吳國江 閆鎖山
（常熟市龍騰特種鋼有限公司 燒結(jié)分廠）
摘要: 本文主要介紹燒結(jié)分廠2*180㎡燒結(jié)機(jī)通過空煤氣預(yù)熱、點火裝置提升、安裝微負(fù)壓點火裝置，降低爐膛負(fù)壓，自動控制調(diào)整等措施，提高燒結(jié)煤氣利用，使燃料充分燃燒，從而降低煤氣消耗，提升燒結(jié)低碳發(fā)展的生產(chǎn)實踐。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)；煤氣；預(yù)熱爐、微負(fù)壓；自動控制；消耗
1 前言
龍騰特鋼燒結(jié)分廠1號180m2燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)于2011年，2號180m2 燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)于2014年，雙機(jī)具備年產(chǎn)燒結(jié)礦400萬噸，能夠充分滿足煉鐵高爐用料需求。
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(yùn)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(fù)壓過高，空煤氣溫度低、點火裝置耗能高、參數(shù)調(diào)整差，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(jī)煤氣消耗和產(chǎn)能的發(fā)揮。
“雙減排”是企業(yè)履行經(jīng)濟(jì)責(zé)任、政治責(zé)任、社會責(zé)任的重要體現(xiàn)，也是企業(yè)挖潛增效，提高經(jīng)濟(jì)效益的必要手段。而燒結(jié)煤氣消耗指標(biāo)就是燒結(jié)工序能耗中的一個重要環(huán)節(jié)，它在工序能耗中所占比例達(dá)到11%左右。在2015年之前，180m2燒結(jié)機(jī)點火用高爐煤氣消耗指標(biāo)長期在70m3/t以上，煤氣消耗量居高不下成為重點要攻關(guān)研究的課題。因此在降低燒結(jié)工序煤氣消耗上龍騰特鋼燒結(jié)分廠也持續(xù)將燒結(jié)理論與現(xiàn)場實際設(shè)備和科技進(jìn)步發(fā)展相結(jié)合，持續(xù)落實降低燒結(jié)工序煤氣消耗措施、持續(xù)開展行業(yè)提升和科技創(chuàng)新。截止目前，實現(xiàn)了燒結(jié)工序煤氣消耗26m3/t。
2 空煤氣預(yù)熱的輔助提升
2.1提升目的
冷煤氣是低溫度煤氣，一般為常溫。由于高爐煤氣熱值太低,其正常燃燒溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了燒結(jié)生產(chǎn)對點火溫度1100±50℃的要求，為了達(dá)到生產(chǎn)需求就要犧牲煤氣消耗而達(dá)正常燒結(jié)所需要的點火及燃燒溫度，這就需要將高爐煤氣本身和助燃空氣均預(yù)熱后進(jìn)行點火,以滿足生產(chǎn)的要求。
高爐煤氣不能直接用于燒結(jié)點火的技術(shù)關(guān)鍵在于燃燒溫度過低，不能滿足鐵礦石燒結(jié)溫度的要求。高爐煤氣的熱值隨著高爐新技術(shù)的采用，其熱值已降至720Kcal/NM3，不預(yù)熱的高爐煤氣根據(jù)熱值高低,理論燃燒溫度只有1100-1230℃左右，可以達(dá)到的爐溫只有870-950℃左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了1100℃左右點火溫度的實際要求。這就是過去國內(nèi)外燒結(jié)點火爐都采用熱值為1800～4200Kcal/ M3的混合煤氣和焦?fàn)t煤氣的原因。為提高燃?xì)獾娜紵郎囟?，固然可以采用富氧燃燒等措施，但最?jīng)濟(jì)的方式還是將高爐煤氣和助燃空氣進(jìn)行預(yù)熱提高高爐煤氣和助燃空氣的溫度最為有效。當(dāng)煤氣和空氣預(yù)熱溫度分別為100～300℃和200～400℃時，煤氣的理論燃燒溫度可達(dá)到1640℃，相應(yīng)爐溫可以達(dá)到1100℃左右，從而滿足了燒結(jié)點火爐的點火溫度和點火時間要求。
2.2 項目實施
在充分肯定和評估空煤氣預(yù)熱效果之后，燒結(jié)分廠利用現(xiàn)有場地，組織對外的企業(yè)對標(biāo)和預(yù)熱效果及效益評定后，組建項目投入及實施，先后安裝兩臺煤氣空氣雙預(yù)熱爐，采用先進(jìn)的工藝和技術(shù)提升了空煤氣的預(yù)熱溫度及能力和降低煤氣消耗的效果。
2.3預(yù)熱系統(tǒng)改造后，空氣溫度由30℃左右上升至300℃左右，煤氣溫度由30℃左右上升至100℃左右，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，提高了煤氣燃燒熱值和較少煤氣消耗，能夠降低煤氣消耗量在10m³/t左右。
2.4在原有雙預(yù)熱的基礎(chǔ)上2020燒結(jié)分廠大修又在現(xiàn)有二期180㎡燒結(jié)機(jī)臥式空煤氣雙預(yù)熱爐進(jìn)行擴(kuò)容改造，提升預(yù)熱效果及燃燒效率和降低煤氣消耗。
3 點火燃燒系統(tǒng)升級提升
3.1技術(shù)要點
燒結(jié)點火過程的熱交換是個非常復(fù)雜的過程，影響的因素很多。目前，世界各國使用的燒結(jié)點火爐有兩種點火方式。一種是利用燃燒的高溫火焰直接點燃混合料。另一種是把點火爐當(dāng)作燃燒室，借助燃燒室的高溫氣氛來點燃混合料。近幾年來，世界主要發(fā)達(dá)工業(yè)國家多采用高溫火焰瞬時直接點火，厚料層操作這一先進(jìn)的新技術(shù)。
3.2技術(shù)推進(jìn)
燒結(jié)分廠通過對標(biāo)、調(diào)研及考察和推進(jìn)實施了高爐煤氣空氣雙預(yù)熱燒結(jié)的一種高效燒結(jié)點火器，是目前比較先進(jìn)的節(jié)能點火爐之一。其原理是利用燃燒的高溫火焰直接沖擊燒結(jié)混合料，實現(xiàn)瞬時點火。其火焰在臺車寬度方向上呈幕簾狀，具有溫度分布均勻、點火時間短、煤氣能源消耗低等特點。
3.3技術(shù)成果
通過燒結(jié)點火燃燒系統(tǒng)的節(jié)能改造，燒結(jié)煤氣消耗水平能夠平均下降10m³/t左右
4 微負(fù)壓點火及相關(guān)改造
4.1 微負(fù)壓可行性分析
燒結(jié)分廠持續(xù)秉承對標(biāo)行業(yè)先進(jìn)技術(shù)和工藝的理念，持續(xù)保持燒結(jié)業(yè)內(nèi)中的提升工作。在充分掌握微負(fù)壓點火技術(shù)的同時推動項目的立項和實施。
微負(fù)壓點火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(fù)壓的合理分配、控制使點火爐內(nèi)部形成-10~-50pa的微負(fù)壓。點火負(fù)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(jìn)入風(fēng)箱支管的灰量。點火負(fù)壓過高，點火爐火焰外撲(向臺車外擴(kuò)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。
4.1.2 微負(fù)壓裝置改造及成果
通過燒結(jié)分廠全方位的技術(shù)交流及增設(shè)微負(fù)壓調(diào)整裝置，實現(xiàn)風(fēng)料分離，全程穩(wěn)定了點火負(fù)壓控制，較大程度的降低煤氣消耗指標(biāo)，達(dá)到了既定改造項目效益的實現(xiàn)。
4.2點火器下風(fēng)箱間隔板進(jìn)行改造提升
4.2.1改造推進(jìn)：燒結(jié)分廠在深入研究降低煤氣消耗過程中，通過現(xiàn)場跟蹤及推演點火效果和燃燒狀態(tài)，又逐步推進(jìn)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，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(fù)壓的獨立精準(zhǔn)控制，從細(xì)節(jié)組織、挖潛改造和布局優(yōu)化上進(jìn)一步提升降耗空間。
4.2.2改造實施后效果
改造前，燒結(jié)前3號風(fēng)箱與后部風(fēng)箱之間存在風(fēng)量分配上的互串影響，前3號風(fēng)箱負(fù)壓與后部風(fēng)箱負(fù)壓之間差別不大。改造后，前1-3號爐膛負(fù)壓由前期的-12kPa左右，達(dá)到-4kPa，-5kPa，-6kPa，達(dá)到微負(fù)壓狀態(tài)下而進(jìn)一步降低煤氣消耗。
5 煤氣空氣自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)升級
關(guān)于燒結(jié)空煤氣自動調(diào)節(jié)上，燒結(jié)分廠主動提升自動化程序的推陳更新和研究開發(fā)，打破常規(guī)通過人員手動操作現(xiàn)場調(diào)節(jié)煤氣及空氣調(diào)節(jié)閥開度，以達(dá)到符合生產(chǎn)實際需求的點火溫度的操作模式。通過優(yōu)秀技能人才程序編制、設(shè)置，設(shè)定空煤氣的調(diào)整比例，部分實現(xiàn)按比例自動調(diào)整空煤氣使用，也減少了人為控制上的煤氣消耗，提升了煤氣消耗向智能化管控的思路和方向。
6 燒結(jié)邊緣效應(yīng)的控制的輔助降耗
6.1 影響因素
燒結(jié)“邊緣效應(yīng)”，即燒結(jié)機(jī)臺車兩側(cè)的漏風(fēng)和物料的偏析影響燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量。另一方面，燒結(jié)邊緣效應(yīng)差，也涉及點火爐熱值浪費，邊緣點火差會增加煤氣用量，提高點火溫度，提高煤氣消耗。
6.2改進(jìn)措施
燒結(jié)分廠采取多種形式組合抑制燒結(jié)邊緣效應(yīng)問題。一是調(diào)整進(jìn)入混合料倉梭式布料小車兩邊換向時間，控制兩側(cè)物料偏析問題。二是通過燒結(jié)機(jī)鋪底料兩側(cè)控制邊緣不鋪底，達(dá)到抑制邊緣效應(yīng)的目的。三是采用燒結(jié)機(jī)布料兩側(cè)增加物料壓輥，提高物料厚實程度。四是采用燒結(jié)機(jī)臺車兩側(cè)加盲弊條封堵，減少和抑制邊緣效應(yīng)問題。
6.3 控制效果
通過多種形式燒結(jié)邊緣效應(yīng)的抑制，也從熱工上減少了熱量流失，提高了煤氣燃燒效率和利用率，輔助降低了煤氣消耗。
7 結(jié)語
1、通過燒結(jié)分廠持續(xù)工藝裝備的優(yōu)化及提升和優(yōu)質(zhì)的管理控制，燒結(jié)煤氣消耗指標(biāo)得到較大提升和進(jìn)步。
2、目前行業(yè)燒結(jié)工序高爐煤氣消耗平均指標(biāo)在44m3/t，龍騰特鋼燒結(jié)分廠煤氣消耗水平在26m3/t，處于行業(yè)領(lǐng)先水平，按照每立方煤氣折算0.107kgce/t，噸礦節(jié)約標(biāo)煤0.856kgce/t。
3、按照龍騰特鋼燒結(jié)分廠年產(chǎn)燒結(jié)礦400萬噸的產(chǎn)能狀況，對比行業(yè)平均高爐煤氣消耗指標(biāo)，噸礦下降煤氣消耗8m3/t，折算年度減少碳排放27139.62噸。
4、在脫銷煤氣消耗領(lǐng)域，龍騰特鋼低溫脫銷煤氣消耗對比行業(yè)及周邊企業(yè)平均下降12m3/t，按照公司燒結(jié)產(chǎn)能，折算年度減少碳排放40704噸。
參考文獻(xiàn)
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