龍鋼微負壓點火系統(tǒng)改造實踐

寧春明  翟玉兵

（陜鋼集團龍鋼公司 煉鐵廠）

摘要: 本文主要介紹龍鋼公司400㎡燒結(jié)機安裝微負壓點火裝置，降低爐膛負壓，提高煤氣利用，使燃料充分燃燒，同時增加空氣預(yù)熱系統(tǒng)，從而降低煤氣消耗，提升燒結(jié)礦產(chǎn)量的生產(chǎn)實踐。

關(guān)鍵詞：龍鋼；燒結(jié)微負壓；空氣預(yù)熱；自動控制

1 前言

400m²燒結(jié)機投產(chǎn)于2010年，是龍鋼公司燒結(jié)系統(tǒng)大型化發(fā)展的第二步。其設(shè)計利用系數(shù)為1.25t/m²h，在2018年之前，400m²燒結(jié)機利用系數(shù)最高達到1.35 t/m²h，點火用轉(zhuǎn)爐煤氣消耗指標長期在15m³/t以上，在2019年至2020年之間，隨著主抽風(fēng)機運行模式調(diào)整、燒結(jié)機臺車欄板加高（750mm-900mm）、二混逆流襯板改造以及燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化等一系列工藝提升措施的落實，燒結(jié)機利用系數(shù)達到1.53t/m²h并逐步穩(wěn)定，工藝變化不僅帶來的是產(chǎn)能的提升，同時燒結(jié)機能耗指標、質(zhì)量指標均有長足進步，在同行業(yè)生產(chǎn)工藝指標排行中逐步擠入前列。

煤氣消耗量居高不下成為重點要攻關(guān)研究的課題，燒結(jié)生產(chǎn)以風(fēng)為綱，其原理是通過料面點火，繼而在抽風(fēng)作用下風(fēng)力透過料面自上而下運行帶動火焰向下逐步深入，所以臺車上的原料必須具備一定的透氣性，而這個首要條件是由點火完畢之前的工藝干預(yù)決定的。如果初始負壓過高，不僅會造成煤氣的浪費，更重要的是過大的風(fēng)量會將原料顆粒間隙的空氣瞬間抽空，使料層緊縮壓實，合理的料層透氣性受到破壞，最終制約燒結(jié)機產(chǎn)能的發(fā)揮。

理想的微負壓點火工藝的實現(xiàn)是燒結(jié)工序工藝管控人員一直以來的共同奮斗目標，其既是燒結(jié)發(fā)展的工藝瓶頸同時也是降耗提產(chǎn)的巨大契機，煉鐵廠燒結(jié)工序工藝管理人員，將燒結(jié)理論與現(xiàn)場實際設(shè)備相結(jié)合，成立攻關(guān)小組，向這個題目發(fā)起挑戰(zhàn)。

2 現(xiàn)狀分析

2.1目前臺車點火負壓達不到零壓或微負壓的理想狀態(tài)，實際生產(chǎn)過程中，隨著原料結(jié)構(gòu)的變化，通過調(diào)節(jié)風(fēng)箱翻板控制點火負壓效果不明顯，點火負壓隨著原料結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)條件的變化，點火負壓-17Kp，爐膛壓力在-4~2KPa之間波動，導(dǎo)致點火溫度波動頻繁，人員調(diào)整頻繁，影響過程穩(wěn)定。當(dāng)爐膛壓力下降至-2KPa時，保證煤氣安全的情況下，必須增加煤氣消耗量，但點火料面出現(xiàn)過熔狀態(tài)，影響透氣性，降低產(chǎn)量；當(dāng)負壓在正壓狀態(tài)時，火焰外噴，保證煤氣安全的情況下，出點火爐料面出現(xiàn)發(fā)黃，點火不足，返礦量加大。

2.2點火器下風(fēng)箱翻板容易堵塞，每次檢修都有堵塞現(xiàn)象發(fā)生，影響點火效果及抽風(fēng)面積的穩(wěn)定。燒結(jié)機點火器下部1#2#3#風(fēng)箱隔板和其它風(fēng)箱隔板與臺車體底部均有5cm左右的間距，1#2#3#風(fēng)箱與其他風(fēng)箱串風(fēng)，形成了一個整體抽風(fēng)空間，在用前3個風(fēng)箱翻板控制點火負壓時，負壓幾乎無明顯變化，根本起不到調(diào)節(jié)點火負壓的作用，翻板關(guān)閉量大時容易造成翻板處堵塞，點火負壓達不到理想狀態(tài)，造成點火料面不均勻和煤氣浪費。

2.3風(fēng)箱磨損嚴重，更換周期較短，每三個月就出現(xiàn)破損漏風(fēng)現(xiàn)象。

2.4操作人員水平不一，操作過程存在差異，在交接班過程中容易出現(xiàn)不統(tǒng)一的調(diào)整；且人員在操作過程中不精心，布料操作出現(xiàn)欠料、壓料等現(xiàn)象，造成料層透氣性不均勻，爐膛壓力出現(xiàn)波動?，F(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)不少操作工忽視點火負壓對燒結(jié)料層溫度和負壓的影響，操作工對點火負壓嚴重影響燒結(jié)生產(chǎn)缺乏認知，不認為高點火負壓會給燒結(jié)的產(chǎn)、質(zhì)量和能耗造成嚴重損失；在日常操作中，操作工不經(jīng)常去調(diào)節(jié)點火負壓的1號、2號、3號風(fēng)箱的閘門。

2.5 燒結(jié)礦質(zhì)量的影響

對于高負壓點火，料層透氣性差，當(dāng)燒結(jié)時間結(jié)束時，會出現(xiàn)未參與燒結(jié)的散料，返礦量增加，卸料溫度過高，對皮帶壽命造成影響。燒結(jié)點火負壓低時，混合料料層結(jié)構(gòu)松散，透氣性好，因此垂直燃燒速度快，使得燒結(jié)終點前移，在生產(chǎn)過程中通常會提高燒結(jié)機機速，從而使得點火時間又相應(yīng)地縮短，最終導(dǎo)致表層燒結(jié)礦強度差，易破碎，返礦率增加;

2.6 微負壓可行性分析

從燒結(jié)工藝理論的慣性出發(fā)，起初的攻關(guān)方向定在了配料返礦潤濕和臺車布料疏松，隨后在生產(chǎn)過程中和檢修期間先后采取了配料熱水引流、返礦加水管改造和臺車疏料器布局改造等措施，經(jīng)過跟蹤，臺車混合料＞3mm比例較前有些許提升，但實際生產(chǎn)負壓、廢氣溫度等關(guān)鍵參數(shù)的變化并不是很明顯。結(jié)合400m2和450m2燒結(jié)機1#~3#風(fēng)箱的負壓參數(shù)對比，確定了影響生產(chǎn)提升的這最后一公里的方向。

微負壓點火是燒結(jié)工藝中極為重要的一環(huán)，其主要理論是基于燒結(jié)氣體動力學(xué)而來，實際措施主要是通過對點火爐下方的1#~3#風(fēng)箱風(fēng)量和負壓的合理分配、控制使點火爐內(nèi)部形成-10~-50pa的微負壓。點火負壓過低，點火爐火焰內(nèi)收，冷空氣從點火爐四周吸入，降低爐膛溫度，臺車兩側(cè)點火效果差；點火燃料的可燃成分過早地被吸入料層，表層點火熱量不足，抽入過多風(fēng)量破壞原始料層透氣性，增加料層阻力，增加進入風(fēng)箱支管的灰量。點火負壓過高，點火爐火焰外撲(向臺車外擴散)，點火爐的燃燒產(chǎn)物不能全部抽入料層，浪費能源，且燒損臺車欄板。

3 微負壓點火改造方案

3.1 對風(fēng)箱間隔板進行改造提升

采用浮動式風(fēng)箱隔板代替原有的隔板，利用彈性原理使密封時刻緊貼臺車體底部，使1#~3#風(fēng)箱各自分離形成獨立風(fēng)箱，同時臺車靜滑道也采用動密封技術(shù)，實現(xiàn)了風(fēng)箱之間不串風(fēng)、不漏風(fēng)，在改善整體密封效果的同時有效實現(xiàn)風(fēng)門、風(fēng)量和負壓的獨立精準控制。如圖1

圖1風(fēng)箱隔板改造

3.2 微負壓裝置改造

在原有風(fēng)箱上增設(shè)倒U形旁通管道并加裝球形閥，實現(xiàn)風(fēng)料分離，確保風(fēng)料雙行互不干涉，原有風(fēng)箱基礎(chǔ)對風(fēng)箱與大煙道連接彎管進行縮放處理，減少透風(fēng)量，獨特的倒U形風(fēng)量調(diào)節(jié)器設(shè)計根據(jù)負壓控制要求實現(xiàn)自動調(diào)整風(fēng)量大小，避免生產(chǎn)過程中人為參與，不能及時調(diào)整帶來的負壓忽高忽低，全程穩(wěn)定負壓變化。如圖2

圖2 微負壓裝置

3.3 風(fēng)箱內(nèi)部順篦條裝置改造

原風(fēng)箱翻板全開，以風(fēng)管球形閥控制風(fēng)量，同時利用雙層卸灰的密封原理控制物料放散過程不漏風(fēng)，并增加放散物料的風(fēng)管篦條順行裝置，徹底解決風(fēng)管卸料不暢、易堵塞問題。

4 改造實施后效果

 2021年1月14日至1月20日400㎡燒結(jié)機進行了為期6天的計劃檢修，利用此次檢修實施了今年降本增效項目之一燒結(jié)微負壓點火技術(shù)改造，現(xiàn)將改造的技術(shù)方案和改造后的效果及改造后運行過程存在問題進行說明。  

圖3

1號所示位置與大煙道連通，主要作用為臺車產(chǎn)生的細料、返礦放料。

2號所示位置下部有電動蝶閥，主要作用為調(diào)節(jié)風(fēng)量。

改造前：400㎡燒結(jié)機煤氣單耗2020年完成14.38m³/t，平均每小時用量6641m³。                                                                                                          改造后：1月20日改造完開機后通過近兩周的運行數(shù)據(jù)對比，煤氣單耗完成11.36m³/t，平均每小時用量4806m³，較2020年度下降3.02m³/t。

改造前，前3號風(fēng)箱與后部風(fēng)箱之間來回串風(fēng)，前3號風(fēng)箱負壓與后部風(fēng)箱負壓之間差別不大，通過改造提升，前3號爐膛負壓由前期的-18kp變更為-4.6kp，-8.5kp，-10.5kp，達到微負壓狀態(tài)。

5 其他方面改造

5.1大煙道連通改造

龍鋼三臺燒結(jié)機目前均采用雙煙道模式運行，運行過程中兩側(cè)廢氣溫度和負壓不同程度存在偏差情況導(dǎo)致抽風(fēng)系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，進而導(dǎo)致兩側(cè)風(fēng)量不一致，影響料面點火與抽風(fēng)平衡，對此對大煙道采用每間隔10米用特制鋼管進行連接，以達到平衡風(fēng)量的目的。如圖4

圖4 大煙道連通改造

通過改造后燒結(jié)機煙道溫度，負壓得到平衡，爐膛負壓維持在合理范圍，同時風(fēng)箱卡堵問題得到解決，上料量提升10t/h左右，兩側(cè)主抽電流得到平衡，對臺車由于受熱不均帶來的臺車跑偏問題得到大幅改善。

5.2 空氣預(yù)熱系統(tǒng)改造

1) 在點火爐保溫段設(shè)置助燃空氣預(yù)熱器，利用燒結(jié)礦的輻射熱量預(yù)熱助燃空氣，提高高爐煤氣燃燒溫度、減少點火煤氣消耗。

2) 原點火段燒嘴、燒嘴前閥門、支管、支管閥門、鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)制梁和側(cè)墻預(yù)制塊均利舊，只是新增保溫段鋼結(jié)構(gòu)、空氣換熱器、保溫段側(cè)墻預(yù)制塊、空氣換熱器上手動蝶閥、管路。

3) 空氣預(yù)熱器管路設(shè)置旁通，保證在空氣預(yù)熱器不工作時，不中斷燒結(jié)機助燃空氣供應(yīng)。

4) 助燃空氣鼓風(fēng)機及空氣流程。點火爐燒嘴的助燃空氣由鼓風(fēng)機集中供風(fēng)，鼓風(fēng)機出來的空氣經(jīng)管道輸送至空氣分配器、空氣預(yù)熱器、點火爐空氣總管、點火爐各燒嘴。

預(yù)熱系統(tǒng)改造后，空氣溫度由42℃上升至120℃，達到預(yù)期目標，同時煤氣節(jié)約量2-3m³/t。

6  結(jié)語

（1）龍鋼微負壓改造400㎡燒結(jié)機采用轉(zhuǎn)爐煤氣做點火燃料，通過微負壓點火系統(tǒng)改造、大煙道連通、熱風(fēng)點火，使轉(zhuǎn)爐煤氣達到最好的利用率，同時增加微負壓自動控制系統(tǒng)更加促進了微負壓控制的精細化

（2）通過實施微負壓點火自動化控制、大煙道連通技術(shù)后，主抽風(fēng)量得到平衡，臺車點火效果提升、料層透氣性增加明顯，產(chǎn)量得到提升，固燃消耗、返礦率隨之下降，同時主抽電流平衡后，節(jié)約了電量。

參考文獻

[1]  山西興達科技出版《現(xiàn)代燒結(jié)生產(chǎn)實用技術(shù)》馮二蓮  李飛  劉繼強 編著2018.9

[2]  冶金工業(yè)出版社《鐵礦石燒結(jié)生產(chǎn)實用技術(shù)》許滿興 何國強 張?zhí)靻?廖繼勇 編著；2019.8

[3]  化學(xué)工業(yè)出版社《燒結(jié)礦生產(chǎn)》徐海芳 主編2013.1