張宏

【摘要】梅山鋼鐵二號高爐噴吹系統(tǒng)改造使用青島恒拓環(huán)保科技有限公司的智能噴吹系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了噴吹能力從20000kg/h向38000kg/h的能力提升;實現(xiàn)了智能穩(wěn)定噴吹，為二號高爐產(chǎn)能進一步提升，爐況穩(wěn)定，成本改善提供了保障。本文從改造前后系統(tǒng)穩(wěn)定性及能力對比及智能噴吹系統(tǒng)能力提升如何實現(xiàn)實施闡述。

【關(guān)鍵詞】智能噴吹;能力提升;智能檢堵反吹;噴吹精度

前言

梅山二號高爐有效容積1280m3，設(shè)計利用系數(shù)2.2t/m3.d，設(shè)備最大能力2.7t/m3.d。采用德國一噴三噴吹系統(tǒng)，原一號和三號高爐異地大修后，該噴吹系統(tǒng)只對二號高爐噴煤。系統(tǒng)能力為20000kg/h，采用總管煤流計計量為主，罐重計量為輔。因噴吹煤種變化，煤流計的計量精度，準(zhǔn)確性問題暴露出來，小時噴吹量在16噸以內(nèi)，誤差能夠控制在±500kg，小時噴吹量16-20噸，誤差波動到±1000kg，在超出設(shè)備能力小時噴吹21000-24000kg/h時，誤差達(dá)到±2000kg。嚴(yán)重影響了高爐熱制度和爐況的穩(wěn)定，不利于高爐發(fā)揮產(chǎn)能。鑒于此，公司2020年底決定對二號高爐噴吹系統(tǒng)實施改造。在前期多家設(shè)計院交流的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)中小高爐噴吹系統(tǒng)改造的業(yè)績和運用實際，選擇傾倒恒拓環(huán)?？萍加邢薰镜闹悄車姶迪到y(tǒng)方案，對二號高爐的噴吹系統(tǒng)實施了改造。從簽訂技術(shù)協(xié)議到設(shè)備供貨，最后設(shè)備對接投產(chǎn)，累計用時50天。完美的實現(xiàn)了新老噴吹系統(tǒng)在線改造，一次休風(fēng)切換，噴吹系統(tǒng)目前達(dá)到技術(shù)協(xié)議規(guī)定的能力和控制精度，智能噴吹，智能檢堵反吹要求。為二號高爐產(chǎn)能進一步提升奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1.新老噴吹系統(tǒng)能力和參數(shù)對比

1.1參數(shù)對比：

從表中數(shù)據(jù)可以看出，老噴吹系統(tǒng)設(shè)計能力不足，新噴吹系統(tǒng)結(jié)合高爐最新的產(chǎn)能要求，風(fēng)量風(fēng)壓要求，設(shè)計新系統(tǒng)的噴吹能力，是改善高爐噴吹能力和精度的關(guān)鍵。

1.2新噴吹系統(tǒng)功能介紹：

1.2.1本項目涉及到噴吹系統(tǒng)工藝管線和設(shè)備的改造以及智能均勻噴煤軟件控制系統(tǒng)模型的開發(fā)。每臺噴吹罐均增加V型煤流調(diào)節(jié)閥等工藝設(shè)備，同時改造現(xiàn)有工藝設(shè)備等系列裝置，通過智能數(shù)學(xué)模型改進優(yōu)化噴吹工藝，穩(wěn)定噴煤速率，在安全均噴、勻噴的基礎(chǔ)上提高噴煤量。

1.2.2具體方法如下：隨著高爐噴煤量需求變化，通過煤粉調(diào)節(jié)閥開度智能控制和一次、二次輸送氣量智能配合使固氣比始終在最優(yōu)狀態(tài)?？刂瞥鋲杭傲骰俣?，盡可能的為噴吹穩(wěn)定創(chuàng)造條件。在噴煤過程中，隨著噴吹罐內(nèi)的煤粉逐步減少，對噴吹罐及時進行補氣，維持噴吹罐壓力的穩(wěn)定性，為滿足高爐噴煤量的改變需求，對噴吹罐壓進行及時調(diào)整。開發(fā)系列智能均勻噴煤控制模型穩(wěn)定噴吹速率，通過煤粉調(diào)節(jié)閥及噴吹罐壓動態(tài)智能模型及所有相關(guān)智能模型互聯(lián)配合工作實現(xiàn)智能噴吹。

1.2.3分配器各個支管安裝高靈敏微波多普勒檢堵儀（HMR-D型），在線實時監(jiān)測各支管噴煤濃度狀況，出現(xiàn)特殊情況如濃度顯示低于30%或高于90%時，PC系統(tǒng)指令上位機使支管各閥門開始自動反吹，根據(jù)系統(tǒng)反饋壓力來判斷是否吹通，吹通后系統(tǒng)打開煤粉管道閥門、關(guān)閉氮氣管道閥門進行正常噴吹煤粉;分配器支管等距分布，盡量使各支管阻損相同，使分配器各支管噴煤安全、連續(xù)、均勻、穩(wěn)定。

2.在線改造，休風(fēng)切換

二號高爐噴吹系統(tǒng)為三罐并列，單總管，單分配器形式，20只風(fēng)口煤槍。具備逐一在線改造的條件。新噴吹系統(tǒng)改造由于時間緊，任務(wù)重，采用在線改造，休風(fēng)切換的方式完成。減少高爐停煤的時間，最大限度的降低高爐的生產(chǎn)成本，保持高爐的產(chǎn)能不衰減。

2.1在線改造高爐不停煤

2.1.1改造設(shè)備準(zhǔn)備

噴吹系統(tǒng)管道 、閥門磨損較大，尤其是噴吹高比例蘭炭，CDQ粉，其磨損量更大，根據(jù)梅山大高爐的經(jīng)驗，選擇使用大量的陶瓷閥門，提高設(shè)備的運行周期。在噴吹總管的選擇上，選用Φ121*10mm的20號鋼無縫鋼管，總管彎頭采用內(nèi)襯陶瓷彎頭。分配器冷卻氮氣閥門選用常開型氣動電磁閥，是風(fēng)口煤槍保護的關(guān)鍵。分配器出口選用內(nèi)襯陶瓷管道，提升壽命。在煤槍的選擇上，結(jié)合外部考察實際，結(jié)合老噴吹系統(tǒng)的特點，選用內(nèi)徑Φ14mm的陶瓷煤槍，不僅能夠滿足每只煤槍小時噴吹2000kg的要求，也能夠適當(dāng)?shù)脑黾幼枇?，減少氮氣氣源的用量。

2.1.2改造施工方案

針對二號高爐改造的特點，以及裝備能力的條件，計劃實施不停煤，三個噴吹罐輪流改造，首先改造1號和2號噴吹罐，對罐體上的設(shè)備進行改造。唯一保留底部出粉流化室在休風(fēng)期間對接。3號噴吹罐在休風(fēng)前5天，全部退出噴吹系統(tǒng)，實施全面的改造，并與改造的總管，分配器對接，利用3號噴吹罐的動力氣源，通過總管、分配器，煤槍支管對管線和罐體、法蘭進行試壓，對管道進行吹掃。高爐計劃休風(fēng)期間實施1號和2號噴吹罐底部流化室的改造以及總管對接。風(fēng)口吹管和煤槍更換工作。

2.1.3不停煤改造實施

從2021年1月10日設(shè)備進場開始，按照計劃逐一改造噴吹罐，噴吹總管，噴吹支管，分配器等輔助設(shè)施。

2.2休風(fēng)切換完美對接

2.2.1單罐程序模擬

本系統(tǒng)具備單罐向煤粉倉返粉，單罐向中速磨返粉的功能，在3號噴吹罐離線徹底改造完成后，通過對管道的試壓和吹掃完成后，實施了單管模擬返粉的程序功能，為新噴吹系統(tǒng)投用程序正常運行提供了試驗基礎(chǔ)。

2.2.2休風(fēng)對接投用

2021年2月2日至2月3日高爐計劃休風(fēng)36小時，實施對接完成，2月3日晚上19點40分高爐復(fù)風(fēng)，21點10分，高爐開始試驗噴吹。

3.噴吹系統(tǒng)智能噴吹能力試驗

為了驗證新噴吹系統(tǒng)的能力，二號高爐于2021年3月4日，利用高爐熱制度穩(wěn)定的機會，對噴吹系統(tǒng)的一鍵停止噴吹，一鍵啟動噴吹和噴吹系統(tǒng)的最大能力進行了短期的測試。具體如下：

3.1一鍵停止噴吹功能測試

結(jié)合老噴吹系統(tǒng)一鍵停止噴吹的功能，對新噴吹系統(tǒng)的功能進行完善，生產(chǎn)方提供工藝方案，程序員實施程序的修改和完善。通過反復(fù)的斟酌，在確保風(fēng)口煤槍能夠自動進入反吹，噴吹罐出煤粉閥能夠自動關(guān)閉的條件下，確保其他兩個噴吹罐不應(yīng)為一鍵停煤而自動投入噴吹狀態(tài)，于3月4日實施了一鍵停煤。在停煤過程中，對出現(xiàn)的程序不執(zhí)行問題，再次修改。3月5日再次實施一鍵停煤。功能完全投用。利用兩次停煤的機會，通過20分鐘停煤，利用余下的40分鐘噴吹機會，將噴吹設(shè)定值從啟動噴吹的6000kg/h，逐步提升到39000kg/h的噴吹速率，維持40分鐘，確保了本小時基本噴吹量不低于要求設(shè)定值。

3.2一鍵啟動噴吹功能測試

利用兩次一鍵停煤的機會，實施一鍵啟動噴煤的試驗，通過兩次的程序優(yōu)化，實現(xiàn)了半自動啟動到全自動啟動的突破。一鍵啟動噴煤試驗成功，投用生產(chǎn)狀態(tài)。新噴吹20只風(fēng)口煤槍自動反吹功能投用，通過檢查煤流密度，設(shè)定自動反吹的下限，單只煤槍可實現(xiàn)在線檢堵，智能反吹，在確定單只煤槍吹通后，點擊確認(rèn)，實現(xiàn)煤槍恢復(fù)噴吹。

3.3最大噴吹能力試驗

通過20分鐘一鍵停煤試壓，利用余下的40分鐘噴吹機會，將噴吹設(shè)定值從啟動噴吹的6000kg/h，逐步提升到39000kg/h的噴吹速率，維持40分鐘，確保了本小時基本噴吹量不低于要求設(shè)定值?？傮w噴吹小時誤差控制在±300kg以內(nèi)，實時速率波動95%以上時間控制在±1500kg以內(nèi)。噴吹罐壓隨噴吹量提升，罐壓分級提升，一次補氣量分級降低。噴吹至39000kg/h時，噴吹系統(tǒng)的固氣比維持在30-40kg/kg之間。

3.4高爐產(chǎn)量穩(wěn)定提升，噴煤比穩(wěn)定提升

二號高爐提升產(chǎn)能，高爐噴吹能力是限制環(huán)節(jié)，系統(tǒng)改造前，小時的噴吹能力在18000-20000kg/h之間。系統(tǒng)改造后，使用90%蘭炭、10%提質(zhì)焦粉混合噴吹，小時的噴吹能力提升到20000-26000kg/h噸之間。煤比從108kg/t.fe提升到130kg/t.fe。高爐利用系數(shù)從2.9t/m3.d提升到3.1t/m3.d。克服了老系統(tǒng)無法噴吹蘭炭的瓶頸。煉鐵成本同步下降。

表1：高爐技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)提升趨勢表

4.存在問題及解決措施

4.1新噴吹系統(tǒng)存在的問題

新噴吹系統(tǒng)在投用后，還存在一些細(xì)節(jié)問題。1）噴吹罐的退出檢修操作繁瑣;2）新噴吹系統(tǒng)噴吹罐出口總管在停煤后容易堵塞;3）新噴吹系統(tǒng)噴吹罐加煤風(fēng)機管道堵塞嚴(yán)重，導(dǎo)致振動篩的軟連接容易破損。

4.2解決措施

針對新系統(tǒng)存在的問題，多方協(xié)同共同解決。噴吹罐的退出操作，通過設(shè)置檢修操作按鈕，程序自動實現(xiàn)罐體所有設(shè)備和閥門停止工作，緊急放散閥自動打開泄壓，為噴吹罐檢修安全做好保障。針對噴吹總管容易堵塞的問題，通過將噴吹罐出口的手動閥和氣動閥換位后，將氣動切斷閥執(zhí)行機構(gòu)安裝在底部流化器的出口，出煤閥關(guān)閉后，管道內(nèi)的殘余煤粉減少，管道換罐和停煤時堵塞的情況得到解決。針對加煤風(fēng)機管道堵塞問題，通過對加煤風(fēng)機管道實施外部保溫，減少氮氣在管道內(nèi)的冷凝量，減少煤粉的板結(jié)，消除管道堵塞，消除振動篩軟連接受壓破損的問題。

5.結(jié)論

新噴吹系統(tǒng)投用后，為二號高爐的煤比提升提供了條件;為二號高爐產(chǎn)量水平的提升奠定了基礎(chǔ)。新系統(tǒng)投用后，噴吹精度，過程速率波動，小時誤差精度都達(dá)到了技術(shù)協(xié)議要求的目標(biāo)。投產(chǎn)2個月以來，新系統(tǒng)噴吹煤槍沒有堵塞的問題。在90%比例蘭炭，10%提質(zhì)焦粉制粉噴吹的情況下，噴吹系統(tǒng)依然穩(wěn)定，風(fēng)口煤槍也未出現(xiàn)任何堵塞的問題。徹底改善了老噴吹系統(tǒng)固有的問題，極大的減輕了崗位的作業(yè)負(fù)荷。在生產(chǎn)運行中，需要關(guān)注高比例蘭炭噴吹，對管道和設(shè)備的磨損，以利于后續(xù)在耐磨設(shè)備的改進上做好數(shù)據(jù)支撐。在煉鐵生產(chǎn)降本增效的大趨勢下，需要進一步的摸索如何進一步的控制噴吹系統(tǒng)的氮氣消耗量，通過匹配高爐熱風(fēng)壓力，匹配合適的噴吹罐壓和一次補氣量。

參考文獻：

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