边12m，改造后距铁路边3m)，增加1个系列的制煤和喷煤设备，来满足1号、2号、3号、4号高炉的喷吹煤粉量： 原有干煤棚跨度不变，往东南方向加长45m，新增l台5t的抓斗吊车。上煤系统采用大倾角胶带机(与现有的上料方式相同)给磨机供料。

(4)各方案的比较

方案一需在6号、7号高炉制粉站西侧新建一套喷吹系统。其优点是6号、7号高炉之间原已相互连通，可互送供煤粉，不必对6号和7号高炉喷煤站做大的改动，不会影响6号、7号高炉的生产，实现起来，比较容易。但经过一次倒运，再把煤粉输送到一铁用户，输送中起不到接力作用，而且延长输送时间，降低输送能力，倒运一次既增加投资，又浪费用气。

方案二不必在6号、7号高炉制粉站西侧再新建一套喷吹系统，可以节省投资，少占位置。但要对第二炼铁厂现有6号和7号高炉喷煤的出口管进行改造，增加阀门，增加一变三，三变一喷煤管，对出口管的改造，必须合理安排好，还可能会部分影响6号、7号高炉的喷煤。对6号、7号高炉喷煤，实现三吹二，生产的压力明显加大，且管理要求高；国内对380m³的高炉实行三吹二的实例已有，但对1250m³高炉喷煤实行三吹二，目前还没有先例。

方案三就是给一铁再补建1套制粉喷煤设施，不存在与二铁衔接的问题，但投资费用高、占地而积大，且平面布置也较紧张。

综合考虑投资费用、占地面积、对生产的影响及管理的要求，最终选用方案一。

2．1．3 项目改造具体内容

(1)新建二铁厂送煤喷吹系统

在二铁厂6号、7号高炉制粉站西侧，新增加1个120m³煤粉仓，1个26m³的喷吹罐及相关设施；考虑到6号、7号高炉之间原已相互连通，可互送供煤粉，从原有的6号高炉喷吹系统的上部布袋收粉器灰仓锥部另开孔、接管(DN300)取煤粉，流至新增煤粉仓内，通过新增喷吹罐及约700m长的输煤管道，给一铁厂间断式输送煤粉。新增加的CRT、电气、仪表部分放置在6号和7号高炉原有喷煤系统控制室内。

(2)新建煤粉输送管道

新增二铁厂至一铁厂输煤管道及其吹扫防堵管线，输煤管采用三级变经Φ108×5／Φ27×5／Φ46×5无缝钢管管道总长700m，输煤管弯头采用R2000mm陶瓷耐磨弯头。

(3)新建一铁厂收粉喷吹系统

在一铁厂原有喷吹站南侧，新增加1台GM400型布袋收尘器(过滤面积：384m²、处理风量：1 8000m³／h)、1个240m³煤粉仓、4个15m³喷吹罐，1个60m³储气罐及相关的设施。由二铁厂通过输煤管输送的煤粉可进耔布袋收尘器(通过分岔管也可进老布袋收尘器)。从新增收粉喷吹系统到各高炉的喷吹管道利用原有设施，可倒部分更换。新增加的CRT、电气、仪表部分放置在原有喷煤系统控制室内。

2．1．4新增富氧调压站

为配合一铁厂高炉增加喷煤量后，高炉富氧喷煤强化冶炼需要，新增富氧调压站一座，内设二套富氧鼓冈减压装置，设计富氧率为2％。

2．2项目实施过程

2．2．1 实施、运行情况

由于属于改造项目，在实施过程中碰到很多问题，特别是从6号高炉喷吹系统布袋收粉器灰仓侧下部（共两个点)取粉至新增煤粉仓工序，由于空问场地的限制，取粉管角度较大(＞35°)，而且直穿原有厂房平台面时与横梁相碰，只有在取粉支管上取折点以避开相碰。为了避免取粉管堵管取不了煤，在原有系统6号高炉喷煤系统布袋灰仓新增的取煤管开孔处上方和正对方各安装1台破拱助流器，在新增的取煤管上拐点处安装2台破拱助流器，在新增的取煤管上裤衩管处安装2台破拱助流器。喷煤改造项目于2007年4月2日一次性投产成功，在运行初期，二铁厂新增送煤喷吹系统煤粉仓盖发生过因喷吹罐排压时被气压顶裂几次，后通过改进喷吹罐排压阀与煤粉仓放散阀的连锁关系很好的解决了这一问题。以后运行一切正常，到2007年12月31日共接受二铁厂输送煤粉共计36158吨，平均每天142t／d。

新增富氧调压站于2007年6月投入使用。

2．3高炉生产操作

喷煤改造项目投入使用后，为一铁高炉提供煤粉量可达到140Kg／t_铁左右，大大提高了一铁高炉煤粉喷吹量，煤比达到135Kg／t_铁，从而降低了焦比，缓解了焦煤的资源短缺，提高了生铁的产量，降低了生铁成本。喷煤改造项目投产后，新老喷吹系统分配情况为：老系统供3号、4号高炉，新系统供1号、2号高炉，两系统煤量的调节可通过输煤管上的阀门调节。为了适应高煤比的需要，1号、2号高炉生产中采取如下的措施稳定。

2．3．1抓好精料工作，改善炉况顺行

精料是高炉稳定顺行的基础，也是提高煤比的基础，通过加强对入炉原燃料的检查与管理，实施厂内精制为煤比达标提供良好的条件。

(1)优化配料结构。一铁厂一盲坚持精料方针，不断优化炉料结构。具体做法为：①改进自产烧质量。随着烧结设备的改造，自产烧质量大为改善，铁分由56．81％左右提高至58．89％，转鼓指数提高至81．63％左右凋＜5mm粉末降至2．79％以下。②增加球团矿的使用量，提高熟料率。

(2)搞好过筛工作。过筛效果差，会使大量粉末入炉，料柱透气性变差，导致风量萎缩，影响炉况的稳定和顺行。为了减少粉末入炉，1号、2号高炉主要采取了以下措施：①控制合适过筛速度。控制焦炭闸门开度和烧结矿振动给料机料流速度，延长筛分时间，既保证料速的需要，避免低料线，又保证筛分效果，减少了入炉粉末。②加强对原料系统的日常检查和维护。要求岗位人员每班检查原料系统的设备，清理槽下筛网，保证过筛效果。

(3)加强外购焦炭质量管理。一方面监控外购焦的质量变化，迅速反馈焦炭的质量变化情况，使高炉能及

时采取应对措施；另一方面对不同质量的焦炭，分好、中、差三类混匀堆放，尽量减少因为外购焦炭质量波动

造成对炉况的波动。

2．3．2改善煤粉在风口前的燃烧条件

喷煤量提高后，最重要的是保证煤粉在风口前尽可能燃烧气化，否则过量的未燃烧煤粉进入炉渣或随煤气沉积在料柱中，会给高炉冶炼带来很多问题。1号、2号炉采取提高风温、富氧、广喷、匀喷等技术措施，以改善煤粉在风口前的燃烧条件。

(1)提高风温。高风温可以补偿喷煤后风口前理论燃烧温度的降低，一般认为风温每提高100℃，理论燃烧温度可提高80℃，可增加煤粉的喷吹量，另外，风温带入的物理热可以被高炉利用，可直接降低焦比，而不影响炉腹煤气量的变化。

1号、2号炉各配有三座球式热风炉，蓄热面积148m²／m³。为了高炉使用高风温，主要采取以下几个措施：①要求高炉值班工长保持高风温操作。在有炉温波动的情况下，以喷煤量作调节，避免风温大起大落，以更好更经济的调节方式调控炉温；②实施热风炉快速烧炉，增加换炉次数，由每天15次改为18次，提高热风炉的蓄热量。③适当提高废气温度。提高废气温度可以增加热风炉中、下部蓄热量，减少风温的周期性下降。废气温度由310℃提高至330℃(设计最高值不大于350℃)，07年4—12月风温达到1072℃，提高了22℃，为煤比的提高提供了很好的保证。

(2)富氧鼓风。富氧可以提高风口前氧过剩系数，提高Ta(理论燃烧温度)，改善煤粉的燃烧条件。一般认为每富氧1％，T_理增加35—45℃，可增加喷煤量20Kg左右，而且富氧后可以提高煤气发热值，有利于风温的提高。2007年6月，1号、2号炉富氧设施正式投用，氧源为炼钢余氧，设计最大管路输氧量为4000m³／h，最大富氧率为2％。现富氧率基本控制在1．5％左右，既有利提高风口前理论燃烧温度，促进煤粉燃烧，又有利于强化冶炼。

(3)广喷匀喷。1号、2号炉从2007年4月2日开始双罐连续喷煤，14个风口全部插枪送煤。同时，加强管理，保证稳定喷吹，杜绝喷煤管路及喷煤枪受堵现象。要求看水工不问断巡检，发现异常情况及时处理，防止喷煤管道堵塞而少喷煤粉。

2．2．3优化高炉操作

随着煤比的不断提高，焦炭负荷越来越重，焦炭骨架作用越来越明显，料柱透气性和透液性越来越差，为稳定炉况顺行，寻求合理的操作制度以改善料柱透气性成为提高煤比的关键。

(1)上部调剂。2004年6月，l号、2号炉己实现了矿焦多环布料。为了进一步改善煤气利用，增加炉缸热储备，同时也为高炉的上部调剂提供更为合理有效的技术手段，对布料模式进行进一步摸索。放矿角度为28°30°32°，各环位布料圈数视炉况灵活调整，总圈数控制为8圈。考虑对布料平台形成的影响，焦炭布料角度及各环布料圈数调整频率较矿石要少。几经反复终于摸索出大煤比条件下适宜的焦角、矿角以及相应的角差和环位、圈数。对不同炉况如何使用角度差和环位、圈数的变化进行调整也取得成功经验。

(2)下部调剂。富氧喷煤要求根据富氧量和喷煤量变化，求出煤气体积的综合变化，以控制适宜的风口面积以及适宜的鼓风动能。生产实践中根据富氧喷煤情况，本着上部疏松边缘，下部吹透中心的原则，相续将风口直径由Φ120缩小到Φ110～Φ100mm，日前风口面积为0．1266 m²，有利于活跃炉缸。

(3)降硅操作。低硅冶炼是高炉强化冶炼的必须。精料减少了渣量，风温的提高、富氧及陶瓷杯炉底的使用保证了较充足的炉缸热储备，即使[Si]较低，也能保证良好的渣铁流动性及炉渣脱硫能力。2006年全年平均[Si]为0．63％，2007年4—12月降至0．58％，同时严格控制[Si]偏差，杜绝炉况大的波动。

(4)高压操作。喷煤以后，料柱中矿／焦比上升，料柱透气性变差，喷吹量大时，炉内未燃烧粉增加，恶化炉料的软熔带透气性，因此，压差会升高，同时，由于焦炭的数量减少，炉料重量上升，有利于炉料下降，允许适当高压差。因此，1号、2号炉喷煤量增大后，顶压从0．103Mpa慢慢提升到0．110Mpa，压差从0．096Mpa上升到0．100Mpa，冶炼强度不断上升。

(5)喷煤调剂。用煤粉调剂炉况时做到：①依据风温水平，富氧率、原燃料质量和炉况确定近期适宜的喷煤量，保证理论燃烧温度合理(>2000L—2100℃)；②充分考虑煤粉调剂的热滞后时间(3h)，提前进行调剂，当喷煤量变化时，适当调整焦炭负荷；③保证料速稳定，如连续2h料速偏快，立即减风控制，保证综合负荷的稳定，防止[Si]波动过大：④喷煤时如发现个别风口工作状态不佳，有生降、挂渣时，可暂停该风口喷煤；⑤非计划停煤时，适当加焦，如果停喷时间超过1h，减轻焦炭负荷，加净焦防凉；⑥休风时停煤不宜过早，复风时应尽早恢复喷煤，如遇较长时问休风需全焦冶炼时，减停煤粉过程宜随轻负荷料的作用在8一16内完成，防止炉况波动过大。

(6)加强炉前管理。高煤比冶炼，要求炉前耽误尽量少。减少铁口冒泥，维护合理的铁口深度，减少炉前各种耽误，出净渣铁，有利于炉况持续稳定顺行。同时将日出铁次数由原来的14次增加到15次，缩短了出铁间隔时间，及时排净了渣铁，消除了铁前憋风现象，为高煤比的生产打下了良好的基础。

2．3．4改进喷吹设施

(1)改进从第二炼铁厂喷吹系统至第一炼铁厂增喷吹系统煤粉输送管线弯头的结构形式及材质，输煤管线弯头由钢制缓冲盒改为耐磨陶瓷弯头，延长了输煤管线使用寿命。

(2)改变喷煤罐出粉方式，由下出料改为上出料。其工艺为在喷吹罐下部设置具有水平流化床的混合器，喷煤管线始端与流化板垂直安装，其间距为20～50mm，煤粉自罐底向上导出，然后喷入高炉。上出料方式具有以下优点：工艺设备简单、维护量小、操作方便、下料顺畅、不易产生积粉，且可实现浓相输送喷吹，通过二次风控制喷吹浓度，可以满足喷吹煤量增大后的要求。

(3)改进喷吹工艺，实现煤粉长距离输送。由于新增喷吹系统至高炉的喷煤管路约有230m～240m，喷煤管路长管损大，随着I喷煤量的增大，到炉前喷吹压力越显不足，经常造成堵枪，影响煤比的提高。通过采取在煤粉分配器前端喷煤管道上接入压缩空气提高喷吹压力的革新改造，有效地杜绝了堵枪现象的发生。

3 结 语

(1)增加喷煤设备的能力是提高高炉煤比最基本的条件。

(2)精料是提高煤比的基础，主要包括使用合理的炉料结构，降低渣量，加强入炉矿石筛分工作。

(3)采取提高风温、富氧、广喷、匀喷等技术措施，可以改善煤粉在风口前的燃烧条件。

(4)不断探索高炉冶炼操作规律，总结经验，保持高炉的稳定顺行是提高煤比的关键，抓好日常操作和基础管理工作可获得事半功倍的效果。