高炉喷煤系统升级改造及应用

管理及其他M

anagement and other

高炉喷煤系统升级改造及应用

郭志勇

摘要：高炉喷煤系统自建成投产，虽然进行了部分改造，基本能够满足实际生产需要，但是逐渐暴露出制粉系统

存在产量低、废料含碳量高、仓顶除尘器经常积粉，喷吹系

统自动化控制程度偏低。喷煤车间及相关单位针对实际生

产中存在的问题，通过生产实践、调查，经相关单位论证后，

对高炉喷煤系统自动化控制程序进行在线升级；还利用高

炉停炉中修的机会对制粉系统设备进行改造。

关键词：喷煤系统；升级改造；自动化控制

1 背景1#高炉喷煤系统虽能满足高炉基本喷吹煤粉要求，但

实际生产中存在能耗高、可控性差、产能低、劳动强度大

等诸多不利因素，制约着高炉冶炼，并形成一定的工艺隐

患。另外，喷煤系统设备实现大型化后、部分自动控制空

白，使操作起来掌控性能差。利用此次高炉停炉中修，提

前对喷煤系统各个环节进行论证、实施。

（1）中速磨制粉系统能耗高，高炉煤气、焦炉煤气使

用量大。在高炉对煤粉质量要求持续提高的情况下,1#高

炉制粉中速磨台时产量为试点，开展一系列的制粉操作攻

关，在经过长期的、大量的对制粉数据进行比对，摸索出

了一套新的操作方法，达到即稳定了制粉参数，又降低了

高炉煤气、焦炉煤气使用量的目的。

（2）中速磨进风口内部出现积粉，有自燃的重大安全

生产隐患。1#高炉制粉系统中速磨由于进风口在废料口上

方，废料堆积成块，导致废料口无法关严，使磨机进口氧

含量难以控制在6%以下；其次干燥气温度高于烟煤燃点；

还有进风口与磨机连接处的死角，造成煤粉的大量堆积，

成为生产中重大的安全隐患。

（3）中速磨磨辊密封风管的磨损导致备件费用高，给

磨机造成严重的安全隐患。1#中速磨磨内󰀃“密封风环管”

与三个磨辊连接原为带网金属波纹软管连接，带网金属波

纹软管外延部分处在磨机气流上升区域磨损严重。使用周

期不能达到设计标准。当带网金属波纹软管磨破后，造成

磨辊内进入煤粉，导致磨辊内油质变质，磨辊轴承的使用

寿命缩短，给磨机带来严重的安全隐患，带网金属波纹软

管更换频繁，备件费用居高不下。

（4）仓顶除尘器在低气温下工作会造成煤粉板结，严

重影响了生产的正常进行。由于喷煤系统仓顶除尘器设计安装在54米平台顶部，为露天状态。在气温低于10℃时，

系统内外温差大，经常造成仓顶除尘器内部收集的煤粉因

潮气积聚板结，导致仓顶除尘器下部的叶轮给料机处摩擦

起热，引燃板结煤粉，严重影响了生产的正常进行。

（5）喷吹系统自动化控制能力低，事故率高，影响生

产连续性。喷吹手动控制操作使喷吹罐内部煤粉流化不均

匀，被迫进行喷吹罐高压操作，导致生产中喷吹煤粉压力

不均匀、造成高炉热风压力不稳定、喷吹罐下部弯管经常

堵塞出现的高炉断煤，严重时还造成主管堵塞的生产事故。

（6）自力式减压阀满足不了两座高炉喷煤需要，造成

中压氮气低于规定压力值时给高炉造成亏煤、断吹等事故。

1#高炉喷煤使用的中压氮气管道，在新上2#喷煤后，没有

对供氮气的自力式减压阀进行升级，由于此自力式减压阀

只能满足一座2500m³高炉喷煤的氮气使用，当两座高炉喷

煤同时使用时，调节后的流量能力不足，经常导致中压氮

气低于规定压力值，给两座高炉造成亏煤、断吹等事故，严

重的影响了喷煤生产，给高炉正常冶炼带来了影响。

2 详细技术内容2.1 总体技术思路

针对1#喷煤在生产中出现的难点，通过改造，重点解

决7项问题，实现熟练掌控大型化设备、降低铁前能源消

耗的目的。

（1）通过优化制粉操作，稳定磨机台时产量，降低介

质消耗。（2）利用1#高炉中速磨大修期间改造磨机进口管

道。避免中速磨机废料口内部出现火渣的重大安全生产隐

患。（3）对中速磨磨辊的密封风管进行改造，消除磨机安

全隐患，降低备件费用。（4）对仓顶除尘器增加伴热保温设

施，避免仓顶除尘器下部的叶轮给料机处摩擦起热，引燃板

结煤粉，影响生产。（5）喷吹系统增加自动化控制程序，避

免发生亏煤、断吹的生产事故。（6）改造中压氮气自力式

减压阀，满足两座高炉的喷吹生产需要。（7）对喷吹卸压

管道、阀门进行改造，降低材料，备件费用。

2.2 技术方案

（1）优化制粉操作，提高磨机台时产量，降低费用消

耗。在高炉对煤粉质量要求持续提高的情况下，有针对性

的实施了以提高1#、中速磨台时产量为试点，开展一系列

的制粉操作试验，在经过长期的、大量的对制粉数据进行管理及其他M

anagement and other

比对、调整后，不仅摸索出一套新的操作方法，而且还使

班组长及技术骨干掌握了设备的性能和原理。达到即稳定

了制粉参数，又提高了磨机产量的目的。

喷煤车间对制粉参数进行了优化、调整：①提高干燥

气温度由最高320℃至最高345℃，使煤粉干燥速度提高了

10%；②降低中速磨入口负压由－1.0kPa～－0.3kPa，使磨煤

量提高了3吨；③提高中速磨磨辊压力由5.6Mpa～8.0Mpa，

使台时产量提高了2t～5t。

（2）利用高炉停炉中修，对中速磨机首先解决由于进

风口在废料口上方，由于废料堆积成块，导致废料口无法

关严，使磨机进口氧含量难以控制在6%以下；进风口与

磨机连接处的死角，造成煤粉的大量堆积，成为重大的安

全隐患。①通过安装清料口，定期清理内积煤粉；②安装

氮气自动吹扫装置，保证内积煤粉不出现自燃现象；③通

过对管路死角进行浇筑，保证消除煤粉堆积空间。

（3）中速磨磨辊密封风管改造，消除磨机安全隐患，降

低备件费用。1#中速磨磨内密封风环管与三个磨辊连接原

为带网金属波纹软管连接，带网金属波纹软管外延部分处

在磨机气流上升区域磨损严重。当带网金属波纹软管磨破

后，造成磨辊内进入煤粉，导致磨辊内油质变质，严重时因

无油，磨辊轴承烧损。给磨机造成严重的安全隐患。磨辊轴

承的使用寿命缩短，带网金属波纹软管更换频繁。备件费

用居高不下。经查阅大量的资料，结合实际生产情况，将原

有带网金属波纹软管更换为两节铜套密封式连接管。

（4）仓顶除尘器增加伴热保温设施，避免仓顶除尘器

下部的叶轮给料机处摩擦起热，引燃板结煤粉，影响生产。

由于1#、2#炉喷煤系统仓顶除尘器设计安装在54米平台顶

部，为露天状态。在气温低于10℃时，系统内外温差大，经

常造成仓顶除尘器内部收集的煤粉因潮气积聚板结，导致

仓顶除尘器下部的叶轮给料机处摩擦起热，引燃板结煤粉，

影响生产。①在仓顶除尘器锥体部位增加电热带，外部包

裹岩棉板；②将仓顶除尘器锥体部位包入彩板保温棚内。

（5）喷吹系统增加自动化控制程序，避免发生生产事

故。高炉喷煤系统自投产以来，在实际操作当中出现了：喷

吹罐内部煤粉流化不合理，被迫进行喷吹罐高压操作，造成

生产中喷吹煤粉压力不均匀、高炉热风压力不稳定、喷吹罐

下部弯管经常堵塞，有时出现的高炉断煤，严重时造成主管

堵塞的生产事故。高炉停炉期间，喷煤系统进行大修，完成

了喷吹罐及喷吹罐底部弯管的改造。①更换了1#、2#喷吹罐

底流化装置，使罐内的煤粉充分流化；②在1#、2#喷吹罐

底部弯管安装吹扫装置各2套，（安装了DN25mm气动调节

阀2个、DN25mm气动球阀2个、DN25mm手动球阀四个）；

③喷吹操作微机程序中，实现了新增加的调节阀自动控制、气动球阀与原有的下煤阀进行连锁的操作程序。对喷吹罐

流化床的改造，彻底杜绝喷吹罐的高罐压操作，降低氮气、

压缩空气使用量、减少高炉热风压力波动；喷吹罐底部安

装吹扫装置，避免了因堵下部弯管造成的断煤事故；增加

的自动程序，不仅降低了职工的劳动强度，而且使系统内的

阀门减少操作次数，延长使用寿命。

（6）改造中压氮气自力式减压阀，满足两座高炉的喷

吹生产需要。1#、2#高炉喷煤共用一条中压氮气管道，经

自力式减压阀减压后供喷煤系统使用，由于自力式减压

阀只能在流量一定时调节压力，经常因为中压氮气低于

规定压力值给高炉造成亏煤、断吹等事故，严重的影响了

喷煤生产，给高炉正常冶炼带来了影响。因此对压氮气管

路改造，加装2组并联布置的气动薄膜调节阀组，一组调

节阀组使用气动薄膜1个、DN150mm手动球阀2个，使

用1条屏蔽十芯电缆50m，并设定阀组自动调压的范围

1050kPa～1150kPa。

设置合理的阀组位置，统计自动调压的合理范围和编

辑相应控制程序。当一组调压阀组工作时，另外一组备用。

当正常工作的阀组出现故障时，备用阀组已设定压力值为触

发点自动启动开始调压，保证压力稳定，满足实际生产需要。

①彻底杜绝了因中压氮气低于规定压力值给高炉造成

亏煤、断吹等事故，保证了高炉正常冶炼，炉况顺行，为降

本增效做出了应有的贡献。②改造前氮气压力过高时，氮

气罐安全阀经常出现排气现象，造成资源浪费，并在排气

时形成巨大的噪音污染；氮气压力低时，为满足正常喷吹

需要，需到现场手动调压。改造后，有效地控制了氮气的

非计划排空、杜绝了噪音污染，减轻了喷吹工的工作压力。

3 关键技术及创新点关键技术：

（1）发现了高炉热风炉废烟气使用量与中速磨加热炉

高炉煤气使用量的代偿关系后，抓住了一次能源的节约减

量和二次能源的回收利用，降低了铁前能耗指标，提高了

资源能源利用水平。

（2）在300℃左右的环境中，浇注料优于钢板的耐磨性

和经济实用性。有效降低磨制煤粉时过程消耗。

（3）高温、粉尘环境中铜套密封式连接装置优于金属

软连接。实施后年节约备件费用约6万元。

（4）煤粉的结露点在室外气温低于10℃会产生潮块，

选择合理的部位增加保温可以避免潮块给喷煤生产带来诸

多的不利影响。

（5）增加了三项自动程序“高炉喷煤系统无间隙倒

罐”“喷吹煤粉实现自动计算喷量”“全自动装罐系统”。降