李國良  李乾坤  周曉冬  李秭城  裴元東

（中天鋼鐵集團(tuán)有限公司第二燒結(jié)廠  江蘇常州   213000）

摘要：降低燒結(jié)能耗是燒結(jié)工作者的追求目標(biāo)，點火消耗占據(jù)燒結(jié)工序能耗的約5%。中天南廠區(qū)180m²燒結(jié)機(jī)采用高爐煤氣點火，煤氣消耗在38.15m³/t水平。為了降低高爐煤氣消耗，針對180m²開展了低負(fù)壓點火改造實踐，采取了點火器適當(dāng)前移、一號風(fēng)箱封堵、等措施；同時配合了料層厚度從800mm提高900mm水平。改造后：前3風(fēng)箱負(fù)壓由-14.25kPa、-14.23kpa、-14.16kpa降低到-2.90kpa、-9.23kpa、-7.20kpa，燒結(jié)過程風(fēng)量得到了優(yōu)化分配，燒結(jié)終點溫度由385.26℃提升到398.18℃，燒結(jié)礦質(zhì)量得到一定程度提升，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度由77.89提升至78.26，篩分指數(shù)由4.84降低到4.77，高爐（5mm~10mm）的入爐合格率由77.02%提升到80.97%；燒結(jié)過程工序能耗得到了一定程度降低，煤氣單耗由38.15m³/t降低到32.36/m³/t，高爐煤氣消耗由250000m³/天降低到了225000m³/天，燃耗由56.26kg/t降低到55.42 kg/t，電耗由37.05kwh/t降低到35.46 kwh/t。

關(guān)鍵詞：厚料層；低負(fù)壓；煤氣消耗；燒結(jié)礦質(zhì)量；燒結(jié)過程工序能耗

1   前言

燒結(jié)點火的主要目的是供給足夠的熱量將混合料中的固體燃料點燃，并在抽風(fēng)的作用下繼續(xù)往下燃燒產(chǎn)生高溫，使燒結(jié)過程自上而下進(jìn)行，點火的好壞直接影響燒結(jié)過程的正常進(jìn)行和燒結(jié)礦質(zhì)量。點火的好壞受到點火溫度、點火廢氣氧含量、保溫時間、煤氣熱值、空煤比、負(fù)壓等的影響。當(dāng)前面條件固定時，點火器下抽風(fēng)負(fù)壓對點火過程起著非常重要的影響^[1-2]。

目前國內(nèi)一些燒結(jié)廠仍采用高負(fù)壓、大風(fēng)量的點火制度，大量實踐證明，爐膛負(fù)壓高，抽入點火爐冷空氣多，導(dǎo)致料面被抽入大量冷風(fēng)，表面點火效果差，影響表層礦質(zhì)量、混合料透氣性，同時造成煤氣消耗高^[3]。一些燒結(jié)廠通過低負(fù)壓點火改造，取得了降低煤氣消耗、提產(chǎn)等綜合效果。然而，大多低負(fù)壓改造主要是針對自身用焦?fàn)t煤氣介質(zhì)。

中天鋼鐵南區(qū)180 m²燒結(jié)1#機(jī)采用全高爐煤氣點火制度，高爐煤氣點火具有燃燒后廢氣量大等特征。原前三個風(fēng)箱開度為40%、60%、60%，抽風(fēng)負(fù)壓為-14.25kpa、-14.23kpa、-14.16kpa。煤氣消耗較大，同時燒結(jié)礦質(zhì)量也不好，為改善這種高負(fù)壓、大風(fēng)量的點火制度，于2019年2月份起開始實行微負(fù)壓點火燒結(jié)工業(yè)試驗，同時開展了厚料層改造和操作。本文探究了厚料層低負(fù)壓點火對燒結(jié)過程、燒結(jié)礦質(zhì)量和高爐煤氣消耗的影響。

2  厚料層低負(fù)壓點火工業(yè)試驗

2.1  試驗方法

180m²燒結(jié)微負(fù)壓點火工業(yè)試驗在料層厚度控制在900mm左右，點火溫度在1050℃±50℃，終點溫度控制在350℃~380℃，廢氣溫度在115℃±15℃，抽風(fēng)負(fù)壓在11Kpa~15Kpa，混勻料水分7.5%±0.5%，固體燃料配比4.2%，固體燃料粒度大于5mm小于10%，小于3mm大于70%的條件下進(jìn)行。

2019年2月1日至2月28日期間在南區(qū)180m²燒結(jié)1^#機(jī)進(jìn)行了低負(fù)壓點火試驗，料層厚度由原750mm提升至850mm至900mm以上，將1^#、2^#風(fēng)箱翻板關(guān)閉，3^#風(fēng)箱翻板開度50%燒結(jié)機(jī)點火負(fù)壓由原平均-14kpa降低至1^#風(fēng)箱平均-2.90kpa、2^#風(fēng)箱平均-9.23kpa、3^#風(fēng)箱平均-7.20kpa。

2.2  厚料層低負(fù)壓點火制度的工藝設(shè)備改造

     中天鋼鐵南區(qū)180m²燒結(jié)1^#機(jī)原點火爐第一排燒嘴位置未正對燒結(jié)機(jī)頭部第一號風(fēng)箱，且前3號風(fēng)箱翻板均磨損破洞，難以準(zhǔn)確控制抽風(fēng)大小，對點火過程產(chǎn)生不利影響。為更好推行微負(fù)壓點火制度，將點火爐進(jìn)行了適當(dāng)前移改造，改造后點火爐下第一、二排燒嘴均位于燒結(jié)機(jī)頭部第一號風(fēng)箱上，第三排燒嘴位于第二號風(fēng)箱上，且對風(fēng)箱翻板均進(jìn)行了重新制作更換。具體改造前后的工藝設(shè)備如下圖1所示，點火爐提高料層厚度提升工藝設(shè)備如圖2所示。

 改造前                               改造后

                            圖1.微負(fù)壓點火改造前后工藝設(shè)備

                                改造前                                      改造后

圖2.點火爐抬高料層厚度提升前后工藝設(shè)備

2.3  厚料層低負(fù)壓點火制度對燒結(jié)過程的影響

      燒結(jié)過程中最能直觀體現(xiàn)過程變化的參數(shù)是燒結(jié)機(jī)各風(fēng)箱負(fù)壓及溫度的變化，我們對比試驗前后各風(fēng)箱負(fù)壓及溫度變化數(shù)據(jù)如下圖3、4。

圖3. 試驗前后各風(fēng)箱負(fù)壓變化

圖4 .試驗前后各風(fēng)箱溫度變化

由圖3可知，試驗前高負(fù)壓點火制度下料層厚度平均為750mm,前3風(fēng)箱負(fù)壓分別為-14.25kpa、-14.23kpa、-14.16kpa，風(fēng)量分配上呈現(xiàn)出前20風(fēng)箱風(fēng)量分配較為平均為-14.0kpa，后部風(fēng)量略微降低的變化趨勢，整體風(fēng)量分配不合理，不利于燒結(jié)過程氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行，風(fēng)量浪費，對燒結(jié)過程帶來不利影響。厚料層低負(fù)壓試驗后料層厚度提升至900mm以上，前3風(fēng)箱負(fù)壓分別為-2.90kpa、-9.23kpa、-7.20kpa， 6^#風(fēng)箱后負(fù)壓基本穩(wěn)定在-14.3kpa，且整體風(fēng)量分布呈現(xiàn)出前3風(fēng)箱低，中部負(fù)壓高，后2個風(fēng)箱風(fēng)量低的趨勢，更多的風(fēng)量優(yōu)化配置到燃燒帶下移的過程，燒結(jié)過程氧化還原反應(yīng)發(fā)生過程中所需的空氣介質(zhì)增多，燒結(jié)過程進(jìn)行的更加充分。由圖4可知，試驗前后各風(fēng)箱的溫度分布均呈現(xiàn)出先低后高在降低的正常燒結(jié)過程風(fēng)箱溫度變化趨勢，試驗前終點溫度為385.26℃，試驗后終點溫度為398.18℃，終點溫度提升了12.90℃，分析一方面是由于料層厚度提升，厚料層自身的蓄熱作用；另一方面是由于風(fēng)量得到優(yōu)化分配后燒結(jié)過程進(jìn)行的更加充分。

2.4  厚料層低負(fù)壓點火制度對燒結(jié)礦質(zhì)量的影響

厚料層低負(fù)壓點火制度的實施對燒結(jié)礦質(zhì)量也帶來了一定程度的提升，我們選取在相同工藝操作制度條件下的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比探究試驗前后燒結(jié)礦質(zhì)量數(shù)據(jù)如下表1所示。

                  表1.厚料層低負(fù)壓試驗前后燒結(jié)礦質(zhì)量變化

由表1可知，厚料層低負(fù)壓點火制度試驗前燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)平均為77.89，篩分指數(shù)平均為4.84，高爐（5mm~10mm）的入爐合格率平均為77.02%，試驗后轉(zhuǎn)鼓指數(shù)提升至78.26，提升了0.37，篩分指數(shù)降低到4.77，降低了0.07，高爐（5mm~10mm）的入爐合格率提升到80.97%，提升了3.95%，燒結(jié)礦的物理強(qiáng)度得到了明顯提升。說明燒結(jié)過程得到了強(qiáng)化，晶相固結(jié)形成了更多的高強(qiáng)度的鐵酸鈣。

2.5  厚料層低負(fù)壓點火制度對燒結(jié)工序能耗的影響

        厚料層低負(fù)壓點火制度對燒結(jié)礦的帶來了一定的提升，同時更大的作用體現(xiàn)在對燒結(jié)過程工序能耗的降低上。中天鋼鐵南區(qū)180m²燒結(jié)1^#機(jī)點火煤氣為高爐煤氣，相比于轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣，高爐煤氣熱值低，煤氣成分波動大難以控制，對燒結(jié)點火過程帶來較大的影響，我們選取在相同工藝操作制度條件下的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比探究試驗前后對燒結(jié)過程工序能耗的影響如下表2所示，試驗前后高爐煤氣用量變化圖5所示。

表2. 厚料層低負(fù)壓試驗前后燒結(jié)工序能耗變化

圖5. 試驗前后高爐煤氣用量變化/天

由表2可知，試驗前燒結(jié)過程煤氣單耗為38.15m³/t，燃耗為56.26kg/t，電耗為37.05kwh/t，試驗后煤氣單耗降低到32.36/m³/t，降低了5.79 m³/t，燃耗降低到55.42 kg/t，降低了0.84 kg/t，電耗降低到35.46 kwh/t降低了1.59 kwh/t。分析煤氣單耗的降低主要是微負(fù)壓點火制度的實施和厚料層操作實施的共同影響，料層厚度提升后，點火器燒嘴離料面距離拉近，熱傳遞過程的損失減少，點火效果加強(qiáng)，同樣點火溫度的條件下，煤氣消耗得到降低。同時料層厚度的提升，燃燒過程中厚料層的自動蓄熱作用得以充分發(fā)揮，固體燃料配比得以降低，燃耗下降。微負(fù)壓實施后，前部風(fēng)箱的負(fù)壓明顯降低，主抽風(fēng)機(jī)的負(fù)荷減小，電耗得到一定程度的降低。

由圖5可知，在保證點火強(qiáng)度的前提下，試驗前高爐煤氣平均每天用量在250000m³/天，微負(fù)壓點火試驗后高爐煤氣用量降低到了225000m³/天，降低了25000m³/天，在這個過程中料層厚度的提升起到了非常重要的作用，點火過程中熱量損失得到了有效減少。

低負(fù)壓點火后續(xù)存在問題，一是要關(guān)注點火器耐材，防止結(jié)瘤、燒壞；二是關(guān)注輥式布料器，在料厚提高后是否有偏析弱化的問題，探索后續(xù)改造可能性；三是需要繼續(xù)探索低水、低碳操作，完善900mm厚料層燒結(jié)工藝。

3    結(jié)論及展望

（1）厚料層低負(fù)壓點火制度負(fù)壓點火制度在180m²燒結(jié)1^#機(jī)實施后，燒結(jié)過程風(fēng)量得到了優(yōu)化配置，各風(fēng)箱風(fēng)量分布呈現(xiàn)出前3風(fēng)箱低，中部負(fù)壓高，后2個風(fēng)箱風(fēng)量低的變化趨勢；燒結(jié)終點溫度由385.26℃提升到398.18℃。

（2）厚料層低負(fù)壓點火制度在180m²燒結(jié)1^#機(jī)實施后，燒結(jié)礦質(zhì)量得到一定程度提升，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度由77.89提升至78.26，篩分指數(shù)由4.84降低到4.77，高爐（5mm~10mm）的入爐合格率由77.02%提升到80.97%。

（3）厚料層低負(fù)壓點火制度在180m²燒結(jié)1^#機(jī)實施后，燒結(jié)過程的工序能耗得到了一定程度的降低為公司降本增效的發(fā)展戰(zhàn)略打下一定基礎(chǔ)，煤氣單耗由38.15m³/t降低到32.36/m³/t，高爐煤氣消耗由250000m³/天降低到了225000m³/天，燃耗由56.26kg/t降低到55.42 kg/t，電耗由37.05kwh/t降低到35.46 kwh/t。

后續(xù)我們將繼續(xù)圍繞公司降本增效的戰(zhàn)略方針，探索低水、低碳、厚料層燒結(jié)的可行性方案。

參考文獻(xiàn)

[1]  劉京.采用低負(fù)壓點火提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量[J].江西冶金.2018(1):18-20.

[2]  程崢明,潘文.燒結(jié)點火制度研究與應(yīng)用[J].燒結(jié)球團(tuán).2018(06).

[3]  肖學(xué)勇.攀鋼燒結(jié)低負(fù)壓點火技術(shù)[J].燒結(jié)球團(tuán).2002.27(2):57-59.