龍鋼微負(fù)壓點(diǎn)火系統(tǒng)改造實(shí)踐

寧春明  翟玉兵

（陜鋼集團(tuán)龍鋼公司 煉鐵廠）

摘要: 本文主要介紹龍鋼公司400㎡燒結(jié)機(jī)安裝微負(fù)壓點(diǎn)火裝置，降低爐膛負(fù)壓，提高煤氣利用，使燃料充分燃燒，同時(shí)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(shí)踐。

關(guān)鍵詞：龍鋼；燒結(jié)微負(fù)壓；空氣預(yù)熱；自動(dòng)控制

1 前言

400m²燒結(jié)機(jī)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(jì)利用系數(shù)為1.25t/m²h，在2018年之前，400m²燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)最高達(dá)到1.35 t/m²h，點(diǎn)火用轉(zhuǎn)爐煤氣消耗指標(biāo)長(zhǎng)期在15m³/t以上，在2019年至2020年之間，隨著主抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式調(diào)整、燒結(jié)機(jī)臺(tái)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(shí)，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)達(dá)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(shí)燒結(jié)機(jī)能耗指標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)均有長(zhǎng)足進(jìn)步，在同行業(yè)生產(chǎn)工藝指標(biāo)排行中逐步擠入前列。

煤氣消耗量居高不下成為重點(diǎn)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(diǎn)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(dòng)火焰向下逐步深入，所以臺(tái)車上的原料必須具備一定的透氣性，而這個(gè)首要條件是由點(diǎn)火完畢之前的工藝干預(yù)決定的。如果初始負(fù)壓過高，不僅會(huì)造成煤氣的浪費(fèi)，更重要的是過大的風(fēng)量會(huì)將原料顆粒間隙的空氣瞬間抽空，使料層緊縮壓實(shí)，合理的料層透氣性受到破壞，最終制約燒結(jié)機(jī)產(chǎn)能的發(fā)揮。

理想的微負(fù)壓點(diǎn)火工藝的實(shí)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(biāo)，其既是燒結(jié)發(fā)展的工藝瓶頸同時(shí)也是降耗提產(chǎn)的巨大契機(jī)，煉鐵廠燒結(jié)工序工藝管理人員，將燒結(jié)理論與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備相結(jié)合，成立攻關(guān)小組，向這個(gè)題目發(fā)起挑戰(zhàn)。

2 現(xiàn)狀分析

2.1目前臺(tái)車點(diǎn)火負(fù)壓達(dá)不到零壓或微負(fù)壓的理想狀態(tài)，實(shí)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(diǎn)火負(fù)壓效果不明顯，點(diǎn)火負(fù)壓隨著原料結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)條件的變化，點(diǎn)火負(fù)壓-17Kp，爐膛壓力在-4~2KPa之間波動(dòng)，導(dǎo)致點(diǎn)火溫度波動(dòng)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(shí)，保證煤氣安全的情況下，必須增加煤氣消耗量，但點(diǎn)火料面出現(xiàn)過熔狀態(tài)，影響透氣性，降低產(chǎn)量；當(dāng)負(fù)壓在正壓狀態(tài)時(shí)，火焰外噴，保證煤氣安全的情況下，出點(diǎn)火爐料面出現(xiàn)發(fā)黃，點(diǎn)火不足，返礦量加大。

2.2點(diǎn)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(diǎn)火效果及抽風(fēng)面積的穩(wěn)定。燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火器下部1#2#3#風(fēng)箱隔板和其它風(fēng)箱隔板與臺(tái)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(gè)整體抽風(fēng)空間，在用前3個(gè)風(fēng)箱翻板控制點(diǎn)火負(fù)壓時(shí)，負(fù)壓幾乎無明顯變化，根本起不到調(diào)節(jié)點(diǎn)火負(fù)壓的作用，翻板關(guān)閉量大時(shí)容易造成翻板處堵塞，點(diǎn)火負(fù)壓達(dá)不到理想狀態(tài)，造成點(diǎn)火料面不均勻和煤氣浪費(fèi)。

2.3風(fēng)箱磨損嚴(yán)重，更換周期較短，每三個(gè)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(dòng)?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)不少操作工忽視點(diǎn)火負(fù)壓對(duì)燒結(jié)料層溫度和負(fù)壓的影響，操作工對(duì)點(diǎn)火負(fù)壓嚴(yán)重影響燒結(jié)生產(chǎn)缺乏認(rèn)知，不認(rèn)為高點(diǎn)火負(fù)壓會(huì)給燒結(jié)的產(chǎn)、質(zhì)量和能耗造成嚴(yán)重?fù)p失；在日常操作中，操作工不經(jīng)常去調(diào)節(jié)點(diǎn)火負(fù)壓的1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)風(fēng)箱的閘門。

2.5 燒結(jié)礦質(zhì)量的影響

對(duì)于高負(fù)壓點(diǎn)火，料層透氣性差，當(dāng)燒結(jié)時(shí)間結(jié)束時(shí)，會(huì)出現(xiàn)未參與燒結(jié)的散料，返礦量增加，卸料溫度過高，對(duì)皮帶壽命造成影響。燒結(jié)點(diǎn)火負(fù)壓低時(shí)，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(diǎn)前移，在生產(chǎn)過程中通常會(huì)提高燒結(jié)機(jī)機(jī)速，從而使得點(diǎn)火時(shí)間又相應(yīng)地縮短，最終導(dǎo)致表層燒結(jié)礦強(qiáng)度差，易破碎，返礦率增加;

2.6 微負(fù)壓可行性分析

從燒結(jié)工藝?yán)碚摰膽T性出發(fā)，起初的攻關(guān)方向定在了配料返礦潤(rùn)濕和臺(tái)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(tái)車疏料器布局改造等措施，經(jīng)過跟蹤，臺(tái)車混合料＞3mm比例較前有些許提升，但實(shí)際生產(chǎn)負(fù)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(jī)1#~3#風(fēng)箱的負(fù)壓參數(shù)對(duì)比，確定了影響生產(chǎn)提升的這最后一公里的方向。

微負(fù)壓點(diǎn)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(dòng)力學(xué)而來，實(shí)際措施主要是通過對(duì)點(diǎn)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(diǎn)火爐內(nèi)部形成-10~-50pa的微負(fù)壓。點(diǎn)火負(fù)壓過低，點(diǎn)火爐火焰內(nèi)收，冷空氣從點(diǎn)火爐四周吸入，降低爐膛溫度，臺(tái)車兩側(cè)點(diǎn)火效果差；點(diǎn)火燃料的可燃成分過早地被吸入料層，表層點(diǎn)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(diǎn)火負(fù)壓過高，點(diǎn)火爐火焰外撲(向臺(tái)車外擴(kuò)散)，點(diǎn)火爐的燃燒產(chǎn)物不能全部抽入料層，浪費(fèi)能源，且燒損臺(tái)車欄板。

3 微負(fù)壓點(diǎn)火改造方案

3.1 對(duì)風(fēng)箱間隔板進(jìn)行改造提升

采用浮動(dòng)式風(fēng)箱隔板代替原有的隔板，利用彈性原理使密封時(shí)刻緊貼臺(tái)車體底部，使1#~3#風(fēng)箱各自分離形成獨(dú)立風(fēng)箱，同時(shí)臺(tái)車靜滑道也采用動(dòng)密封技術(shù)，實(shí)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(shí)有效實(shí)現(xiàn)風(fēng)門、風(fēng)量和負(fù)壓的獨(dú)立精準(zhǔn)控制。如圖1

圖1風(fēng)箱隔板改造

3.2 微負(fù)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(shí)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(duì)風(fēng)箱與大煙道連接彎管進(jìn)行縮放處理，減少透風(fēng)量，獨(dú)特的倒U形風(fēng)量調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)根據(jù)負(fù)壓控制要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整風(fēng)量大小，避免生產(chǎn)過程中人為參與，不能及時(shí)調(diào)整帶來的負(fù)壓忽高忽低，全程穩(wěn)定負(fù)壓變化。如圖2

圖2 微負(fù)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(shí)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(shí)施后效果

 2021年1月14日至1月20日400㎡燒結(jié)機(jī)進(jìn)行了為期6天的計(jì)劃?rùn)z修，利用此次檢修實(shí)施了今年降本增效項(xiàng)目之一燒結(jié)微負(fù)壓點(diǎn)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(yùn)行過程存在問題進(jìn)行說明。  

圖3

1號(hào)所示位置與大煙道連通，主要作用為臺(tái)車產(chǎn)生的細(xì)料、返礦放料。

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

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

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

5 其他方面改造

5.1大煙道連通改造

龍鋼三臺(tái)燒結(jié)機(jī)目前均采用雙煙道模式運(yùn)行，運(yùn)行過程中兩側(cè)廢氣溫度和負(fù)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(jìn)而導(dǎo)致兩側(cè)風(fēng)量不一致，影響料面點(diǎn)火與抽風(fēng)平衡，對(duì)此對(duì)大煙道采用每間隔10米用特制鋼管進(jìn)行連接，以達(dá)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(jī)煙道溫度，負(fù)壓得到平衡，爐膛負(fù)壓維持在合理范圍，同時(shí)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(duì)臺(tái)車由于受熱不均帶來的臺(tái)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(diǎn)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(diǎn)火煤氣消耗。

2) 原點(diǎn)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(dòng)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(shí)，不中斷燒結(jié)機(jī)助燃空氣供應(yīng)。

4) 助燃空氣鼓風(fēng)機(jī)及空氣流程。點(diǎn)火爐燒嘴的助燃空氣由鼓風(fēng)機(jī)集中供風(fēng)，鼓風(fēng)機(jī)出來的空氣經(jīng)管道輸送至空氣分配器、空氣預(yù)熱器、點(diǎn)火爐空氣總管、點(diǎn)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(dá)到預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)煤氣節(jié)約量2-3m³/t。

6  結(jié)語(yǔ)

（1）龍鋼微負(fù)壓改造400㎡燒結(jié)機(jī)采用轉(zhuǎn)爐煤氣做點(diǎn)火燃料，通過微負(fù)壓點(diǎn)火系統(tǒng)改造、大煙道連通、熱風(fēng)點(diǎn)火，使轉(zhuǎn)爐煤氣達(dá)到最好的利用率，同時(shí)增加微負(fù)壓自動(dòng)控制系統(tǒng)更加促進(jìn)了微負(fù)壓控制的精細(xì)化

（2）通過實(shí)施微負(fù)壓點(diǎn)火自動(dòng)化控制、大煙道連通技術(shù)后，主抽風(fēng)量得到平衡，臺(tái)車點(diǎn)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(shí)主抽電流平衡后，節(jié)約了電量。

參考文獻(xiàn)

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

[2]  冶金工業(yè)出版社《鐵礦石燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)》許滿興 何國(guó)強(qiáng) 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