莱钢高炉喷煤系统存在问题分析及改进措施.pdf

第32卷 第4期 2010年8月 山东冶金 Shandong Metallurgy Vol.32 No.4 August 2010 摘要 因原煤质量不稳定、 喷吹参数不合理、 硬件配置低以及制粉能力不足等影响了莱钢高炉喷煤量的进一步提升。结 合生产实践， 通过改进原煤混煤方案、 优化喷吹参数、 改造下料系统及管道敷设路线、 提高煤粉产能等措施， 煤粉小时产能 提高5左右， 最大喷吹量由28 t/h提高到35 t/h以上， 满足了高炉大煤比操作要求。 关键词 喷煤系统； 喷吹参数； 制粉能力； 喷煤量 中中图分类号号 TF538.6文献标识码 B文章编号 1004-4620 （2010） 04-0007-02 1前言 降低入炉焦比、 提升煤比是控制生铁制造成本 的有效途径。莱钢炼铁厂2007、 2008年高炉利用系 数 3.0 t/ （m3d） ， 煤比基本实现全年 190 kg/t 水平。 2009 年， 制定了高炉利用系数 3.5 t/ （m3d） ， 煤比 200 kg/t的产量成本指标， 对喷煤生产条件提出了更 高要求。莱钢炼铁厂喷煤工程由原煤贮运系统、 烟 气系统、 制粉系统、 喷吹系统组成， 采用多项较先进 技术 中速磨制备煤粉； 短流程制粉工艺； 废气自循 环； 并列罐上出料单管式直接喷吹技术， 整体流化 上出料方式， 最大喷吹能力25 t/h； 仓流化装料方式； 高精度锥式煤粉分配器技术； 全系统计算机控制技 术。为满足高喷煤量要求， 通过分析煤比提升制约 因素， 对原煤混煤、 制粉、 喷煤参数等进行优化， 并 采取了一系列技术改造措施， 最大限度发挥现有装 备能力。 2喷煤系统存在问题分析 2.1原煤质量不稳定 因冶金喷吹用煤紧缺和成本控制原因， 喷吹性 能较好无烟水洗煤种较少。现喷吹用煤主要是长 治北、 店上、 桑树坪、 焦作北、 待旺、 北板桥等贫瘦煤 种， 因此类原煤质量 （固定碳、 灰分、 挥发分、 可磨性 等） 不稳定， 对喷煤生产组织及煤比提升影响较大。 结合车间生产实践和各入厂煤种粉煤性能检 测数据， 可得出主要煤种性能结论 中性煤种为白 杨墅、 长治北、 玉门沟、 北板桥等； 制粉性能差煤种 为焦作北、 待王； 喷吹性能差煤种为桑树坪、 店上。 其中桑树坪、 店上两煤种使用实验室焦炭反应性实 验设备反应后， 不同程度出现胶质层， 是高炉喷枪 易结焦的原因。 2.2喷吹参数不合理 在固有煤种条件下， 主要影响喷吹能力的因素 包括喷吹罐压、 补气流量、 补压调节设定等参数以 及装料速度、 管道走向优化、 倒罐操作、 罐底流化使 用等细节问题， 如何实现喷吹参数的最优和标准化 是一项研究课题。 莱钢炼铁厂喷吹系统采用并罐上出料单管路 流化罐喷煤法， 可实现浓相输送。初期由于流化风 量、 罐压及补气流量等调节喷吹煤量参数操作不 当， 无法实现40 kg/m3浓相输送要求； 原喷吹罐装料 系统阀门设计选型不当， 煤粉仓下料口设计不合 理， 虽有仓流化等补偿措施， 但装料速度受到较大 制约， 达不到喷煤量的1.53倍； 另外， 因喷煤工程 先期建设， 与各高炉输送距离不一， 且受现场限制， 管道敷设不合理， 各高炉喷煤管路管损差异大。根 据高炉需求， 喷吹系统一般喷吹量在30 t/h左右， 最 大量需满足35 t/h 水平， 与原设计的25 t/h 差距较 大。因此， 喷吹参数不合理， 硬件配置低， 影响了喷 煤量。 2.3制粉能力不足 莱钢老区制粉系统为2座1 080 m3和2座750 m3 高炉喷煤制备煤粉， 制粉需求量112 t/h以上， 主体 制 粉 设 备 包 括 ZGM95G 型 、 ZGM95N 型 辊 式 和 HPS1003型碗式中速磨煤机， 设计总产能仅98 t/h； 二区制粉系统负责2座1 080 m3高炉喷煤的煤粉制 备， 产量需求制粉量63 t/h以上， 配备ZGM123N型辊 式中速磨煤机设计产能也仅58 t/h。两区域制粉能 力不足是制约煤比进一步提升的主要因素。 3喷煤系统优化改进措施 3.1优化混煤上料方案 在现有煤种条件下， 为最大限度满足高炉生产 需求， 在保证制粉系统趋近理想的经济产量和煤粉 莱钢高炉喷煤系统存在问题分析及改进措施 亓伟， 张敬献， 邵玲， 范瑛莉 （莱芜钢铁股份有限公司 炼铁厂， 山东 莱芜 271104） 收稿日期 2009-11-09 作者简介 亓伟， 男， 1978年生， 1999年毕业于哈尔滨工业大学威海 分校电气自动化专业。现为莱钢炼铁厂喷煤车间副主任， 工程师， 从事炼铁喷煤工艺技术及设备管理工作。 􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀧘 􀥘􀧘 􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀧘 􀥘􀧘 生产技术生产技术 7 山东冶金2010年8月第32卷 喷吹性能之间寻求最佳结合点， 避免喷枪频繁结焦 等技术问题， 确定混煤上料方案。以HP1003型中 速磨煤机、 11 080 m3高炉喷吹为例， 混煤上料方案 见表1， 表中的混煤方案均不存在喷枪结焦现象。 表1混煤上料方案 混合煤种配比 长治北∶店上 （桑树坪） 8∶2 长治北∶岱旺 （焦作北） 7∶3 岱旺 （焦作北） ∶店上 （桑树坪） 1∶1 长治北∶西阳村7∶3 长治北∶白杨树7∶3 白杨树∶店上 （桑树坪） 3∶7 最大制粉 量/ （t h-1） 50 48 49 51 50 51 最大喷吹 量/ （t h-1） 28 30 29 29 30 28 3.2优化喷吹参数 并罐上出料单管路流化罐喷煤调节煤量关系 一般是 1） 流化流量适宜， 保证罐内适当固气混合 比； 2） 混合器补气流量适宜， 保证锥部形成有效负 压区， 达到一定煤粉喷射速度； 3） 适当罐压， 保证煤 粉喷射速度 ［1］。实际小时喷煤量见图1。 400 300 200 100 补气量/m3 h-1 1620242832 喷煤量/ （t h-1） 罐压0.9 MPa 罐压0.8 MPa 罐压0.7 MPa 罐压0.6 MPa 图1不同罐压喷煤量与补气量对应曲线 受空气压缩机设备能力制约， 最高压力限定 1.1 MPa， 且罐压设定过高易引起充补压瞬时压力损 耗、 喷吹系统设备磨损和密封故障。因此调解原则 是 在相同小时喷吹量前提下， 尽量优化流化、 补气 流量设置， 降低喷吹罐压力。优化后， 流化流量调 节阀开度一般控制在2028， 流量4070 m3/h， 补 气流量调节阀开度一般控制在 1525， 流量 100160 m3/h， 罐压上限控制在0.9 MPa。 3.3改造下料系统 将原粉仓下料口通径DN350改为DN500， 对夹 式手动蝶阀改为手动硬密封蝶阀， 偏置式上钟阀改 为单气缸气动硬密封蝶阀， 摒弃上、 下钟阀， 只采用 钟阀和球阀的方式。改造后， 下料速度由原一罐料 （17 t） 装料用时1418 min减少为68 min， 满足小时 喷吹量35 t水平； 喷吹阀门组设置标高由3 500 mm 减少为2 600 mm； 普通蝶阀气密性完全满足生产需 要， 气动蝶阀控制简单， 设备可靠性提高， 造价便 宜， 重量轻， 便于检修。 3.4改进管道敷设路线 莱钢原老区喷煤工程选址仅考虑1、 21 080 m3 高炉， 未考虑新增3、 4750 m3高炉； 二区由于总图设 计布置5、 61 080 m3高炉输送距离差距较大， 经多 次大修改造， 受现场限制， 喷吹管道存在弯头、 上下 行段较多， 输送管损大等， 影响了喷煤量。通过实 测数据分析和经验定性， 管道敷设对喷吹工艺参数 的影响为 喷吹管道长度每增加10 m， 影响喷吹总 管压力 0.01 MPa； 1 个上、 下行段影响 0.025 MPa； 120长距离弯头影响可忽略。以11 080 m3为例， 管道改进后减少其上、 下行段为2个， 喷吹总管压力 减小0.05 MPa， 最大喷吹量由原24 t/h增为28 t/h。 3.5应用低热值卧式单烧嘴烟气燃烧炉 莱钢原老区一、 二系列制粉系统使用多烧嘴卧 式烟气发生炉， 其工艺要求负压 （－200 Pa以上） 操 作。两系列同时开机时， 为避免炉内正压， 高炉废 气调节阀开度仅达到60左右。为保证入磨风量， 需兑冷风操作， 这样入磨温度无法保证， 煤气燃烧 用量增加， 燃烧效率较低。2台中速磨入磨风量在 40 000 m3/h以下， 烟气含氧量最高达12以上， 两系 列中速磨产量混煤情况下仅为32 t/h和30 t/h。 2008年10月使用卧式单烧嘴烟气燃烧炉， 该燃 烧炉采用设计独特的环形扁缝式燃气射流方式 HT-LGB系列烧嘴， 在烧嘴的出口部位， 燃气和空气 能迅速进行均匀掺混， 产生特别适合燃烧的燃气- 空气混合气流， 可得到比普通燃气燃烧器更高的火 焰温度， 使用较低的空气过剩系数； 在烧嘴火焰前 方设格栅耐火墙， 利用其格栅耐火墙的高温及搅动 作用， 高炉煤气一般不会灭火； 因此， 此炉更加安 全、 可靠， 煤气燃烧效率高。可微正压操作， 一般炉 内压力控制在－50～150 Pa， 高炉废气调节阀开度 可达到100， 提高干燥烟气中高炉废气比例， 减少 高炉煤气流量， 入磨风量达到45 000 m3/h以上， 两系 列中速磨产量混煤情况下可达到35 t/h和33 t/h， 小 时产量提高6 t。 3.6实现制粉系统互备 莱钢现老区3个系列制粉系统分别是1999年、 2003年、 2006年投运， 因设计标高问题， 各制粉系统 无法实现互备， 造成各系列制粉系统负荷差异， 某 一系列单独均无法满足高炉煤粉需求。 为此， 把各系列喷吹罐吹扫管道分别接至其他 系列制粉系统布袋除尘器进口， 实现制粉系统开机 时， 在不影响该系列制粉能力前提下， 煤粉各系列 内部互相输送； 各喷吹罐喷吹支管道至其他系列喷 吹主管道跨接， 实现各系列喷吹系统均可往各高炉 输送煤粉。高炉喷吹控制画面及程序进行适应性 改造， 保证喷吹数据各高炉能够实时监控。将主要 喷吹罐电磁阀气源 （补气支阀、 总管切断等） 反接， 得电关， 失电开， 采用低压氮气作为 （下转第11页） 8 4.2改进措施 1） 改进润滑方式 ［6］， 加设稀油冷却和油过滤装 置， 增加油的清洁度及清洗能力。 2） 在行星减速箱立轴上加工斜排污孔， 通入立 轴中下部孔， 用丝堵封住， 休风时拆下丝堵， 排放清 理行星减速箱下部的油污。 3） 在无尘环境下清洗装配， 安装前现场清理， 加 强安装过程中的管理， 避免杂物进入箱体。 通过对齿轮箱一系列优化改造后， 设备隐患部 位大幅度减少， 提高了设备运行稳定性， 合理控制设 备运行， 设备管理、 日常维修、 日常点检工作量明显 减少， 满足了生产工艺要求， 降低了设备故障率。 参考文献 ［1］ 王平.炼铁设备 ［M］ .北京 冶金工业出版社， 2006. ［2］ 丁康， 李巍华， 朱小勇.齿轮及齿轮箱故障诊断实用技术 ［M］ . 北京 机械工业出版社， 2005. ［3］ 机械设计手册编委会.机械设计手册 ［M］ .北京 机械工业出版 社， 2004. ［4］ 崔忠圻， 刘北兴.金属学与热处理原理 ［M］ .哈尔滨 哈尔滨工 业大学出版社， 2007. ［5］ 顾永泉.机械密封实用技术 ［M］ .北京 机械工业出版社， 2004. ［6］ 关子杰.润滑油与设备故障诊断技术 ［M］ .北京 中国石化出版 社， 2007. Fault Analysis and Improvement Measures of Pot-type Furnace Top Gear Box LI Qiang1, ZHAO Yu-jun1, JIA You-jian2 （1 Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China; 2 Laiwu Iron and Steel Co., Ltd., Laiwu 271126, China） AbstractAbstract Main troubles of the pot-type furnace top gear box were the rotary support, tilting box and planetary reducer. Because of powerful support force, we adopt some measures to improve rotary support increasing rolling elements, homogenizing internal clearance and so on. Because worm gear of tilting box produced partial abrasion easily and worm shaft with chute rack stuck easily, we adopt some measures to eliminate troubles of tilting box increasing nitrogen purge and cooling, strengthening seal, enforcing grease lubrication and so on. Because impurities caused each bearing of planetary reducer jamming, we adopt some measures to prevent bearing failure adding thin oil cooling and filter, cleaning oil stains timely. After these optimization measures, gear box’ s stability raises and hidden parts reduces significantly. Key wordsKey words furnace top gear box; fault; rotary support; tilting box; planetary reducer 􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣 （上接第8页） 电磁阀气源， 提高了喷吹用阀设备稳 定性。 改造后， 制定必要管理规定， 定期、 定量进行各 系列制粉系统煤粉输送和喷吹罐倒用喷煤， 各系列 制粉系统负荷均衡， 制粉、 喷吹系统在生产压力大 时， 作业率可控， 赢得必要检修时间。 4改进效果 采取一系列改进措施后， 莱钢两区煤粉产能分 别达到116 t/h和65 t/h， 满足高炉煤粉产量需求， 最 大喷吹能力达到喷吹量30 t/h以上， 最大喷吹量超 过35 t/h， 为各高炉实现利用系数3.5 t/ （m3 d） ， 煤比 提高， 焦比、 燃料比下降， 生铁成本降低做出了贡 献。其中， 二区51 080 m3高炉2009年9月份大修后 即实现全月日均喷煤682.58 t、 日均产生铁3 402.69 t、 煤比200.87 kg/t、 燃料比513.05 kg/t的好成绩。 今后还将通过扩大喷吹管道通径， 改造整体流 化上出料混合器和流化装置， 解决较远距离输送煤 粉能力欠缺的问题， 实现最大喷吹量40 t/h能力。 参考文献 ［1］ 汤清华， 马树涵.高炉喷吹煤粉知识问答 ［M］ .北京 冶金工业 出版社， 1997. Existing Problem Analysis and Improvement Measures of BF Coal Injection System in Laiwu Steel QI Wei, ZHANG Jing-xian, SHAO Ling, FAN Ying-li （The Ironmaking Plant of Laiwu Iron and Steel Co., Ltd., Laiwu 271126, China） AbstractAbstract Many factors such as precarious coal quality, unreasonable injection parameters, low equipment ability and insufficient ability of coal grinding affected the coal injection rates of Laiwu Steel’ s blast furnaces advance. Combined with production practice, a series of measures such as improving coal mixing scheme, optimizing injection parameters, reconstructing coal power falling system and the pipelaying line and increasing the ability of coal grinding were taken. Then the productivity of the coal power per hour was increased by 5, the maximum coal injection rate was increased from 28 t/h to 35 t/h above and met the needs of BF operation with large coal ratio. Key wordsKey words coal injection system; injection parameter; coal grinding capacity; coal injection rate 高炉罐式炉顶齿轮箱故障分析及改进措施李强等2010年第4期 11