低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)在韶鋼燒結(jié)的研究及應(yīng)用

李建東+李圭文

摘要：燒結(jié)生產(chǎn)的點(diǎn)火爐工藝主要涉及點(diǎn)火爐負(fù)壓，點(diǎn)火溫度及點(diǎn)火均勻性三項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。本文從點(diǎn)火強(qiáng)度入手，通過對(duì)利用負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)的研究，達(dá)到在燒結(jié)生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的效果。

關(guān)鍵詞：低負(fù)壓；點(diǎn)火；研究

1 概述

燒結(jié)生產(chǎn)的點(diǎn)火爐工藝是把燒結(jié)混合料中的固體燃料（焦粉或煤粉）點(diǎn)燃，使它在抽風(fēng)的作用下激烈燃燒產(chǎn)生高溫，使燒結(jié)過程得以順利地自上而下地進(jìn)行，這與吸煙把香煙點(diǎn)著抽燃的道理相似。在點(diǎn)火的同時(shí)，也把表層20mm～40mm厚的混合料加熱到半熔化狀態(tài)而互相粘結(jié)，冷卻后具有一定的強(qiáng)度表層的燒結(jié)礦，這些過程的產(chǎn)生和發(fā)展都受著點(diǎn)火工藝制度的影響，主要涉及點(diǎn)火爐負(fù)壓、點(diǎn)火溫度及點(diǎn)火均勻性三項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。我廠使用的雙斜式點(diǎn)火保溫爐采用全自動(dòng)控制技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻點(diǎn)火、點(diǎn)火溫度的最佳控制。

2 必要性

研究表明，隨著點(diǎn)火器區(qū)域下風(fēng)箱的抽風(fēng)壓力（1#、2#風(fēng)箱的負(fù)壓）的變化，點(diǎn)火器內(nèi)的溫度和燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度也發(fā)生了較大變化，其主要原因是在風(fēng)箱負(fù)壓作用下，會(huì)使剛鋪到燒結(jié)機(jī)臺(tái)車上的松散混合料產(chǎn)生收縮，負(fù)壓越高，收縮越大，使料層變得致密，降低了料層透氣性，因而也影響了料層中燃燒帶的發(fā)展和遷移，料層的成礦反應(yīng)受到影響。高的點(diǎn)火負(fù)壓會(huì)使煤氣中未燃燒的可燃成分與高溫廢氣一起快速地通過料層，停留時(shí)間短，降低了熱利用率。降低點(diǎn)火負(fù)壓可以降低點(diǎn)火器周圍冷空氣的滲入量，提高爐膛溫度，減少燒結(jié)機(jī)頭部漏風(fēng)，同時(shí)能改善臺(tái)車邊緣點(diǎn)火效果。

3 研究及改造內(nèi)容

點(diǎn)火階段料層表層內(nèi)達(dá)到的溫度水平是外部供熱和固體燃料燃燒熱共同作用的結(jié)果。因此，為了使料層表層內(nèi)達(dá)到所要求的溫度和保證燃燒帶沿料層高度正常的下移速度，必須在燒結(jié)過程一開始就要為料層表層內(nèi)燃料的燃燒創(chuàng)造條件，因此，必須研究點(diǎn)火器內(nèi)氣相的壓力和點(diǎn)火器下風(fēng)箱的負(fù)壓。

在研究點(diǎn)火供熱強(qiáng)度時(shí)，得出如下關(guān)系式：

式中，I——點(diǎn)火供熱強(qiáng)度，KJ/m2.min；

η——點(diǎn)火器熱效率，%；

Q1——煤氣低熱值，KJ/m3煤氣；

V1——燒結(jié)機(jī)臺(tái)車運(yùn)行速度，m/min；

Vn——點(diǎn)火煤氣完全燃燒產(chǎn)物量，Nm3/Nm3；

L0——煤氣燃燒空氣需要量，Nm3/Nm3；

α——空氣過剩系數(shù)。

當(dāng)料層透氣性好時(shí)抽風(fēng)速度就大。由公式可以看出，點(diǎn)火供熱強(qiáng)度與料層透氣性成正比，而與點(diǎn)火器內(nèi)燃料燃燒廢氣量（即分母中兩項(xiàng)之和）成反比。為了避免由外界向點(diǎn)火器內(nèi)滲入冷空氣和由點(diǎn)火器泄出點(diǎn)火廢氣，點(diǎn)火廢氣量應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)料層中抽過的氣流量相等。也就是點(diǎn)火器的靜壓應(yīng)保持為零。從公式中看出，此時(shí)供熱量強(qiáng)度最大。當(dāng)抽風(fēng)速度繼續(xù)增大時(shí)，將會(huì)抽入大量冷空氣，點(diǎn)火溫度反而下降。研究表明，隨著點(diǎn)火器下風(fēng)箱負(fù)壓的變化，點(diǎn)火器內(nèi)的溫度和燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度也發(fā)生了很大變化。其主要原因是在風(fēng)箱負(fù)壓作用下，料層產(chǎn)生了不均勻收縮，負(fù)壓越高，料層收縮就越大，上部料將下部料層壓實(shí)，降低了料層透氣性，因而也影響了料層中燃燒帶的發(fā)展和遷移，料層的成礦反應(yīng)受到影響。為此我們對(duì)現(xiàn)場實(shí)施以下幾個(gè)方面的改造：

（1）由于在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，不同的料堆及料堆頭部、中部、尾部的混合料透氣性存在差異，我們通過比較及研究，為了防止點(diǎn)火器內(nèi)壓力變化太大，對(duì)于1#、2#風(fēng)箱閥門開啟角度采用PID調(diào)節(jié)控制，控制1#、2#風(fēng)箱負(fù)壓，使點(diǎn)火器內(nèi)的壓力控制在-5Pa左右。

（2）由于1#、2#風(fēng)箱散料較多，且風(fēng)箱翻板為百葉式，長時(shí)間處于小角度的開度容易造成積料，堵死風(fēng)箱，故要求每班定時(shí)全開1#、2#風(fēng)箱翻板放料1分鐘。

（3）當(dāng)1#、2#風(fēng)箱出現(xiàn)堵料而造成風(fēng)箱翻板無法開啟，我們?cè)陂y體的下方設(shè)計(jì)安裝了一個(gè)放料管，為1#、2#風(fēng)箱堵料無法開啟翻板，則將放料管打開，積料沿著放料管排出，且同時(shí)慢慢開啟1#、2#風(fēng)箱翻板，全開時(shí)則關(guān)閉放料管，這樣即將風(fēng)箱內(nèi)積料清空。

（4）為了減少1#、2#風(fēng)箱堵料的機(jī)率，我們還在1#、2#風(fēng)箱上部安裝了倉壁振動(dòng)器，將其與風(fēng)箱翻板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)連銷，當(dāng)翻板開到一定的角度后即開啟振動(dòng)器，使得風(fēng)箱及翻板上的積料、懸料能順利放出。

（5）1#、2#、3#風(fēng)箱之間串風(fēng)非常嚴(yán)重，于是我們?cè)?#、2#、3#風(fēng)箱之間設(shè)計(jì)安裝多個(gè)隔斷防止串風(fēng)，使火焰形狀由“J”形改善為“八”形，并降低了燒結(jié)機(jī)頭部的漏風(fēng)率。

4 效果分析

實(shí)施低負(fù)壓點(diǎn)火前后燒結(jié)礦點(diǎn)火煤氣單耗見表1，燒結(jié)礦臺(tái)時(shí)產(chǎn)量見表2。由表1知，實(shí)施低負(fù)壓點(diǎn)火后混合煤氣實(shí)物單耗由 0.074GJ/t降低至0.062GJ/t，降低了0.012GJ/t。由表2 知，燒結(jié)礦臺(tái)時(shí)產(chǎn)量由440t/h提高到507t/h，提高了67t/h。

5 效益分析

5.1 直接效益

5.1.1 提高產(chǎn)量創(chuàng)效益

燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)每增產(chǎn)1t可降低固定費(fèi)用8元，燒結(jié)機(jī)日歷作業(yè)率95%，燒結(jié)機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量增加67t/（h﹒臺(tái)）則可創(chuàng)效益：

67×24×365×95%×8×2=892.12 萬元/年

5.1.2 節(jié)約點(diǎn)火煤氣創(chuàng)效益

按混合煤氣價(jià)格25元/GJ，兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)年產(chǎn)燒結(jié)礦780萬噸計(jì)，年創(chuàng)效益：0.012×25×780=234 萬元/年。

5.1.3 減少碳排放創(chuàng)效益。

目前國際市場每噸碳減排的價(jià)格約15歐元，折合人民幣139.2元。根據(jù)專家統(tǒng)計(jì)，節(jié)約1㎏標(biāo)準(zhǔn)煤=減排2.493㎏“二氧化碳”=減排0.68㎏“碳”。實(shí)施低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)后煤氣的實(shí)物消耗降低了0.037GJ/t，折合標(biāo)準(zhǔn)煤消耗降低了1.258㎏標(biāo)準(zhǔn)煤/t，減少碳排放量約0.86㎏/t。兩臺(tái)大燒結(jié)機(jī)年產(chǎn)燒結(jié)礦按780萬噸，則碳減排為：7800000×0.86/1000=6708t，年創(chuàng)效益為：6708×139.2=93.38萬元/年。

5.1.4 實(shí)施期間花費(fèi)設(shè)備費(fèi)約2.2萬元，材料費(fèi)1萬元，維修人工費(fèi)約1.1萬元，小計(jì)約4.3萬元。

直接效益為：892.12+234+93.38-4.3=1215.2萬元/年

5.2 間接效益

由于低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用，每年可多產(chǎn)燒結(jié)礦為：67×24×365×95%×2=1115148t。從集團(tuán)公司降成本的大局考慮，多生產(chǎn)一噸燒結(jié)礦可減少使用一噸球團(tuán)礦，現(xiàn)在一噸燒結(jié)礦的價(jià)格最少比一噸球團(tuán)礦少10元，可創(chuàng)間接效益為：10元/t×1115148t =1115.148萬元/年。endprint