李東升，郭愷熙，劉慧敏，朱夢(mèng)飛，向小平，黎建軍

（柳州鋼鐵股份有限公司，廣西 柳州 505001）

摘 要：對(duì)柳鋼1號(hào)360m² 燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火能耗偏高的原因進(jìn)行了分析，并針對(duì)性地提出技術(shù)改造措施。通過(guò)開(kāi)展提高燒結(jié)料層厚度、新型點(diǎn)火器改造、優(yōu)化低負(fù)壓點(diǎn)火裝置、改進(jìn)燒結(jié)分級(jí)布料設(shè)施等多項(xiàng)技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線點(diǎn)火煤氣消耗和內(nèi)返礦率分別降低1.31m³ /t和4.47百分點(diǎn)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：點(diǎn)火能耗；厚料層；點(diǎn)火器；低負(fù)壓

近年來(lái)，鋼鐵工業(yè)通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)升級(jí)，在節(jié)能降耗方面已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但隨著鋼材市場(chǎng)的供需失衡和企業(yè)利潤(rùn)縮減，鋼鐵企業(yè)面臨的成本競(jìng)爭(zhēng)加劇，可持續(xù)發(fā)展面臨更嚴(yán)峻的資源、能源等挑戰(zhàn)^［1］ 。因此，節(jié)能降耗對(duì)于提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)，具有非常重要的意義^［2］ 。燒結(jié)是鋼鐵生產(chǎn)長(zhǎng)流程中的一個(gè)原料準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，具有高能耗和高污染的特點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)燒結(jié)工序的能耗占鋼鐵行業(yè)總能耗的11%～16%^［3-4］ ，其中煤氣消耗約占總能耗的6%～8%，學(xué)者們針對(duì)降低煤氣消耗開(kāi)展了相關(guān)研究工作，王召河^［5］ 等通過(guò)采取低水厚料層燒結(jié)、低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)等措施降低燒結(jié)煤氣消耗，取得明顯效果；周丹^［6］ 等提出了一種雙預(yù)熱點(diǎn)火系統(tǒng)雙爐能耗尋優(yōu)方法，優(yōu)化分配通入點(diǎn)火爐爐膛內(nèi)的點(diǎn)火煤氣目標(biāo)流量和預(yù)熱爐供熱所需的預(yù)熱煤氣目標(biāo)流量，從而降低煤氣消耗總和；馮齊^［7］ 等采取強(qiáng)化點(diǎn)火操作，根據(jù)熱值變化自動(dòng)調(diào)節(jié)空燃比，有效降低燒結(jié)煤氣消耗。本文主要針對(duì)柳鋼1號(hào)360m² 燒結(jié)機(jī)在降低煤氣消耗方面所做的改造措施進(jìn)行闡述，對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行分析，以期為同行提供技術(shù)參考。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 料層厚度偏低

1號(hào) 360m² 燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)欄板高度為 750mm，生產(chǎn)時(shí)布料厚度受欄板高度限制，當(dāng)布料厚度超過(guò) 750mm時(shí)臺(tái)車(chē)兩側(cè)料層容易崩塌散落，若提高臺(tái)車(chē)欄板高度則需對(duì)燒結(jié)機(jī)頭尾星輪和單輥進(jìn)行大規(guī)模改造，因此通過(guò)優(yōu)化布料設(shè)備來(lái)提高料層是小規(guī)模改造之首選。

1.2 點(diǎn)火效果不佳

1號(hào) 360m² 燒結(jié)機(jī)采用幕簾式點(diǎn)火爐，因所用焦?fàn)t煤氣含有焦油、結(jié)晶萘等物質(zhì)，易造成煤氣連通膠管堵塞，在生產(chǎn)中堵塞點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)火效果差甚至未點(diǎn)燃的現(xiàn)象；同時(shí)幕簾式燒嘴的火焰較分散，兩排燒嘴間間隔較大，煤氣燃燒熱未得到充分利用。

1.3 點(diǎn)火負(fù)壓大

燒結(jié)點(diǎn)火就是向機(jī)上物料提供足夠的熱源，將混合料表層的固體燃料點(diǎn)燃，在抽風(fēng)作用下，使燒結(jié)過(guò)程自下而上進(jìn)行。一般點(diǎn)火器下方對(duì)應(yīng)的 1號(hào)、2號(hào)風(fēng)箱負(fù)壓即為點(diǎn)火段負(fù)壓，當(dāng)負(fù)壓過(guò)高時(shí)，從點(diǎn)火爐周?chē)氪罅康睦滹L(fēng)帶走部分熱量，且有部分煤氣來(lái)不及充分燃燒便被抽走，導(dǎo)致點(diǎn)火效果不佳，同時(shí)也造成煤氣耗上升。1號(hào)360m² 燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐膛下方導(dǎo)氣管與大煙道連通，管內(nèi)電動(dòng)閥受負(fù)壓抽風(fēng)攜帶物料所沖刷，極易磨損后失去調(diào)節(jié)功效，且生產(chǎn)時(shí)點(diǎn)火負(fù)壓高達(dá) 12～14kPa，造成部分煤氣來(lái)不及燃燒便因負(fù)壓作用被抽走，引起煤氣耗偏高。

1.4 輥式布料不易控制

輥式布料器是實(shí)現(xiàn)偏析布料的關(guān)鍵設(shè)備，1號(hào)360m² 燒結(jié)機(jī)所用的七輥布料器采取的是七輥同調(diào)方式，在使用中存在調(diào)節(jié)難度大，篩分效果差，從而引起布料偏析效果不佳，料面表層大顆粒物料較多，為保證點(diǎn)火效果消耗更多煤氣。

2 降低點(diǎn)火能耗的主要措施

2.1 提高料層厚度

燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)欄板設(shè)計(jì)高度是 750mm，在不提高欄板高度的前提下，要實(shí)現(xiàn)燒結(jié)料層厚度的提升，必須保證臺(tái)車(chē)邊緣料層不散落。為此對(duì)臺(tái)車(chē)料面平料裝置進(jìn)行優(yōu)化，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)料面新型平料裝置示意圖見(jiàn)圖 1。平料裝置由三部分組成，第 1部分為主平料器，其中部為水平結(jié)構(gòu)，兩側(cè)呈圓弧形倒角狀，底腳水平外伸50mm，主平料器垂直高度可調(diào)，圓弧倒角底部與上部水平梁距離60mm，為防止平料器與燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)發(fā)生碰撞，平料器兩側(cè)邊緣與臺(tái)車(chē)欄板各留有 50mm距離；第 2部分為臺(tái)車(chē)邊緣壓料器，壓料器主要由絲桿、絲母及壓塊組成，絲母固定，壓塊固定在絲桿底部，壓塊可隨絲桿沿垂直方向升降，壓塊寬 80mm，緊鄰主平料器底腳；第 3部分為臺(tái)車(chē)邊緣擋料器，斜置于臺(tái)車(chē)欄板上部，阻擋混合料外溢。生產(chǎn)過(guò)程中，載有混合料的臺(tái)車(chē)經(jīng)過(guò)平料裝置時(shí)，主平料器的圓弧倒角將大部分混合料擠壓至水平段刮平，落在主平料器外側(cè)的混合料，在邊緣壓料器和擋料器的共同作用下被壓實(shí)成不易散落的水平料面。燒結(jié)料面整體近似于“幾”形，確保了物料不外溢，點(diǎn)火不塌方，實(shí)現(xiàn)料層高度的有效提升。

2.2 新型點(diǎn)火器改造

針對(duì)現(xiàn)有點(diǎn)火保溫爐存在的易堵塞、點(diǎn)火效果不佳等諸多問(wèn)題，利用產(chǎn)線技改契機(jī)將幕簾式點(diǎn)火爐整體更換為雙斜式點(diǎn)火爐，選用套筒式燒嘴代替多縫式燒嘴，使用帶狀高溫火焰直接點(diǎn)火技術(shù)，同時(shí)在點(diǎn)火爐兩側(cè)設(shè)置邊燒嘴，提高臺(tái)車(chē)邊緣給熱強(qiáng)度，消除點(diǎn)火邊緣效應(yīng)，提升點(diǎn)火質(zhì)量，以達(dá)到降低點(diǎn)火爐能耗、方便點(diǎn)火爐維護(hù)及延長(zhǎng)點(diǎn)火爐壽命的效果，具體改造如下。

1） 點(diǎn)火爐膛由矩形結(jié)構(gòu)改為前排小、后排大的梯形結(jié)構(gòu)，壓縮點(diǎn)火段容積，提高單位點(diǎn)火強(qiáng)度。

2） 點(diǎn)火燒嘴采用橫向、雙斜、錯(cuò)列、不等距布置，兩側(cè)各增加一組邊緣燒嘴。

3）爐壁兩側(cè)增設(shè)引火燒嘴，并裝配空煤氣管路、調(diào)控閥門(mén)及PLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)點(diǎn)火。

雙斜式點(diǎn)火爐投產(chǎn)后，點(diǎn)火效果明顯改善，點(diǎn)火爐改造前后料面對(duì)比見(jiàn)圖 2。通過(guò)對(duì)比觀察：在點(diǎn)火能耗相同的條件下，料面表層生料帶基本消失，料面呈青黑色且邊緣點(diǎn)火效果得到較大改善，燒結(jié)內(nèi)返礦率降低 4%～5%；同時(shí)燒嘴清理頻率降低且雙斜式結(jié)構(gòu)方便清理，減少設(shè)備運(yùn)維的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.3 低負(fù)壓點(diǎn)火改造

目前，低負(fù)壓點(diǎn)火工藝已得到廣泛應(yīng)用，點(diǎn)火負(fù)壓控制在5kPa左右為宜，采取在1號(hào)、2號(hào)風(fēng)箱的導(dǎo)氣管安裝電控閥門(mén)進(jìn)行風(fēng)量控制，以實(shí)現(xiàn)低負(fù)壓點(diǎn)火作業(yè)。但由于 1號(hào)、2號(hào)風(fēng)箱處于燒結(jié)過(guò)程的最前端，機(jī)上料層中部分松散的細(xì)顆粒物料會(huì)被吸入導(dǎo)氣管，在散料高速?zèng)_刷作用下，電控閥門(mén)的閥芯極易磨損，從而失去調(diào)節(jié)負(fù)壓的作用。技術(shù)人員曾嘗試通過(guò)將導(dǎo)氣管彎頭改向以實(shí)現(xiàn)風(fēng)和散料的分離，未有明顯效果。為規(guī)避上述問(wèn)題，對(duì)燒結(jié) 1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)風(fēng)箱進(jìn)行系統(tǒng)改造，低負(fù)壓點(diǎn)火改造示意圖見(jiàn)圖3。將1號(hào)、2號(hào)風(fēng)箱的導(dǎo)氣管及2號(hào)風(fēng)箱與3號(hào)風(fēng)箱之間的隔風(fēng)板割除，3號(hào)風(fēng)箱與 4號(hào)風(fēng)箱間的隔風(fēng)板加高加厚，并在隔風(fēng)板頂部安裝隔風(fēng)平臺(tái)，增加隔風(fēng)板的耐磨性能，減弱其他風(fēng)箱對(duì) 3號(hào)風(fēng)箱內(nèi)部負(fù)壓的影響；同時(shí)在 1號(hào)、2號(hào)風(fēng)箱被割除導(dǎo)氣管的位置安裝自動(dòng)卸灰閥。

燒結(jié)生產(chǎn)過(guò)程中，因1號(hào)、2號(hào)風(fēng)箱與3號(hào)風(fēng)箱有一定距離，且 3個(gè)風(fēng)箱內(nèi)部風(fēng)量皆由 3號(hào)導(dǎo)氣管提供，因此1號(hào)、2號(hào)風(fēng)箱負(fù)壓較低?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)：1號(hào)、2號(hào)風(fēng)箱處負(fù)壓分別為5kPa、6kPa，滿(mǎn)足低負(fù)壓點(diǎn)火的工藝需要，落入 1號(hào)、2號(hào)風(fēng)箱內(nèi)的散料經(jīng)由自動(dòng)卸灰閥排入下方的散料漏斗內(nèi)，徹底解決了風(fēng)箱導(dǎo)氣管易被散料沖刷的問(wèn)題。

2.4 輥式布料器分區(qū)控制

1號(hào) 360m² 燒結(jié)機(jī)布料采用“圓輥+七輥”的方式，因七輥同調(diào)存在較大局限，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)偏析布料效果不佳時(shí)，難以通過(guò)調(diào)速手段優(yōu)化，因此利用技改機(jī)會(huì)將七輥劃分為“上三下四”分區(qū)控制，對(duì)上三輥和下四輥的轉(zhuǎn)速單獨(dú)調(diào)節(jié)，一方面可以更好實(shí)現(xiàn)偏析布料，另一方面也增加了當(dāng)偏析效果不佳時(shí)的調(diào)整手段，運(yùn)行后使用效果良好。

3 改造成效

2023年4～7月對(duì)1號(hào)360m² 燒結(jié)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，統(tǒng)計(jì) 2023年 1～3月（改造前）和 2023年 8～10月（改造后）的點(diǎn)火煤氣消耗和產(chǎn)品質(zhì)量，改造前后指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表 1所示。表 1顯示：燒結(jié)點(diǎn)火煤氣單耗由改造前的 3.82m³ /t降至 2.51m³ /t，降幅為 1.31m³ /t；內(nèi)返礦率由改造前的 24.47%將至 20.00%，降低 4.47百分點(diǎn)，降耗工作取得顯著成效。

4 結(jié) 論

1） 將幕簾式點(diǎn)火爐更換為雙斜式點(diǎn)火爐，使用套筒式燒嘴代替多縫式燒嘴，有效改善料面點(diǎn)火效果。

2） 通過(guò)低負(fù)壓點(diǎn)火改造可有效降低點(diǎn)火段負(fù)壓至 5～6kPa，在降低點(diǎn)火能耗的同時(shí)解決了風(fēng)箱導(dǎo)氣管易被散料沖刷的問(wèn)題。

3） 通過(guò)“幾”型平料器、邊緣壓料器和邊緣擋料器的組合，解決了料層高度低、點(diǎn)火效果不佳、點(diǎn)火負(fù)壓大、偏析布料難以控制等問(wèn)題，在提質(zhì)降耗方面取得顯著成效，產(chǎn)線點(diǎn)火煤氣消耗和內(nèi)返礦率分別降低1.31m³ /t和4.47百分點(diǎn)。

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