鞍钢高炉煤粉喷吹氮气回收技术的开发与应用.doc

鞍钢高炉煤粉喷吹氮气回收技术的开发与应用 王振东，马克，王安嘉 (鞍钢股份公司炼铁总厂， 辽宁省 鞍山 114021) 摘 要：国内现有高炉煤粉氮气回收技术均采用三罐并列式喷吹工艺，此种技术初始设计要求高，模式十分固定，可参考借鉴性差，无法被国内各大钢铁厂改造利用。本文通过对鞍钢高炉煤粉喷吹氮气回收技术进行阐述，旨在对鞍钢氮气回收技术的开发与应用进行全面介绍，并提出氮气回收技术的改进方向。 关键词：鞍钢；煤粉喷吹；氮气；回收；节能 技术背景 国内大型钢铁厂煤粉工艺中主要的氮气回收技术是采用并列3罐式单管路加分配器技术。此种技术能够在单罐喷吹结束后将喷吹罐内的一半氮气回收至等待充压的喷吹罐内，以此节约大量氮气。但此种工艺需要在设计初期就将喷吹工艺设计为三罐并列式喷吹形式[1]，受初始设计影响大，因此很难被各大钢铁厂借鉴利用。鞍钢煤粉作业区根据2个喷吹罐均压回收一半氮气的工作原理，结合自身工艺特点，在现有的喷吹工艺基础上大胆创新，设计出一套适合多系列并罐喷吹工艺的氮气回收技术。 1 喷吹工艺简介 鞍钢二制粉负责为新4#高炉和新5#高炉两座容积为2580m3高炉喷吹煤粉，设计小时最大喷吹煤量60t/h，最大煤比220kg/t。单座高炉喷吹系统采用4罐并列双主管加双分配器的直接喷吹工艺，两个分配器分别对应15根支管，所有支管采用等长设计，配合阻损补偿技术，确保炉前喷吹均匀。煤粉主管采用变径技术和分级补气的技术，有效保证小时煤量。 喷吹罐采用上出料方式，单个喷吹罐有效容积19.5m3，最大装载煤粉量10t，倒罐周期12~25分钟。喷吹罐充压、补压及流化均采用氮气，系统喷吹风、吹扫风采用压缩空气[2]。系统设计400m3氮气球罐，避免管道氮气压力波动对喷吹产生影响影响。整个喷吹流程采用人工计算机操作，岗位根据高炉煤量需求，在0.6~0.9MPa调节喷吹压力，并根据喷煤速度调节喷吹风量，改变风粉固气比，以此完成准确喷吹。工艺流程如图一所示。 E-1煤粉仓;E-2喷吹罐;E-3 分配器;V-1补压阀;V-2充压阀;V-3球阀;V-4放散阀;V-5喷吹罐流化阀;V-6 底部流化阀;V-7切断阀;V-8 喷吹风阀。 图1 喷吹系统工艺流程图 2 氮气回收工艺设计 鞍钢二制粉系统共有8个并列的喷吹罐组，其中4个负责为新4#高炉喷煤，另外4个为新5#高炉喷煤。根据此设备布局，设计以下氮气回收方案。 在每个喷吹罐至放散阀的管道上加装分支管道，在分支管道上安装一个切断阀（如图2中V-1阀），然后利用一根通用管道将8个切断阀的出口管道联通在一起，并且在新4#高炉与新5#高炉卸压联通管道中间加装一个联络阀。此种设计方案相当于将8个喷吹罐全部并联起来，理论上每个喷吹罐都可以根据实际情况为其余7个罐组充压。 实际运行中，通常情况下1#-4#罐组有2个罐组为新5#高炉喷煤，5#-8#罐组为新4#高炉喷煤。以1#罐为新5#高炉单系列喷煤，3#罐为新5#高炉双系列喷煤，5#罐为新4#高炉单系列喷煤，7#罐组为新4#高炉双系列喷煤为例，当1#罐组喷煤结束后，就可以为4#、6#、8#罐组中的任何一个喷吹罐充压，即该喷吹罐可以给除本系列外其余三个系列中任意一个等待充压的喷吹罐充压，而此3个等待充压的喷吹罐的本质相当于三罐并列喷吹系统中的3个“第三个喷吹罐”，充分利用了设备布局，极大的提高了系统的回收氮气的灵活性。具体氮气回收工艺流程见图2。 V-1—V-8 卸压阀；V-9 联络阀 ；V-10—V-17 放散阀。 图2 氮气回收工艺图 3 氮气回收工艺操作流程 3.1 氮气回收充压原则 为了便于岗位操作以及充分的回收剩余氮气，在回收喷吹罐内氮气时采取“就近原则”，即卸压时以本高炉系统内喷吹罐为首选，如果本高炉内没有合适的充压罐组，再打开联络阀为另一个高炉系统喷吹罐组充压。 3.2 操作流程 当一个喷吹罐喷煤结束后，操作人员选择合适的待充压喷吹罐，先将该待充压罐组对应的卸压切断阀开启，然后开启待卸压喷吹罐的卸压切断阀开始充压过程。当两个罐组压力基本持平后，先关闭待充压喷吹罐的卸压切断阀，然后关闭待卸压喷吹罐的卸压切断阀，再开启待充压喷吹罐的充压阀，将压力充到设定值。与此同时，开启待卸压喷吹罐的放散阀，就剩余氮气通过布袋放散至大气中，完成整套氮气回收流程，如图3所示。 图3 氮气回收工艺操作流程图 3.2.1 单系统一对一回收方式 在各自的高炉喷吹系统内实现剩余氮气回收，二制粉有两个高炉喷吹系统，每个系统4个喷吹罐，有两个处于工作状态，有两个处于等待状态。当其中一个罐喷吹结束后，将此喷吹罐内的高压氮气“就近”卸压到同高炉系统喷吹罐内。实现氮气回收后，关闭相应的卸压切断阀，然后再进行正常喷吹操作。在一般情况下，此方式为首选，气体回收距离较近，回收率较高，而且更便