180m²燒結(jié)機(jī)低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用分析

摘要：為了改善撫順新鋼鐵180 m2 燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)效果，對(duì)燒結(jié)機(jī)實(shí)施低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)，分析該技術(shù)對(duì)燒結(jié)過程中各風(fēng)箱負(fù)壓、各風(fēng)箱溫度、布料厚度、煤氣單耗、返礦率、燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度等的影響。分析發(fā)現(xiàn)，低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)可以保持原始料層透氣性，使布料厚度提高 54 mm，點(diǎn)火風(fēng)箱負(fù)壓降低約5.2 kPa，點(diǎn)火風(fēng)箱內(nèi)的積料能夠自動(dòng)順暢排放，點(diǎn)火煤氣單耗降低5 m3/t（17%）左右，改善燒結(jié)機(jī)料面點(diǎn)火效果，提高表層燒結(jié)礦成品率，且使燒結(jié)礦外觀質(zhì)量明顯改善，入爐燒結(jié)礦粒級(jí)趨于均勻，取得可觀效益。

關(guān)鍵詞：燒結(jié);低負(fù)壓點(diǎn)火;效益

0 引言

燒結(jié)工序的能耗約占冶金總能耗的12% 左右，而點(diǎn)火能耗約占燒結(jié)能耗的10% 左右?？紤]到我國(guó)冶金工業(yè)產(chǎn)能的巨大體量，且目前燒結(jié)礦的噸礦能耗比國(guó)際先進(jìn)水平仍然高出10%～15%，存在較大的差距，燒結(jié)工藝點(diǎn)火能耗的降低對(duì)冶金企業(yè)的節(jié)約運(yùn)行成本、提高能效指標(biāo)具有重要意義。

在燒結(jié)工藝的流程里，點(diǎn)火是一個(gè)至關(guān)重要的步驟，其主要目的就是供給表層燒結(jié)料足夠的熱量，使其中的固體碳著火燃燒，同時(shí)在高溫?zé)煔庾饔孟赂稍镱A(yù)熱、燃燒和燒結(jié)，產(chǎn)生一定液相黏結(jié)成塊。在這一過程中，隨著溫度的上升，表面混合料經(jīng)歷了一系列物理化學(xué)反應(yīng)，包括水分蒸發(fā)、結(jié)晶水脫除、燃料燃燒、固相反應(yīng)、熔化、結(jié)晶以及燒結(jié)礦的形成等。此外，點(diǎn)火還可以向料層表面補(bǔ)充熱量，改善表層燒結(jié)礦強(qiáng)度，減少表層返礦，點(diǎn)火效果的好壞直接影響著燒結(jié)過程的正常進(jìn)行和燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。影響點(diǎn)火的主要參數(shù)包括點(diǎn)火溫度、點(diǎn)火時(shí)間、點(diǎn)火強(qiáng)度以及煙氣中的含氧量。而煙氣中的含氧量通常是通過調(diào)節(jié)點(diǎn)火空氣的流量來控制，而點(diǎn)火溫度、點(diǎn)火時(shí)間和點(diǎn)火強(qiáng)度則受到點(diǎn)火負(fù)壓的影響。

目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)燒結(jié)廠普遍存在點(diǎn)火負(fù)壓和燒結(jié)負(fù)壓基本相同（高負(fù)壓點(diǎn)火）的現(xiàn)狀，通過主抽風(fēng)機(jī)提供大功率，使燒結(jié)單位面積風(fēng)量達(dá)到 85 至 110 m3/（m2·min）。然而，實(shí)踐證明，增加點(diǎn)火負(fù)壓后，會(huì)增加滲入點(diǎn)火器的冷風(fēng)量，漏風(fēng)相對(duì)嚴(yán)重，縮短了點(diǎn)火熱量通過料層的時(shí)間，導(dǎo)致無法達(dá)到要求的點(diǎn)火溫度和時(shí)間，同時(shí)削弱了料層的蓄熱作用。此外，高的點(diǎn)火負(fù)壓還會(huì)使混合料層不均勻收縮加大，導(dǎo)致下層物料被上層物料擠壓緊實(shí)，從而降低料層的透氣性，影響燒結(jié)過程中的熱量傳遞及物理化學(xué)的反應(yīng)速度。

為了能夠切實(shí)有效地改善燒結(jié)點(diǎn)火制度在實(shí)際運(yùn)用過程中的使用效果，撫順新鋼鐵針對(duì)其 180 m2的燒結(jié)機(jī)展開了低負(fù)壓點(diǎn)火燒結(jié)技術(shù)的工業(yè)試驗(yàn)，并且研究了低負(fù)壓點(diǎn)火對(duì)于整個(gè)燒結(jié)過程所產(chǎn)生的一系列具體的影響。本文旨在對(duì)撫順新鋼鐵180 m2燒結(jié)機(jī)低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入地分析，在當(dāng)前碳達(dá)峰、碳中和的大背景下，通過降低煤氣消耗，減少碳排放，同時(shí)降低燒結(jié)礦的能源成本，為燒結(jié)工藝的進(jìn)一步優(yōu)化提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和實(shí)踐支持。

1 低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)試驗(yàn)

1.1 點(diǎn)火方案

通過對(duì)燒結(jié)機(jī)1#、2#、3#風(fēng)箱進(jìn)行低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)改造，增加耐磨材質(zhì)閥門，靈活控制風(fēng)箱負(fù)壓，使點(diǎn)火負(fù)壓由前期-10.8 KPa左右降低到-5.6 KPa左右，在其他條件基本不變的前提下（堿度控制、配礦結(jié)構(gòu)、混合料水分、混料溫度、煤氣熱值、煤氣壓力等），對(duì)使用低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)前后生產(chǎn)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。使用前和使用后的配礦情況見表1。

使用前后的配礦結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)基本保持一致，之所以選取配比相似間段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和堿度相同的時(shí)間段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，是為了盡可能地降低由原料的差異而造成對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的影響。

1.2 低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)對(duì)燒結(jié)過程的影響

在實(shí)際的生產(chǎn)操作過程當(dāng)中，最能夠清晰且直觀地反映出燒結(jié)過程所產(chǎn)生變化的重要參數(shù)是燒結(jié)機(jī)各風(fēng)箱的負(fù)壓與溫度的變化情形。使用前和使用后的風(fēng)箱負(fù)壓情況如圖1所示。

從圖1可以看出，低負(fù)壓點(diǎn)火后，在燒結(jié)后續(xù)過程中的料層負(fù)壓整體小幅度的下降，主要是因?yàn)樵诘拓?fù)壓點(diǎn)火過程中，由于點(diǎn)火時(shí)的抽風(fēng)負(fù)壓變小，減小了上部料層對(duì)下部料層的擠壓力量，使得料層變得相對(duì)松散，料層透氣性因此變好，這有利于提高垂直燒結(jié)速度以及燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。

使用前和使用后的風(fēng)箱溫度情況見圖2。

從圖2可以看出，低負(fù)壓點(diǎn)火時(shí)，各風(fēng)箱的溫度相較之前均小幅度的升高，低負(fù)壓點(diǎn)火時(shí)，后部風(fēng)箱（20號(hào)～21號(hào)） 溫度升高速率明顯加快。

這是由于低負(fù)壓點(diǎn)火改善了燒結(jié)料層的透氣性，使得熱量的傳遞更為迅速，燒結(jié)過程中各種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量更容易通過料層，因此此時(shí)風(fēng)箱的溫度普遍高于高負(fù)壓點(diǎn)火時(shí)的風(fēng)箱溫度。熱量的快速傳遞有利于燒結(jié)過程自上而下的迅速進(jìn)行，表現(xiàn)為20號(hào)～21號(hào)風(fēng)箱溫度升高速率加快，即垂直燒結(jié)速度加快，有利于提高燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。

1.3 低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)對(duì)布料厚度、總管負(fù)壓、點(diǎn)火負(fù)壓、終點(diǎn)溫度的影響

表2是低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)對(duì)布料厚度、總管負(fù)壓、點(diǎn)火溫度及終點(diǎn)溫度的影響結(jié)果。在實(shí)際試驗(yàn)生產(chǎn)中，點(diǎn)火風(fēng)箱負(fù)壓降低約5.2 kPa，實(shí)現(xiàn)低負(fù)壓點(diǎn)火，發(fā)現(xiàn)低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)能夠自動(dòng)順暢的排放點(diǎn)火風(fēng)箱內(nèi)的積料，有效的提高了點(diǎn)火風(fēng)箱的嚴(yán)密性。低負(fù)壓點(diǎn)火下，可以保持原始料層的透氣性，點(diǎn)火后的布料厚度提高54 mm，實(shí)行厚料慢機(jī)速燒結(jié)，終點(diǎn)溫度易于控制且降低7 ℃。點(diǎn)火負(fù)壓隨總管負(fù)壓的升降而同方向變化，但點(diǎn)火負(fù)壓電動(dòng)蝶閥開度要向反方向調(diào)整。

2 低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)對(duì)產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)的影響

2.1 低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量的影響

使用前和使用后的產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)如表3所示：

從表3可以看出，在采用低負(fù)壓點(diǎn)火制度后，燒結(jié)礦的亞鐵強(qiáng)度降低了0.06%、轉(zhuǎn)鼓指數(shù)上升了0.1%，說明細(xì)粒燒結(jié)礦含量減少。主要原因是相對(duì)于高負(fù)壓點(diǎn)火，低負(fù)壓點(diǎn)火料層透氣性好，溫度傳遞速率更快，混合料溫度升高迅速，制粒小球在劇烈的溫度變化中更容易發(fā)生破碎，導(dǎo)致小顆粒成品燒結(jié)礦含量增加。返礦量由高負(fù)壓點(diǎn)火時(shí)的11.1 kg降低至10.1 kg。這是由于燒結(jié)點(diǎn)火負(fù)壓低時(shí)，混合料料層結(jié)構(gòu)松散性變好，透氣性好，增加了布料厚度，因此垂直燃燒速度更快，使得燒結(jié)終點(diǎn)前移，在生產(chǎn)過程中通常會(huì)提高燒結(jié)機(jī)機(jī)速，保證余熱發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行，從而使得點(diǎn)火時(shí)間又相應(yīng)地縮短了，最終導(dǎo)致表層燒結(jié)礦強(qiáng)度差，易破碎，返礦減少； 而下層燒結(jié)礦由于透氣性好，化學(xué)反應(yīng)穩(wěn)定，因而生成的燒結(jié)礦結(jié)晶完全，強(qiáng)度增加，所以燒結(jié)礦上料產(chǎn)量增加了1 kg。

2.2 低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)對(duì)燒結(jié)能耗的影響

從表3中可以看出，低負(fù)壓點(diǎn)火時(shí)，燒結(jié)燃料配比由原來的4.26％降低到4.2％，燃耗小幅度降低，是因?yàn)槭褂玫拓?fù)壓點(diǎn)火后，布料厚度增加了54 mm，燒結(jié)過程自動(dòng)蓄熱效果變得更強(qiáng)，同時(shí)返礦降低1 kg，導(dǎo)致燃耗降低；煤氣單耗降低5 m3/t（17%）左右（煤氣熱值下降，點(diǎn)火溫度升高），主要是因?yàn)榈拓?fù)壓點(diǎn)火后，煤氣燃燒的更充分，減少了因高負(fù)壓而導(dǎo)致的煤氣未充分燃燒便被抽入大煙道的現(xiàn)象，同時(shí)減少了燒結(jié)機(jī)兩側(cè)吸入的冷空氣量，改善了邊緣點(diǎn)火效果，減少了返礦量，降低了機(jī)速且延長(zhǎng)了點(diǎn)火時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了大幅降低煤氣消耗的目的。

3 低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用效果

燒結(jié)低負(fù)壓點(diǎn)火是一項(xiàng)易實(shí)施、投資少、見效大的技術(shù)，具有很好的推廣價(jià)值。解決了燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱之間竄風(fēng)嚴(yán)重，所有風(fēng)箱負(fù)壓基本相同、點(diǎn)火風(fēng)箱負(fù)壓高的問題；解決了點(diǎn)火風(fēng)箱內(nèi)風(fēng)量與排料一起進(jìn)入風(fēng)箱支管，排料時(shí)開啟蝶閥，點(diǎn)火負(fù)壓波動(dòng)大，以及因排料卡阻被迫使蝶閥處于常開狀態(tài)，點(diǎn)火風(fēng)箱負(fù)壓高的問題；實(shí)現(xiàn)了“點(diǎn)火—燒結(jié)”分步進(jìn)行，區(qū)分點(diǎn)火段和燒結(jié)段，點(diǎn)火段控制點(diǎn)火參數(shù)對(duì)料面的作用，燒結(jié)段控制抽風(fēng)負(fù)壓對(duì)料層厚度的作用，即點(diǎn)火不抽風(fēng)，達(dá)到點(diǎn)火工藝要求。

實(shí)施低負(fù)壓點(diǎn)火生產(chǎn)技術(shù)后，點(diǎn)火負(fù)壓可調(diào)可控，點(diǎn)火后料層收縮減小，料層厚度提高 54 mm，煤氣單耗降低5 m3/t，表層燒結(jié)成礦率提高，返礦率降低 1個(gè)百分點(diǎn)，燒結(jié)終點(diǎn)位置易于控制，且終點(diǎn)溫度降低 7 ℃，燒結(jié)礦外觀質(zhì)量改善，入爐燒結(jié)礦粒度組成趨于均勻。隨著燒結(jié)產(chǎn)能的不斷提高，低負(fù)壓點(diǎn)火的好處愈加凸顯，該技術(shù)將會(huì)在提高料層厚度、減輕主抽風(fēng)機(jī)負(fù)荷、降低固體燃耗等方面進(jìn)一步發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

4 低負(fù)壓點(diǎn)火制度改進(jìn)建議

對(duì)于低負(fù)點(diǎn)火制度的改進(jìn)來說，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）調(diào)整1#、2#、3#風(fēng)箱風(fēng)門開度，尋找煤氣消耗最低的風(fēng)箱負(fù)壓組合，實(shí)現(xiàn)降低煤氣消耗效益最大化；

（2）布料操作時(shí)可以采取增加臺(tái)車兩側(cè)布料厚度，同時(shí)增加壓輥的措施，適宜的提高兩側(cè)布料壓力，既不夯實(shí)料面，又能降低兩側(cè)的邊緣效應(yīng)，有利于提高料面的成礦率，降低返礦量，進(jìn)而降低燃耗；

（3）配合智能燃燒系統(tǒng)應(yīng)用，適當(dāng)降低點(diǎn)火溫度，在保證料面點(diǎn)火強(qiáng)度的同時(shí)，減少煤氣消耗量；

（4）調(diào)節(jié)九輥布料器角度，增加料層粒度的偏析，增加上層燃料含量，既可以減少燃料消耗，又可以降低返礦率；

（5）采用更先進(jìn)的點(diǎn)火設(shè)備，如單翼蝶板閥，提高點(diǎn)火的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)減少設(shè)備故障和維護(hù)成本。

（6）通過優(yōu)化混合料的配比、改善布料方式或添加助燃劑等措施，提高料層的透氣性，有助于燃料的充分燃燒和燒結(jié)速度的提高。

（7）建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)點(diǎn)火過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行調(diào)整，以保證點(diǎn)火制度的穩(wěn)定運(yùn)行。

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