摘  要  圣戈班徐州基地420m3高炉是圣戈班中国区徐州基地铸管配套节能降耗技术改造项目，于2008-9月建成投产；喷煤系统采用了EM47-568磨煤机， 短流程制粉收粉工艺，并罐式单管路加高精度锥式分配器直接喷煤等先进成熟技术。在高炉运行稳定一段时间后于2009-1-10一次投产成功， 高炉操作采取相应措施， 喷煤量迅速达到110kg/t.Fe， 高炉炉况稳定顺行，取得了较好的经济效益。

关键词  高炉  喷煤  实践

1  引言

圣戈班徐州基地420m3高炉是圣戈班中国区徐州基地铸管配套节能降耗技术改造项目，主要生产球铁及铸造铁，供两管使用，目前剩余部分销售给铸造高端客户，设计利用系数为2.85t/m3.d，于2008-9-16建成投产，同时淘汰4座小高炉（100 m3×2，120 m3×2）， 此高炉采用了多项国内外新的技术装备，包括红外线炉顶摄像及图像处理系统、炉顶十字测温装置、PW串罐紧凑式无料钟炉顶、陶瓷杯炉底、卡卢金顶燃式热风炉、轮法渣处理系统（嘉恒法）。喷煤系统在高炉运行稳定一段时间后于2009-1-10一次投产成功，此喷煤系统采用了先进的EM47-568型磨煤机，短流程制粉收粉工艺，利用高炉热风炉废气和燃烧炉烟气作为干燥气体，并罐式单管路加高精度锥式分配器直接喷煤，下出料加流化混合器，煤粉仓下锥体四点流化，气氛在线分析等技术，投入运行后，喷煤设备运行良好，5个月来没有因喷煤设施故障而影响正常喷煤，喷煤后，高炉根据炉况发展变化，及时进行装料制度，送风制度的调整，加强生产技术管理，高炉炉况稳定顺行，第10天高炉喷煤达90 kg/t.Fe，随后稳步提高，其间进行了130 kg/t.Fe的试验，没有成功，目前维持110 kg/t.Fe的水平，高炉喷煤后取得了较好的经济效益，综合焦比降至520 kg/t.Fe的水平。

2  喷煤前的准备工作

2.1  高炉炉况的准备

喷煤工作必须在高炉炉况稳定顺行基础上进行。我厂以前都是小高炉，装备水平较落后，420 m3高炉本次采用了许多新设备，同时对于420 m3高炉的操作我们没有相关的经验。我们的管理者及岗位员工必须能够熟练掌握高炉操作及设备操作之后，使高炉稳定顺行，喷煤才能实施。为此公司提前一年进行技术准备工作，公司组织相关技术人员及部分岗位操作员工到国内指标较好的兴澄特钢学习先进的高炉操作技术及管理经验，炼铁厂内部也多次邀请项目部及同类型高炉的技术管理人员对我们反复培训，力争少走弯路，并跟踪项目的建设，高炉于2008-9投产，经过2个月的生产，高炉基本达到了稳定顺行，为高炉喷煤做好了炉况基础。

2.2   喷煤系统的技术准备

我厂的喷煤系统采用系统大包的形式进行建设，由中国冶金设备南京有限公司总承包，喷煤对于我们更是一个全新的课题，公司极为重视，炼铁提前成立一个组织机构，专门负责喷煤系统的全面工作。人员的准备：招聘有责任心，有能力的技术人员；各岗位人员的及时到位。组织培训：各岗位人员到同类的喷煤厂家进行为期一个月的学习；在安装中学习；承包方多次分系统进行培训。在建设调试期间，全部人员到位，进行查找问题，并不断整改完善，这为喷煤投产运行顺畅提供了可靠基础。

3  喷煤工艺介绍

圣戈班徐州喷煤系统由两期组成，两期共用一个原煤场和煤粉仓，目前一期先上一套制粉系统和两套喷吹系统，可以满足目前新420 m3高炉和179 m3高炉的喷吹需要，待将来179 m3高炉扩容改造成420 m3以后， 再上一套制粉系统。喷煤系统由原煤贮运系统、干燥气系统、制粉系统、喷吹系统等组成。喷吹煤种设计为混合煤。现在暂喷无烟煤。具体工艺流程见图1。

3.1  原煤贮运系统

煤场18m×48m，总贮煤量接近3000吨，能满足2座420m3高炉8天喷煤的要求。煤场设一台5吨抓斗式起重机，设两个5 m3受煤斗，斗下各设一个电子计量皮带机。皮带称下设一条90°的大倾角皮带，原煤经过二级除铁器后，被垂直输送至主厂房内，再通过一条可逆配仓皮带进入原煤仓。若喷混合煤，一个受料斗装烟煤、一个装无烟煤，通过斗下的给料机结合电子计量皮带机，按配比向原煤仓供料，原煤仓其中一个装无烟煤，一个装混合煤。

3.2  干燥气系统

为保证生产安全，制粉采用全系统惰化方案，利用高温引风机抽取热风炉废气作为干燥剂，由于制粉需要不低于300℃且含氧量不大于6%的烟气进行干燥，热风炉烟气不能完全满足，另设立竖式烟气炉一座，燃烧高炉煤气产生的高温烟气与热风炉的低温废气混合，混合气进入磨煤机。

3.3 制粉系统

制粉系统包括两个原煤仓、两个变频调速刮板给料机、中速磨煤机、布袋收尘器、叶轮给料机、木屑分离器、主排分机及煤粉仓等。

两个原煤仓设计一个装无烟煤、一个装混合煤。制粉期间：开停机时用无烟煤，中间用混合煤，以确保安全。每只原煤仓体积为50 m3 ，有料位仪进行连续测量。采用的是方锥体结构。

磨煤机选用一台EM47-568，设计能力为11t/h（要求原煤可磨系数≥65，水分≤10%）。此磨煤机的优点：省电、研磨元件寿命长且免维护、产量稳定、漏风率低、操作简单、维护量少、故障率低等。

收粉器采用的高浓度低压脉冲袋式收尘器进行一级收粉的短流程工艺，布袋采用防爆针刺毡，最大允许过滤风速为1.2m/min，处理粉尘浓度可达1000g/m3，排放浓度小于50mg/m3。煤粉进煤粉仓前经过木屑分离器，筛除杂物。

3.4  喷吹系统

两个高炉共用一个煤粉仓，其容积为250 m3 ，下部锥体角度为65°，每个锥体都设有沸腾装置，解决煤粉仓挂灰问题。

喷吹罐与煤粉仓之间采用上下两个偏置钟阀，避免煤粉冲刷，延长了使用寿命。

喷吹罐采用无防爆孔结构，罐体上设有充压阀、补压阀、卸压阀等装置。罐容积为16 m3，采用并列罐输送系统，共有四个喷吹罐，两个喷吹罐轮流用一根管路输送煤粉到高炉分配器。喷吹罐另设有清扫管道通往磨机下煤管，仓内煤粉粒度不合格或长期放置时可返回磨机重新磨制。

分配器采用带有导流锥体，出口等截面分布，设备阻力小，磨损少。分配器后各支管长度和弯曲度力求统一，确保每个风口喷煤量均匀。

喷吹管道附有吹扫管，前部管道每隔15~20m，后部管道每隔30~50m有一个吹扫点，直至高炉，当管道有堵塞时，可用压缩空气或氮气逐次吹通。

两座高炉喷吹管道之间设有切换阀门，任一喷吹罐都可以向指定高炉喷煤。喷枪采用耐磨耐热不锈钢材料，出口顶端焊有改向锥体，确保煤流不磨损风口铜套。

3.5  电气及自动化控制

本系统采用三电一体化即将供配电、计算机、仪表等三个系统合而为一。PLC控制系统通过逻辑编程实现分段联锁、集中控制和自动运行；系统设有报警保护及监测信号，计算机模拟屏显示，一目了然。

3.6  安全措施

本系统采用了较完善的安全措施。检测报警：制粉系统在磨机入口和布袋出口各设一台在线激光氧含量检测仪，粉仓装有CO检测仪，气氛超标时自动报警，超上限时自动充氮保护。各容器均有自动充氮保护设置。喷吹罐充压、补压及煤粉仓、喷吹罐流化均采用氮气。

4  设备调试运行中的完善

新设备在调试运行过程中，暴露出一些问题，生产技术人员对其作了完善和改造。

（1）受煤斗下煤不畅。煤场里的受煤斗原来采取自然下料的方式，由于原煤含水量不匀，再加上原煤自拱作用，不均匀下煤，给准确配煤带来较大困难。考虑到改为电磁振动给料机工程量较大，先在每个受煤斗下部加装一个500kN的振动电机，现运行状态良好。

（2）原煤仓下料不匀。原煤仓为方锥体结构，且下部四角内收后接圆，原煤湿度大时经常悬料，造成磨机断煤，系统温度急剧升高，给系统带来安全隐患，解决办法：割除原下部方锥体，在原煤仓外重新套接一双曲线结构锥体；并加装煤仓疏松机，断料时自动开启。经过改造彻底解决此问题。

（3）布袋收粉器及煤粉仓的问题。煤粉仓为东西长14 m，宽4 m的长方形，四个喷吹罐设计为一字排列在煤粉仓下面，一期布袋收粉器下煤管集中在东半部，煤粉由于重力作用很难到达最西边的喷吹罐上面，造成另一高炉喷煤倒罐困难。在煤粉仓上面加装一刮板机，将煤粉刮到西部。

5  420m3高炉开炉及喷煤后进一步做好精料工作

精料是高炉炼铁的基础，对高炉生产起决定性影响。以前我们全为小高炉，炉料基础较差，特别是烧结质量差，无法满足新高炉对炉料的要求。为此同新高炉配套，在优化炉料方面我们做好许多工作。

5.1  提高入炉含铁料的质量

为新高炉的投产，我们于2007年开始混匀料场的建设，于2008年3月投入生产，经过一段时间的改善运行，烧结成分的稳定得到了较大水平的提高。

稳定烧结及球团的品位，近几年我们的烧结品位较高，平均在59%；球团的品位为64%。全孰料入炉，则入炉综合品位达60%。

徐州基地的烧结矿以前强度差，粒度偏小，特别是5~10mm比例大于30%，控制入炉料含粉率的根本在提高其强度。通过优化烧结工艺提高烧结强度，减少运转过程中粉化；通过强化槽下筛分，控制料流速度，入炉含粉率得到了大幅减少。烧结矿的转豉强度由原来的70%，提高到现在的73%，综合返矿由以前的19%，降到目前的13%，入炉料含粉率由以前的10%，降到目前的6%。

我厂有自己的焦炉，焦炭质量一直较好，在此基础上进一步稳定和提高，重点放在成分的稳定上，尤其在水分波动上做一些工作。目前A ＜13％，S ＜0.60%，M25≥90%，M10＜7%，水分稳定在4%且波动控制在1%以内。较好地满足了新高炉的生产。

6  优化操作

高炉喷煤在我厂为首次，喷煤之前制定了详细的操作规程及炉况失常应急预案，为顺利喷煤做好了准备。

6.1 强化喷煤操作。

通过强化喷煤操作，减少喷煤量的波动，做到均匀、稳定地喷吹。高炉风口全部喷吹且均匀分布。避免了炉缸圆周工作不均匀和煤粉燃烧率下降的问题，同时加强对喷枪状态的检查和枪位的调整，防止出现煤流不稳及磨坏风口。

6.2  上、下部操作匹配调整

合理的煤气流分布是高炉稳定顺行的基础，要得到合理的煤气流分布，必须进行上、下部操作匹配调整，既要保证炉况稳定顺行，又要提高煤气利用率降低燃料消耗。喷煤之后，焦炭负荷由以前的2.9上升到3.5，炉内焦炭减少，透气性不如以前，再加未燃煤粉的影响，初始煤气流发生了很大变化，边缘煤气流较发展，中心气流明显不足。这从十字测温的温度分布图可以明显看出。为此采取相应措施加以解决。矿批重由以前的12~13吨增加到14.5~15.5吨；布料矩阵的矿石角度增加2°；下部在高炉接受的基础上加大风量。高炉风温在能够保证平稳的基础上风温全送，生产生铁品种不同时煤气的发热值有差别，风温有一定的差别，高号铁时风温可达1130℃，低号铁时风温为1080℃。经过调整最终得到了较为满意的W形煤气流分布，维持了合理炉型，高炉顺行，消耗降低。

6.3  高顶压操作

高顶压有利于顺行，有利于提高煤气利用。高炉喷煤以后，料柱中焦炭比率减小，同时炉内有一定量的未燃煤粉，恶化了料柱的透气性，喷煤后压差有上升现象。喷煤后，适当提高了炉顶压力，由喷煤前的95KPa，提升为105~110 KPa，煤气流得以稳定，炉况顺行，炉顶煤气中CO2比率由18%上升至19.5%.

6.4  造渣制度的优化

在无富氧喷煤量达100 kg/t.Fe以上后，有部分未燃煤粉存在于料柱焦炭中，从而影响软融带及滴落带的透气及透液，影响一次及二次煤气流的分布，使炉缸的工作均匀度受到影响。在保证我们生铁质量的前提下，降低二元碱度，保持在1.05~1.10之间，渣中（MgO）保持在9%~10.5%，同时与渣中（Al2O3）含量相匹配，（MgO）/（Al2O3）的比值控制在0.62。经过调整，喷煤后的炉渣流动性良好，脱硫效果佳。

6.5  增加出铁次数

高炉随着喷煤系统的投入运行，强化高炉操作，生产指标有较大幅度上升，3月实物利用系数达3.13 t/m3.d（设计为2.85），喷煤100 kg/t.Fe。生产过程中出现铁前憋风现象（不放上渣），为解决这一问题，并寻求生产指标进一步突破，借鉴同类型高炉的做法并结合我们的实际，出铁次数由每天15炉次增加为17炉次，以便及时排净渣铁，活跃炉缸。

6.6  加强高炉各工种的管理

强化炉前操作管理。炉前作业劳动强度大，环境差，管理稍有不动位，极大地影响高炉的正常生产。通过加强对出铁正点率、班出满炉次数、铁口深度合格率等的考核，使铁口工作良好，较好地保证了17炉次的实现，及时出净渣铁，促进了炉况良性发展。

注重中部调剂。喷煤及进一步强化冶炼后，炉身下部、炉腰处的温度变化较为敏感，要求工长及配管工密切关注这一区域的温度变化，有异常及时分析采取相对应的操作，做到早发现早处理，稳定软融带及操作炉型。

7  结语

（1）圣戈班420m3高炉喷煤系统运行近半年，操作规范，系统运行稳定、可靠，维护方便。从喷煤开始到现在无一起堵煤、烧枪故障。

（2）高炉喷煤后取得了较好的冶炼效果，在不富氧的情况下能够稳定在110 kg/t.Fe的水平，综合焦比降到520 kg/t.Fe，高炉利用系数得到了较大提高。进一步降低了生产成本，提高了经济效益。

（3）高炉喷煤后，高炉的操作需相应进行调整，使上、下部调剂相匹配，优化造渣制度，强化管理等做精细的工作，才能有效发挥喷煤的作用。

（4）炉料是高炉冶炼的基础，要想在指标上再有较大突破必须在精料方面下大功夫进行改善。我厂的烧结矿在粒度及强度方面尚有较大的改善区间。

（5）现在喷煤量维持在110kg/t.Fe，离优秀高炉尚有较大差距，要进一步提高喷煤量，必须上富氧，实现富氧喷煤，高炉才能取得更好的经济效益。

参考文献

[1]周传典.《高炉炼铁生产技术手册》，冶金工业出版社.2003年版

[2]王国维.《现代高炉煤粉喷吹》，冶金工业出版社.1997年版