黄显昌
(广西柳州钢铁股份有限公司炼铁总厂)
摘 要 柳钢炼铁厂1#高炉B喷煤系统，频繁出现分配器压力波动大的问题，对高炉生产带来不利影响，通过对工艺控制、设备运行、人员操作等方面进行深入排查和分析，查找影响喷煤分配器压力波动的各种原因，制定针对性控制措施并跟踪落实，实现了喷煤分配器压力的长期稳定。
关键词 喷煤 分配器 压力波动
柳钢炼铁厂1#高炉B与5#高炉共用一套喷煤系统，配备有10个20m3喷吹罐，其中1#炉B用6个，5#炉用4个，采用并罐方式。1#炉B喷吹罐分为3组，每组2个，共用流化调节阀、补气调节阀。喷吹罐采用底部流化、上出煤方式，顶部设冲压阀、补气阀、泄压阀。每组喷吹罐的工艺流程图如图1所示。
正常生产时，关闭出煤阀、流化阀、出煤补气阀、冲压阀、冲压补气阀，打开泄压阀。待喷吹罐内压力卸空后，打开下钟阀、上钟阀，将煤粉仓内的煤粉装入喷吹罐。喷吹罐的满载容量为13吨，待装满煤后，关闭上钟阀、下钟阀，关闭泄压阀，打开冲压阀，将罐内压力提高到0.75MPa。
准备喷吹前，先打开底部流化气源，使喷吹罐内煤粉流化，提高其流动性。待流化完成，在用罐即将喷空时，关闭在用罐的出煤阀、流化阀，打开满罐的出煤阀、出煤补气阀，再关闭空罐的喷煤补气阀，即完成喷吹罐的换罐操作。
在换罐、喷吹过程中，喷吹压力经常出现波动，需要通过对冲压补气阀、流化阀、出煤补气阀开度进行调整，保持喷吹压力、煤量的稳定。
1 喷煤分配器压力波动情况及影响
2023年8月至10月期间，受焦炭、球团矿等原燃料质量波动影响，加上高炉操作调整不及时，1#高炉B炉况出现频繁波动。高炉炉况波动期间，风压波动大、高炉透气性差，稳定性差，对喷煤的接受能力下降，需要频繁对喷煤量进行调整。高炉多次反馈喷煤分配器压力波动大，正常、稳定生产时，喷吹罐出口混合压力控制在0.75Mpa左右，高炉分配器压力在0.42Mpa左右，在高炉热风压力0.35Mpa时，分配器压力比炉内压力高0.07Mpa，满足喷煤压力要求。但实际生产过程中，喷煤压力、分配器压力波动较大，从10月12日分配器压力曲线图（详见图2）、罐压曲线（详见图3）、高炉风压曲线（详见图4）可以看出，部分时段喷吹罐压力、罐后混合压力、分配器压力保持稳定，但大部分时段喷吹罐压力、分配器压力呈现大幅波动状态，分配器压力波动范围为0.35～0.70Mpa，12日15:59分，在用喷吹罐罐压达到0.94Mpa，分配器压力高达0.75Mpa，引起高炉热风压力偏高被迫减氧、减风控制稳定。
喷煤分配器压力会直接影响高炉的生产和操作，当分配器压力过低时，会导致高炉煤枪堵枪、喷煤总管堵管情况的出现。当分配器压力过高时，会引起高炉风压同步波动、升高，如果高炉不及时调整，可能引起高炉悬料、炉况失常，因此高炉工长必须通过减风、减氧操作来调整，影响高炉的稳定、顺行。
2 分配器压力波动大的原因分析
针对高炉喷煤分配器压力波动大、高炉意见较大的情况，从9月份开始，车间组织技术骨干、岗位职工对喷煤系统开展了全面排查，从工艺流程、设备运行、岗位操作三个方面查找、分析发现主要有以下原因：
2.1 工艺流程方面
经过近年来的工艺、设备技术改造，1#炉B喷吹系统实现了罐压自动平衡、自动倒罐、自动喷吹等功能。但实际使用过程中，自动化程序反应慢，换罐、泄压平衡等电脑识数据延时，造成程序执行周期过长；由于调节阀精度不够，启动阀门容易损坏、内漏，导致自动操作过程压力、流量波动大，调节频繁，无法达到高炉对喷煤压力稳定、喷煤量稳定的要求，因此岗位以手动操作为主。
喷吹罐进行倒罐时，需要进行补气气源的转换，喷煤管道内的煤粉瞬间出现断流，煤粉浓度大幅下降，导致分配器压力的波动，1#炉B的喷吹罐容积是20m³，装料约13t，剩余2t时换罐，按目前25t/h的喷煤量，每小时平均换罐达2.5次以上，增加了热风压力波动的次数。喷吹罐内煤粉处于低料位时，喷吹罐内流化风量远远超过了临界流化风量，就会导致管道内的煤粉稀相喷吹，引起分配器压力波动。
2.2 设备运行方面
设备是生产的基础，设备的完好状态直接影响生产的稳定。通过排查，发现喷吹系统设备存在很多缺陷及隐患，主要有以下方面：
（1）喷吹罐流化效果差导致下煤不均匀。喷吹罐出煤方式为上出煤，出煤口的大小、出煤管口与流化孔板的距离、流化孔板的固定方式等都是影响喷煤稳定的因素。1#炉B喷吹罐只有底部流化，当位于喷吹罐底部的煤粉流化效果不好时，喷吹罐内的煤粉混合不彻底，在煤粉输送时会出现不顺畅，经过滤器时因过滤器的阻挡再一次形成了压力波动，尤其当煤粉内参有杂物时，会出现管道内压力的损失，分配器压力就会波动。
（2）泄压阀内漏导致罐压波动。喷吹罐泄压阀为气动球阀，阀门质量差易内漏，在喷煤过程会导致罐压波动，罐压的波动是直接影响分配器压力波动的主要因素之一，目前在用的泄压阀使用3-5个月就需要更换。
（3）目前使用的流化调节阀为电动调节阀，补气调节阀为气动调节阀，使用年限达10年以上，灵敏度低，出现故障无备件修复，使用时气量无法控制大小，达不到生产、工艺需求。
2.3 岗位操作方面
通过观察对比，不同的职工有不同的操作习惯。有的职工责任心较强，经验较为丰富，在当班操作过程中，非常专注喷吹系统压力、流量等各种工艺参数，根据参数变化情况，及时操作、提前调整，虽然当班时间内80%左右的时间在监控调整参数，但效果明显，喷吹压力基本保持稳定，高炉反馈良好；也有个别职工在倒罐、喷吹过程中，操作较为粗放，只是按部就班的操作，当工艺参数超标、报警后，再针对报警参数进行排查、调整。虽然也能保证生产的要求，但不可避免的出现了喷吹压力、煤量波动大的情况，高炉意见较大。
3 喷煤分配器压力稳定措施
在排查分析出导致喷煤分配器压力波动的根本原因后，为了给高炉提供优质的服务，车间制定了以下措施：
3.1 工艺流程方面
针对喷吹系统自动操作，通过对标中金、防钢喷煤系统，在设备、工艺流程方面存在较大的差距。但自动喷煤是一项非常成熟的技术，能大幅降低岗位操作的劳动强度，避免操作失误，提高喷煤的安全、稳定性。车间组织技术骨干梳理了自动喷煤方面存在的不足，对自动化设备、控制逻辑、自动操作流程及步骤进行明确和优化，联合自动化专业对控制程序进行优化，实现自动操作的稳定。①将煤量低的报警数值由原来的2t设置为3t就进行换罐操作，使流化物气固比例尽量保持状态的稳定，实践证明此举取得了很好的效果；②自动泄压时延长了泄压阀打开的时间，避免了自动反复冲压泄压情况，减少了罐压的波动而造成对末端压力的波动；③严格控制煤粉内的杂物，卸车工卸完煤要把泡沫封条、铁线条、稻草、编织袋等清理到指定区域，要求岗位工定期检查、清理煤粉振动筛，过滤器，确保煤粉杂物量降到最低；④对喷吹罐底部流化装置定期进行检查,清理内部堵塞的杂物，确保流化装置通畅，提前对备用罐组进行流化补压；⑤对整个制粉系统重要参数进行精准控制，逐步实现煤粉粒度-200目的比例达60%以上，水分含量在2%以下。如果煤粉粒度太粗或者水分超标，煤粉粘性会增加，使煤粉不能与氮气充分混合形成稳定的混合物，末端压力就会产生波动。为此精准控制好磨煤机进口温度在270℃～280℃，磨机出口温度控制在70～80℃的极上线区间；⑥调整磨煤机的加载压力由原来的≯5MPa提高到8MPa以上；⑦粗粉分离器叶片与半径方向的夹角由45°调整到 15°。调整后煤粉粒度-200目比例由11月1日前8个月的平均48.31%提高到现阶段的52.60%，-320目比例由15.35%提高到18.83%。由于是高炉炉前取样存在偏析和不及时、不规范的原因，如果是在喷吹罐后面的煤粉混合管道取样具有较高的代表性，-200目颗粒提高的比例会高出10%以上，也就是-200目的比例能达到70%以上。煤粉水分由1.54%下降到1.51%，高于2.0%以上的次数明显下降。看似微弱的数据变化里面却饱含了车间全体员工不懈的努力和辛勤的付出。
3.2 设备运行方面
①目前共更换了13个泄压阀内漏的泄压阀。因现在用的泄压阀为气动球阀，阀门易内漏，内漏严重时难于稳定的控制罐压，进而直接导致分配器压力波动；②更换5个电动的流化阀为气动调节阀。该类型调节阀灵敏度高，可以较准确稳定的控制流化气量大小，减少对分配器压力波动的影响；③更换2个失灵的补压阀和2个泄压平衡阀更好的控制喷吹罐混合后压力。
3.3 岗位操作方面
针对不同职工操作水平不一致的情况，适逢车间全员竞聘、组织结构调整，9月份完成了班组合并机岗位人员精简、优化。从10月份开始，由班组长、车间骨干牵头开展职工培训，取消原来的制粉工、喷吹工、皮带工的区分，全部并岗为煤粉工，当班所有职工都要掌握制粉、喷吹、皮带等各岗位的操作，调动了职工的工作主动性。制定统一的操作标准和流程：①采取定压操作，当分配器压力＞500kPa时立即关小补压阀开度；②采取定罐压、定补气量，当喷煤量瞬时值出现偏差时用喷吹罐底部流化阀和补压调节阀调节喷煤量和稳定分配器压力；③根据1#、2#罐比其他罐靠前更接近过滤器和90°弯管爬坡位置，需要更高喷吹压力的实际情况，采取提前开流化阀，少装入大约0.5吨煤，早调、勤调等灵活措施控制分配器压力。
4 结语
从2023年11月份开始，喷吹车间通过这些措施对1#炉B喷吹系统进行优化和改造直至12月底基本完成取得很好效果，分配器压力波动大的问题基本解决，没有出现影响高炉热风压力偏高的现象，喷煤的准确性和均匀性也得到提高，喷煤操作的自动化程度也更高，为公司的降本降耗，提质增效做出了贡献。
