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0、前言
    近年來，隨著高爐冶煉技術(shù)的高速發(fā)展，寶鋼股份不銹鋼分公司煉鐵廠生產(chǎn)產(chǎn)能大幅度提高，750 m³高爐2004年產(chǎn)量達(dá)到了破天荒的85萬t。750 m³高爐利用系數(shù)，從2001年的2.4t/（m³·d)提高到2004年的3. 099 t/（m³·d)，單天更是達(dá)到了3.6 t/（m³·d)，創(chuàng)下了歷史最高。噴煤比也從2001年的125 kg/t提高到2004年的159.28 kg/t。2004年10月，750 rn³高爐焦比287. 61 kg/t，煤比203. 48 kg/t，更是實(shí)現(xiàn)了歷史最佳指標(biāo)。隨著7 50 rn³高爐煉鐵產(chǎn)能的大幅度提高，給噴煤制粉系統(tǒng)所帶來的巨大壓力是不言而喻的，如何滿足高爐噴煤需求，實(shí)現(xiàn)以煤代焦，降低煉鐵成本，就成為我們從事噴煤制粉工程技術(shù)人員的首要任務(wù)，也使我們工程技術(shù)人員面臨了巨大的挑戰(zhàn)。
1、750 m³高爐噴煤制粉系統(tǒng)概況
1.1  噴煤制粉系統(tǒng)設(shè)備概況
    寶鋼股份不銹鋼分公司煉鐵廠750 rn³高爐噴煤制粉系統(tǒng)，于1992年5月建成投產(chǎn)�，F(xiàn)有部分設(shè)備是在2001年進(jìn)行大修改造后才投入使用的。整個750 rn³高爐噴煤制粉是由兩套制粉系統(tǒng)和一套噴煤系統(tǒng)組成以滿足高爐對噴煤的需求，是高爐五大系統(tǒng)之一，通過向高爐內(nèi)噴煤粉，煤焦置換，以煤代焦，降低焦比，是達(dá)到高爐煉鐵生產(chǎn)降本增效目標(biāo)的主要系統(tǒng)。
  750 rn³高爐噴煤制粉系統(tǒng)主要由原煤進(jìn)煤系統(tǒng)、原煤儲存系統(tǒng)、原煤供應(yīng)輸送系統(tǒng)、煤粉制備系統(tǒng)、煤粉輸送系統(tǒng)、煤粉噴吹系統(tǒng)、干燥煙氣制備和供氣動力系統(tǒng)組成。煤粉噴吹系統(tǒng)采用三罐并列、噴吹主管加分配器的直接噴吹形式，稀相輸送，下出料，噴吹煤種為無煙煤，采用壓縮空氣輸送、噴吹。高壓噴吹罐設(shè)計(jì)壓力1.2 MPa，原設(shè)計(jì)工作壓力0. 54 MPa，配備上海某公司生產(chǎn)的爆破壓力為(0.8±0.04) MPa的LKT400 -0.8- 50A正拱型爆破片裝置。控制監(jiān)測系統(tǒng)采用中央集控，由2個控制站，3臺CRT顯示器進(jìn)行顯示、控制及操作。
1.1.1  制粉系統(tǒng)設(shè)備
    主要由2臺西安電力機(jī)械廠制造的290/350筒式鋼球磨煤機(jī)；為制粉提供干燥煙氣的2座煙氣發(fā)生爐；采用三級收粉的2個系列收粉系統(tǒng)設(shè)備，分為粗、細(xì)粉分離器，多管分離器，一次、二次風(fēng)機(jī)和負(fù)壓式LMQ - 6M型氣箱脈沖袋式收粉器；煤粉收集入三個煤粉倉采用雙列22 m螺旋輸送機(jī)等組成。
1.1.2噴煤系統(tǒng)設(shè)備
    主要由3個高壓噴吹罐、上下鐘閥；每罐3個共九個下煤閥、引射型混合器；每罐三組壓縮空氣閥、噴吹閥；每罐由9個單元組成的噴吹罐庇部流化裝置；3根噴吹主管加3個分配器；16組噴槍閥、煤流檢測儀器；16根噴槍等組成。
1-2噴煤制粉系統(tǒng)生產(chǎn)概況
1.2.1噴煤制粉系統(tǒng)狀況
    寶鋼股份不銹鋼分公司煉鐵廠750 rn³高爐噴煤制粉系統(tǒng)，原設(shè)計(jì)正常噴吹能力9 t/h，最大噴吹能力11 t/h，按目前噴吹量14 t/h計(jì)算，已是大大超過原設(shè)計(jì)能力。
    在原設(shè)計(jì)中，處于對噴吹罐的安全考慮，要求噴吹罐噴吹壓力0. 54 MPa左右（爆破片承受壓力扣除安全系數(shù)和疲勞系數(shù)）。目前實(shí)際生產(chǎn)中，噴吹壓力已達(dá)0. 56—0.61 MPa，已超過噴吹壓力的允許極限值。
    根據(jù)文獻(xiàn)記載表明，噴吹罐壓力在一定范圍內(nèi)，與噴吹量呈近似線性關(guān)系。如果要提高噴煤量，手段只有提高噴吹罐的壓力，這將嚴(yán)重危及噴煤系統(tǒng)的安全，同時，爆破片爆破的概率也大大地增加（2003年2月9日和2003年5月8日，就發(fā)生過因噴吹壓力過高，造成爆破片炸開的事故，并造成當(dāng)時750m3高爐停噴），而且，提高罐壓對提高噴吹濃度效果不大。因此，就產(chǎn)生了750 m3高爐繼續(xù)提高噴煤量的制約瓶頸和障礙。
1.2.2噴煤制粉系統(tǒng)提高噴煤量在工藝設(shè)備上存在的瓶頸
    隨著高爐操作水平的不斷提高，750 rn³高爐其各頊技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，煤比也在不斷攀升。但是，由于受國際、國內(nèi)鋼鐵市場鋼材價格疲軟、鐵礦石價格飛漲的沖擊和影響，造成煉鐵生產(chǎn)成本高的矛盾逐漸顯現(xiàn)出來。為了進(jìn)一步降低煉鐵成本，提高市場競爭力，如何提高噴煤量，進(jìn)一步降低焦比，成為目前迫不及待需要解決的主要問題。目前噴煤制粉系統(tǒng)提高噴煤量在工藝設(shè)備上存在的瓶頸：
    (1)為了提高噴煤量，首先要提高噴吹能力。但是，整個系統(tǒng)除了噴吹壓力的提高受限外，還存在噴吹濃度不均，噴煤槍出口有較為嚴(yán)重的脈沖現(xiàn)象，經(jīng)常發(fā)生堵槍的問題。
    (2)煤粉粒度達(dá)不到要求，既影響噴煤精度，又影響爐況的問題。研究認(rèn)為，煤粉噴入爐缸后，在風(fēng)口前由于燃燒空間有限，停留時間也很短，必須在數(shù)十秒內(nèi)燃盡，否則未燃煤粉滯留在爐內(nèi)，影響高爐順行。因此，往往要求噴吹的煤粉粒度- 200網(wǎng)目達(dá)到很高的比例，否則會影響爐況。
    (3)如何提高煤粉的流動性，如何提高煤粉的輸送濃度（固氣比）、噴吹量，如何解決壓縮空氣（煤粉載體）的含水量的問題。
    (4)球磨機(jī)的襯板螺栓頻繁斷裂，造成經(jīng)常停機(jī)更換。如何減少球磨機(jī)的故障檢修時間、提高作業(yè)率等問題。
1.2.3噴煤制粉系統(tǒng)工藝設(shè)備已采用的優(yōu)化和
    存在的問題
    2001年750m³高爐大修時，為了解決噴吹濃度不均，噴煤脈沖現(xiàn)象，增設(shè)了噴吹罐流化設(shè)備裝置。在1 4~3 4高壓噴吹罐底部錐體增設(shè)了流化裝置，每罐各有九組流化單元，每個單元由流化支管、手動球閥、單向閥、雙孔結(jié)構(gòu)流化頭子組成。
    經(jīng)過改造后，雖然噴吹能力得到提升，但噴吹罐流化頭子堵塞情況嚴(yán)重。從2004年9月大噴煤(20 t/h)試驗(yàn)情況來看，試噴一周后，幾乎所有的流化頭子都發(fā)生堵塞；而平時小噴煤量時，從歷次檢修情況來看，大部分流化頭、單向閥也都處于堵塞狀態(tài)。這對噴煤是極為不利的，經(jīng)常需要頻繁拆卸和疏通，造成噴煤流化形同虛設(shè)，沒有起到應(yīng)有的作用和效果。
  根據(jù)流體物理學(xué)，流化是使微粒固體通過與流體接觸使其變成流體狀態(tài)的一種方式，對高壓噴吹罐內(nèi)煤粉的流化，可使罐內(nèi)煤粉處于一種懸浮狀態(tài)，改善氣、粉混合，從而有利于煤粉的輸送，提高煤粉濃度（固氣比），增加噴吹量。流化在噴煤工藝中，有著舉足輕重的作用。
    通過對流化頭子堵塞情況的分析后認(rèn)為，堵塞的原因和流化介質(zhì)、噴煤工藝有關(guān)。首先，流化介質(zhì)為壓縮空氣，含有一定的水分和油分，容易造成煤粉黏結(jié)，引起流化頭堵塞；其次，750 rn³高爐噴煤工藝流程是噴吹罐裝完煤粉后，先充壓、均壓，待下煤閥開啟噴煤后，流化裝置才開啟工作，對罐內(nèi)進(jìn)行流化。噴吹罐在充、均壓時，有大量煤粉在高壓下被壓人流化頭內(nèi)，煤粉遇水黏結(jié)，造成流化頭堵塞。
2、噴煤制粉系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)
2.1噴煤制粉系統(tǒng)工藝流程技術(shù)優(yōu)化和設(shè)備技術(shù)完善
2.1.1  噴煤系統(tǒng)工藝流程技術(shù)優(yōu)化
    為了使煤粉高濃度穩(wěn)定噴吹，煤粉在流出噴吹罐前，得到充分的流化是十分必要的。流化還有一個作用是在流化的同時，對噴吹罐進(jìn)行補(bǔ)壓，同時，也給噴吹罐出料口營造了一個良好的煤一氣接觸氛圍，使所有通過出料口的煤粉松動起來，消除死區(qū)。
    根據(jù)這一系列情況，特別是由于存在流化壓縮空氣的含水，油量太高，壓縮空氣脫水效果差的實(shí)際情況，在通過對噴吹罐流化設(shè)備性能、安全系數(shù)等方面的論證后，通過技術(shù)改進(jìn)，采用了以氮?dú)獯�替壓縮空氣作為閥門操控和流化氣源，以解決煤粉遇水黏結(jié)的問題。
    在噴煤工藝流程方面，把原來先充壓、均壓后流化的工藝流程，改為現(xiàn)在的先流化后充壓、均壓，并串人電腦控制程序。如此，一方面避免了煤粉被大量壓人流化頭，造成堵塞；另一方面由于煤粉在噴吹罐內(nèi)預(yù)先進(jìn)行了流化，使氣、粉得到較好的混合，從而使噴煤時煤粉的濃度大大提高，煤流趨向均勻，降低了噴吹壓力，提高了噴煤量，使噴煤工藝流程得到了優(yōu)化。
2.1.2煤粉粒度的合理控制和制粉設(shè)備的技術(shù)
    改進(jìn)及完善
    在噴煤制粉領(lǐng)域，煤粉粒度的合理控制，一直是研究和關(guān)注的課題。煤粉粒度細(xì)化可增加煤粉的比表面積，提高煤粉表面活性，有利于氧化、加快表面向內(nèi)部的溫度傳遞過程和縮短殘?zhí)咳急M的終了時間。一般要求，在1000℃、無富氧條件下，噴吹無煙煤- 200網(wǎng)目的比例應(yīng)大予70%；噴吹煙煤- 200網(wǎng)目的比例應(yīng)大于50%。
    (1)鑒于以上的要求，針對750 rn³高爐噴煤制粉系統(tǒng)中，粗粉分離器調(diào)節(jié)裝置的功能失靈，造成- 200網(wǎng)目的比例低于60%的現(xiàn)狀，對其進(jìn)行了動能修復(fù)和技術(shù)完善。
    (2)針對球磨機(jī)簡體襯板螺栓的頻繁斷裂，造成常常需要停機(jī)更換的弊端，將襯板螺栓由普通螺栓改成10.9級高強(qiáng)度螺栓。
2.2噴煤系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)改進(jìn)
    750m³高爐噴煤噴吹罐底部錐體流化裝置，原流化頭是帶小孔結(jié)構(gòu)，由于流化氮?dú)庠磁c高爐設(shè)備用氮為同一路管道，隨爐頂設(shè)備的大量用氮時，經(jīng)常造成氮?dú)鈮毫Φ膰?yán)重波動。正常工作時，當(dāng)流化氮?dú)鈮毫Υ笥趪姶倒迚毫�時，流化裝置能正常工作，起到流化作用；而當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫Σ环�(wěn)定壓力偏低時，噴吹罐壓力大于流化氮?dú)鈮毫�時，會造成煤粉倒灌，堵塞流化頭、單向閥，使單向閥失效，噴煤流化效果劣化，直至失去流化作用，造成750 m³高爐噴煤量上不去。當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫Σ环�(wěn)定瞬時壓力偏低時，如果不及時關(guān)閉流化裝置手動閥門，還會造成煤粉倒灌入儀表用氣氮?dú)夤艿�，使煤粉進(jìn)入氣動閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，造成換向閥無法正常工作，給高爐正常噴煤帶來極大的影響。（2005年8月8日當(dāng)750 rn³高爐二均大量用氮時，造成氮?dú)鈮毫Υ蠓�度下跌�?.2 MPa，形成倒壓，造成煤粉倒灌，引起煤粉進(jìn)入儀表用氣氦氣管道，造成大量氣動閥門失靈，無法正常開啟。）
    為了防止今后由于氮?dú)鈮毫Φ投�造成煤粉倒灌人儀表用氣管道現(xiàn)象發(fā)生，對現(xiàn)有的流化頭子進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，將帶小孔結(jié)構(gòu)的流化頭子，改為帶特殊過濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)的流化頭子，其過濾網(wǎng)目數(shù)大于煤粉的目數(shù)，達(dá)到- 240網(wǎng)目以上，使得流化頭子只能通過氣體，而煤粉不能通過，達(dá)到既保證了流化裝置的暢通，使噴吹系統(tǒng)能正常工作，直至最大限度地發(fā)揮提高噴煤量的作用，又防止了煤粉倒灌對生產(chǎn)帶來的影響。
3、噴煤制粉系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化后的實(shí)施效果
自2005年8月底、9月初，對750 rn³高爐噴煤的1 8.34高壓噴吹罐底部錐體流化裝置的流化頭子進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)，通過對改進(jìn)實(shí)施后的一段時間的生產(chǎn)實(shí)踐、功效跟蹤、收集數(shù)據(jù)后證明，改進(jìn)后，減少了流化氣流阻損，噴煤流化效果不但得到了加強(qiáng)，加快了噴煤速度，而且從未有流化頭子、單向閥被煤粉堵塞的情況發(fā)生，使得流化裝置始終能正常發(fā)揮流化作用，保證了噴煤的正常生產(chǎn)。
    改進(jìn)后某日當(dāng)高爐二均設(shè)備大量用氮時，造成氮?dú)鈮毫ο碌��?.4 MPa，形成倒壓時，也未有煤粉倒灌的情況發(fā)生，避免了設(shè)備事故的發(fā)生及給生產(chǎn)帶來的影響。在750 rn³高爐休風(fēng)定修時，對各個噴吹罐的底部流化裝置進(jìn)行了拆檢，均未發(fā)現(xiàn)流化頭子、單向閥有堵塞和失效現(xiàn)象發(fā)生。
    經(jīng)過對750 rn³高爐噴煤噴吹罐底部流化裝置的技術(shù)改進(jìn)，既保證了流化裝置的暢通，直至最大限度地發(fā)揮提高噴煤量的作用；也不再需要平時經(jīng)常頻繁拆卸和疏通流化頭子、單向閥。既保證了噴煤正常生產(chǎn)，又減輕了檢修部門的工作量。
    新的噴吹工藝及技術(shù)改進(jìn)后的設(shè)備，自投入運(yùn)行以來，整個系統(tǒng)運(yùn)行正常，并達(dá)到了立竿見影的效果，噴吹壓力明顯降低，噴煤量提高到20 t/h(229 kg/t)以上。從對噴吹罐噴吹壓力的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，目前20 Uh的噴煤壓力只相當(dāng)子過去16.5 t/h的噴煤壓力。煤粉噴吹濃度（固氣比）從20 kg/kg提高到23 kg/kg;制粉無煙煤- 200網(wǎng)目的比例可以保持在75%~ 80qe之間；噴煤精度誤差減小0.5%，達(dá)到99. 92%；球磨機(jī)的新襯板螺栓至今從未發(fā)生過斷裂，減少了球磨機(jī)的故障檢修時間，提高了開機(jī)作業(yè)率，也減輕了檢修工人的勞動強(qiáng)度。
4、結(jié)束語
    750 m³高爐在沒有對噴煤設(shè)備進(jìn)行大改動的情況下，充分利用自身的設(shè)備條件，對噴煤制粉設(shè)備工藝進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化，取得了重大突破。小時噴煤量在原有基礎(chǔ)上提高到20 t以上，是原設(shè)計(jì)的1. 818倍，可滿足750 rn³高爐利用系數(shù)3.178t/(m³·d)，20 t/h的噴煤比，相當(dāng)可節(jié)焦23.1 kg/t·h。該項(xiàng)目實(shí)施后，年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益1 552萬元，而且大大提高了噴煤精度，保證了高爐噴煤正常生產(chǎn)，保障了高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行。同時為750 rn³高爐在高利用系數(shù)下，焦比“破三見二”的基礎(chǔ)上，為今后提高噴煤量提供了強(qiáng)有力的保障，為今后750 rn³高爐噴煤量再創(chuàng)新高創(chuàng)造了條件。
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