0 引言

梅钢大高炉拥有两座高炉，其中1座4号高炉有效容积3 200 m³，4号高炉设计利用系数2.2 t/（m³·d），大高炉喷煤有3套制粉系统，A系列与B系列制粉为4号高炉提供合格煤粉，B系列与C系列制粉为5号高炉提供合格煤粉，制粉系列设计干煤粉出力能力为51 t/h，制粉系统由干燥气发生炉系统、煤粉制备系统、煤粉收集与输送系统组成^[1-3]。4号高炉的喷吹系统采用双系列、双罐并列，2根喷吹主管、2个分配器工艺。喷煤系统按烟煤和无烟煤混喷设计，制粉系统按强爆炸性烟煤设计，正常喷煤比为180 kg/t，最大喷煤比为200 kg/t^[4-7]。

目前国内很多钢铁公司提供给高炉的原燃料达不到精料标准，因而会引发高炉的炉况波动，影响高炉的煤比。2020年，钢铁行业因新冠疫情的影响受到冲击，为了更好让企业存活下来，降本增效成为当今钢铁企业的主要任务^[8-11]。

梅钢公司要达到降本增效的目的，高炉生产面临的首要任务是降低高炉焦比、提高高炉煤比。因此，本文主要从优化制粉喷吹工艺、满足高炉喷煤的要求方面进行分析与讨论。

1 存在的问题 1.1 磨煤机衬板及叶轮磨损大

A系列中速磨于2019年12月进行了大修，2020年3月中速磨衬板磨损严重，衬板的中间部分为凹槽，A系列制粉量从原来55 t/h减少到45 t/h。B系列中速磨于2019年5月进行了大修，2020年3月中速磨磨辊和衬板及叶轮磨损非常严重，衬板的整个表面部分为光板，同时有部分衬板已经断裂。B系列制粉量从原来50 t/h减少到40 t/h。C系列中速磨于2018年12月进行了大修，2020年3月中速磨磨辊和衬板及叶轮磨损严重，衬板的整个表面部分为光板，其中部分衬板已经断裂，磨辊端面磨损严重。C系列制粉量从原来55 t/h减少到45 t/h。一般4号高炉需求煤量55 t/h，5号高炉需求煤量65 t/h，2座高炉需要煤量120 t/h。目前，3座制粉系统磨制的煤粉无法满足2座高炉的用煤量需求。

1.2 中速磨入口热风管道积煤和中速磨排渣箱排出红渣

由于制粉系统磨辊、衬板、磨盘磨损严重，在制粉过程中没有磨制的煤粉进入中速磨的排渣室，由于进入排渣室的煤粉多，中速磨排渣室的石子煤来不及被刮板刮走，因此从排渣管道排出。中速磨制粉时间越长，石子煤进入中速磨入口热风管道内越多，造成制粉系统中速磨入口热风管道积煤，致使在制粉时制粉系统的风量变小，制粉系统入口负压变小，中速磨入口温度升高。因制粉系统中氧的存在，易引发中速磨入口热风管道积煤的燃烧，给生产带来一定的隐患。

中速磨排渣箱管道排出的石子煤中含有电焊条及铁丝，易使中速磨的排渣口堵塞，由于排渣室氧浓度较高，易使长时间无法排出的石子煤产生红渣甚至自燃，给制粉生产带来安全隐患。

1.3 给煤机下料管道和振动筛的筛网堵塞

给煤机下料管道在煤粉的冲击下易被磨穿，形成泄漏点吸收冷风，煤粉黏结在管道上，使下料管道变窄，致使进入中速磨磨盘中的煤粉减少。供制喷作业的原煤水分较高，且原煤中含有少量的焦粉，容易使原煤仓倒锥体下部和给煤机进口下料管道的原煤悬浮，如果制粉系统开机时给煤机不能提供煤量，使悬浮在振动筛中的原煤处理时间过长。振动筛的筛网容易被原煤中细小的棉絮状杂质堵塞，如筛网中的棉絮状杂质不能被及时清理，将影响制粉系统中速磨的台时产量。

1.4 布袋收集器压差变高

因原煤的水分高，制出的煤粉水分也偏高，煤粉黏接到布袋上的时间变长，脉冲氮气无法全部打落布袋上的煤粉，随着制粉时间的延长，布袋收集器的压差升高；布袋的正常使用寿命是1年，3台制粉系统的布袋使用寿命是10个月，布袋使用时间长使布袋的透气性、过滤性变差，使布袋压差升高。A系列布袋收集器进出口压差从原来900 Pa升到1 200 Pa，B系列布袋收集器进出口压差从原来1 000 Pa升到1 500 Pa，C系列布袋收集器进出口压差从原来1 100 Pa升到1 400 Pa。

1.5 喷煤设备磨损大

目前4号高炉喷煤系统的设备磨损很大，主要表现为喷煤管道和阀门磨穿。从表 1喷煤管道及阀门磨穿统计情况可以看出，从2009年11月22日至2020年1月底共发生磨穿31次。

喷煤主管和喷煤支管所用材料为普碳钢，主管壁厚为4 mm，支管壁厚为3 mm。目前4号高炉喷吹消耗的氮气量较多，固气比较低，煤流速度快，喷吹属于稀相输送，对喷煤管道及阀门磨损很大，不利于高炉的均喷、广喷。

2 采取的措施

为了更好地提高中速磨的台时产量和提高高炉煤比，采取以下措施进行改进。

2.1 中速磨检修

原煤焦粉配比5%, 无烟煤配比55%，烟煤配比40%，定期更换中速磨磨棍、衬板，每2年一次大修；焦粉配比15%，无烟煤配比50%，烟煤配比35%，改为8—10个月大修。3台中速磨具体大修时间见表 2。

为了提高制粉系统的台时产量，在每周检查或者检修中速磨时，同时对振动筛筛网进行清理和给煤机进行检查，确保设备运行正常。

2.2 中速磨上升管和布袋收集器进风管道内部加耐磨泥

每次中速磨大修，拆下中速磨上升管道和布袋收集器进风口管道，在中速磨上升管道和布袋收集进风口管道内部涂抹约8 cm厚的耐磨泥，内部管道也需全部覆盖耐磨材料，待耐磨泥晾干后再进行回装。同时对长时间使用的布袋进行整体更换，降低了布袋收集器的压差，确保制粉系统的烟囱粉尘浓度达到国家的标准（小于10 mg/m³）。

2.3 中速磨入口热风管道和中速磨排渣箱安装吹扫氮气管道

为了减少中速磨入口热风管道积煤，在中速磨入口热风管道内安装吹扫氮气管道，氮气管道上开有均匀分布的小孔，以保证一部分积煤进入排渣室，再通过刮板刮出进入排渣管道从而顺利排出，剩余的少量积煤利用高炉计划休风对热风管道进行集中清理，确保制粉系统的风量保持正常水平。在中速磨排渣室安装3路吹扫氮气管道，以降低中速磨排渣口的氧浓度，使排出的石子煤不是红渣，确保制粉系统的安全生产。

2.4 优化制粉系统工艺参数

为了更好的提高制粉系统的台时产量和确保高炉大煤比的完成，同时为了安全喷煤生产，制粉系统的工艺参数要求做出了相应的优化调整，中速磨入口温度最高值从原来290 ℃提高到320 ℃，中速磨出口温度从原来的最低值80 ℃降到75 ℃，制粉系统主排风机调节阀的开度增加2%，煤粉粒度大于74 μm为70%以上。上述参数的调整提高了中速磨的台时产量，确保了高炉的煤量，降低了高炉的焦比，提高了公司的经济效益。

2.5 喷吹管道检修

4号高炉于2009年5月12日开炉至2020年5月，喷吹主管磨穿6次，磨穿位置位于分配器附近的主管和喷煤主管煤流调节阀前后1 m处。从表 1可知，喷吹支管磨穿次数为22次，磨穿的位置为喷煤支管弯头处。定期点检测量喷煤主管和支管壁厚，发现壁厚被磨薄，利用高炉计划休风对此处进行更换，更换后喷煤支管的壁厚为6 mm。

2.6 输煤阀和煤流计

从表 1中可以看出，输煤阀磨穿5次, 通过安排计划休风对喷吹罐输煤阀、分配器输煤阀进行内泄漏检查，发现阀门有内泄漏现象并及时进行了全部更换。从目前使用情况看，这种不锈钢输煤阀使用寿命短，为延长输煤阀的使用寿命，将其更换为耐磨的陶瓷气动阀门。拆检喷煤主管的煤流计，检查煤流计内部的壁厚以及内部的耐磨部位磨损情况。如果煤流计壁厚磨损严重，安排计划休风对煤流计进行整体更换，目前4号高炉煤流计已经使用10年，在高炉计划休风更换了煤流调节阀。

2.7 降低喷吹系统的载气量，提高固气比

目前4号高炉的二次补气量在原来的基础上每个系列降低了200 m³/h, 在高炉煤量为45 t时喷煤固气比提高到30 kg/m³，当喷煤煤量大于55 t时喷煤固气比为40 kg/m³，煤流速度有所降低，减少了对喷煤主管和喷煤支管及气动阀门的磨损，提高喷煤设备的使用寿命，降低高炉炼铁生产的成本。

3 改进后的效果

1）通过缩短中速磨检修周期及优化制粉系统的工艺参数等措施后，从表 3可以看出，自2020年1月开始中速磨的台时产量都有所提高，目前3台中速磨的台时产量能满足高炉的煤量，为高炉煤比提供了必要的条件，确保4号高炉炉况稳定顺行。

2）通过降低喷煤二次补气量等措施，由表 4可知，喷煤管道和阀门磨穿的次数减少，喷煤固气比提高。

3）通过对中速磨入口热风管道和中速磨排渣箱安装了吹扫氮气装置后，中速磨入口热风管道的积煤未发生自燃，同时中速磨排渣箱排出的石子煤亦不是红渣，确保了制粉系统安全制粉，延长了设备的使用寿命，降低了设备维护成本。

4）通过对中速磨上升管和布袋收集器进风管道内部加耐磨泥，减少了对管道的磨损，延长了管道的使用寿命，降低了制粉系统氧含量，确保制粉系统的安全生产。

5）通过对长时间使用的布袋进行更换，布袋收集器的压差下降，目前A系列布袋收集器进出口压差为800 Pa，B系列布袋收集器进出口压差为700 Pa，C系列布袋收集器进出口压差为1 000 Pa。

4 结论

通过一系列措施改进了制粉系统和喷吹系统的工艺，优化了制粉和喷吹的生产过程，提高了A、B、C系列制粉系统中速磨的台时产量，达到了满足高炉单位时间喷煤量的目的，为实现高炉高煤比创造了有利条件，实现了降本增效；降低喷煤二次补气量，提高了喷煤固气比，减少了对喷煤管道和阀门的磨损，延长了喷煤设备的使用寿命，降低了设备的维护成本；制粉系统关键设备部位内部加耐磨泥，减少了在制粉时对管道的磨损，提高了制粉系统的安全性；中速磨入口热风管道和排渣箱安装吹扫氮气装置，避免了积煤燃烧，确保制粉系统的安全生产；及时更换布袋收集器旧的布袋，提高布袋的过滤性，降低布袋收集器的进出口压差，确保制粉系统的安全环保生产。