低負(fù)壓點火技術(shù)對燒結(jié)生產(chǎn)的影響★

胡 銳， 侯向東， 王曉鴿， 張 霜

（1.山西工程職業(yè)學(xué)院， 山西 太原 030009；2.秦皇島金呈科技開發(fā)公司， 河北 秦皇島 066000）

燒結(jié)點火目的是供給表層燒結(jié)料以足夠的熱量，使其中的固體碳著火燃燒，同時在高溫?zé)煔庾饔孟赂稍镱A(yù)熱、燃燒和燒結(jié)，產(chǎn)生一定液相黏結(jié)成塊，形成具有一定強(qiáng)度的燒結(jié)礦。點火是燒結(jié)的前奏，點火效果好壞直接影響燒結(jié)過程的正常進(jìn)行和燒結(jié)礦質(zhì)量。2019 年7 月，內(nèi)蒙古建龍將1 臺360 m2燒結(jié)機(jī)擴(kuò)容改造為405 m2燒結(jié)機(jī)，臺車內(nèi)寬由4 m 加寬到4.5 m，臺車欄板由700 mm 加高到900 mm，同時加寬相應(yīng)混合料礦槽、圓輥給料機(jī)及點火爐。臺車的改造中，燒結(jié)機(jī)布料和點火尤為重要，生產(chǎn)中臺車邊部效應(yīng)加大，尤其使用高爐煤氣點火時，臺車邊部點火效果差，產(chǎn)生返礦量大，南北兩煙道的終點溫度差異大，控制終點位置難度大，燒結(jié)機(jī)寬度方向上的風(fēng)量和溫度分布不均衡，為此推行低負(fù)壓點火技術(shù)[1-2]。

2020 年8 月22 日—8 月25 日，由秦皇島金呈科技開發(fā)有限公司對內(nèi)蒙古建龍360 m2燒結(jié)機(jī)進(jìn)行低負(fù)壓點火技術(shù)改造，并于2020 年8 月26 日—10 月10 日進(jìn)行工業(yè)試驗，本文重點分析了該燒結(jié)機(jī)低負(fù)壓點火技術(shù)措施及改造前后燒結(jié)料層厚度、點火效果、高爐煤氣單耗、電耗、成礦率、燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、粒度、經(jīng)濟(jì)效益等變化。目前鋼鐵企業(yè)普遍存在點火負(fù)壓和燒結(jié)負(fù)壓基本相同（高負(fù)壓點火）的現(xiàn)狀，表現(xiàn)為燒結(jié)機(jī)所有風(fēng)箱負(fù)壓基本為一條水平線，風(fēng)箱之間竄風(fēng)嚴(yán)重，不符合燒結(jié)過程“五帶”形成工藝要求，因此，對燒結(jié)低負(fù)壓點火技術(shù)的實踐與應(yīng)用進(jìn)行分析具有重要的現(xiàn)實意義。

1 405 m2 燒結(jié)機(jī)低負(fù)壓點火技術(shù)改造試驗

秦皇島金呈科技開發(fā)有限公司于2020 年8 月22 日—8 月25 日對內(nèi)蒙古建龍360 m2燒結(jié)機(jī)進(jìn)行低負(fù)壓點火技術(shù)改造，采取的措施是：將上部風(fēng)箱隔板改為彈性密封裝置，使點火風(fēng)箱1 號與2 號、2 號與3 號之間成為一個獨立的單元體，徹底消除風(fēng)箱隔板竄風(fēng)的問題，改變低負(fù)壓點火技術(shù)的整體設(shè)計；將點火風(fēng)箱下部的風(fēng)量與排料分流，風(fēng)量通過電動蝶閥調(diào)控，控制點火負(fù)壓在10 kPa 以下任意值，排料采用雙層卸灰閥，以保證風(fēng)箱嚴(yán)密性，風(fēng)箱負(fù)壓穩(wěn)定；對風(fēng)管彎頭部位和電動蝶閥閥板部位采用耐磨沖刷材料進(jìn)行處理，以確保旁路風(fēng)管中風(fēng)量夾帶著的小顆粒料在沖刷時不開裂、開焊、漏洞。

在進(jìn)行燒結(jié)低負(fù)壓點火操作時，采用主控室遠(yuǎn)程操作來控制點火風(fēng)箱風(fēng)量閥門，可調(diào)整電動蝶閥開度在0°～180°范圍內(nèi)，控制點火風(fēng)箱負(fù)壓在10 kPa以下任意值，實現(xiàn)低負(fù)壓點火；操作卸灰裝置時，每隔一定時間進(jìn)行間歇式自動卸灰操作，燒結(jié)機(jī)長時間停機(jī)時，可關(guān)閉控制箱電源，遇故障則檢查箱體內(nèi)是否卡料，通過檢修孔進(jìn)行清理；振動電機(jī)為不常使用設(shè)備，在分流礦倉內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重積料時才會使用，使用時通過現(xiàn)場控制箱上的啟停按鈕進(jìn)行相應(yīng)操作，每次振動時間不超90s，并且要檢查振動電機(jī)固定螺栓是否有松動。

本次試驗中，取2020 年8 月12 日—8 月21 日作為基準(zhǔn)期，與8 月26 日—10 月10 日燒結(jié)基本不限產(chǎn)的情況進(jìn)行生產(chǎn)對比。為方便記錄，將基準(zhǔn)期試驗組標(biāo)記為1-1，8 月26 日—30 日試驗結(jié)果標(biāo)記為2-1，9 月1 日—5 日試驗結(jié)果標(biāo)記為2-2，9 月7 日—11 日試驗結(jié)果標(biāo)記為2-3，9 月23 日—25 日試驗結(jié)果標(biāo)記為2-4，10 月4 日—9 日試驗結(jié)果標(biāo)記為2-5。

2 低負(fù)壓點火技術(shù)對點火效果的影響

實施低負(fù)壓點火技術(shù)的同時，還進(jìn)行2 號主抽風(fēng)機(jī)風(fēng)量的21 000 m3/min 改造、主抽風(fēng)機(jī)三元流葉輪改造、南煙道取直改向以及拆除脫硫增壓風(fēng)機(jī)閥門操作。圖1 是改造前料層厚度為850 mm 的點火效果，圖2 是改造后料層厚度為900 mm 的點火效果，對比圖1和圖2 發(fā)現(xiàn)，改造前料面點火泛黃欠火，而改造后料面點火通體青色，由此說明低負(fù)壓點火技術(shù)點火效果較好。

圖1 改造前料面點火的效果

圖2 改造后料面點火的效果

3 低負(fù)壓點火技術(shù)對主要原料配比的影響

低負(fù)壓點火改造前后主要原料配比對比情況如表1 所示。

表1 低負(fù)壓點火改造前后主要原料配比對比 %

由表1 可知，改造后精粉配比提高10 個百分點，停配粗顆粒超特粉，增配印度和麥克粉，混合返礦配比降低3 個百分點以上，按照料批750 t/h 測算，約提高產(chǎn)量360 t/d，這與低負(fù)壓點火技術(shù)改善料層透氣性、推行厚料慢機(jī)速、改善表面點火效果有一定關(guān)系。

4 低負(fù)壓點火技術(shù)對料層厚度、總管負(fù)壓、點火負(fù)壓、終點溫度的影響

圖3 是低負(fù)壓點火技術(shù)對料層厚度、總管負(fù)壓、點火負(fù)壓及終點溫度的影響結(jié)果。在實際試驗生產(chǎn)中，由于燒結(jié)限產(chǎn)，將料批調(diào)整為830 t/h 和700 t/h 兩個檔。1 號、2 號點火風(fēng)箱負(fù)壓由15.8/16.3 kPa 降低到10 kPa 以下（可以在10 kPa 以下任意調(diào)整），實現(xiàn)低負(fù)壓點火，發(fā)現(xiàn)低負(fù)壓點火技術(shù)能夠自動順暢排放點火風(fēng)箱內(nèi)的積料，有效提高點火風(fēng)箱嚴(yán)密性。低負(fù)壓點火下，可保持原始料層透氣性，點火后料層由70 mm明顯收縮到50 mm 以內(nèi)，料層厚度提高50 mm，實行厚料慢機(jī)速燒結(jié)，主抽風(fēng)門開度降低5°，兩個煙道負(fù)壓趨于一致，終點溫度易于控制且升高50 ℃以上，同時還與主抽風(fēng)機(jī)三元流葉輪改造、南煙道取直改向以及拆除脫硫增壓風(fēng)機(jī)閥門后，阻力減小、風(fēng)量增大有密切關(guān)系[3]。點火負(fù)壓隨總管負(fù)壓的升降而同方向變化，但點火負(fù)壓電動蝶閥開度要向反方向調(diào)整。

圖3 低負(fù)壓點火技術(shù)對料層厚度、總管負(fù)壓、點火負(fù)壓及終點溫度的影響

5 低負(fù)壓點火技術(shù)對高爐煤氣單耗、電耗、料批、產(chǎn)量及成礦率的影響

圖4 低負(fù)壓點火技術(shù)對高爐煤氣單耗、電耗、料批、產(chǎn)量的影響

控制不同的點火負(fù)壓，高爐煤氣單耗降低幅度不同（見下頁圖5），點火負(fù)壓越低，煤氣單耗越低。需注意的是，因配加高爐重力灰和氧化鐵皮、高爐返焦配加比例不固定等因素的影響，在此對固體燃耗不做統(tǒng)計分析。實施低負(fù)壓點火和厚料慢機(jī)速操作，明顯改善了表層燒結(jié)礦固結(jié)強(qiáng)度，減少返礦量，改造前燒結(jié)成礦率為66%，改造后成礦率為69%，保守估算，燒結(jié)成礦率提高了3 個百分點，按照料批750 t/h 測算，提高產(chǎn)量3%。在一定總管負(fù)壓下，控制點火負(fù)壓越低，高爐煤氣單耗降低幅度越大。不影響垂燒速度情況下，控制點火負(fù)壓在6～8 kPa 較適宜。想要保持表層較長高溫點火時間就要實施低負(fù)壓點火。

圖5 不同點火負(fù)壓對高爐煤氣單耗降低幅度的影響大小

6 低負(fù)壓點火技術(shù)對燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度、粒度組成的影響

圖6、圖7 分別是低負(fù)壓點火技術(shù)對燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度及粒度組成的影響結(jié)果，由此發(fā)現(xiàn)低負(fù)壓點火下，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度有所提高，堿度由1.83 降低到1.78，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度保持78.5%的水平。低負(fù)壓點火下，燒結(jié)礦外觀質(zhì)量明顯改善，入爐燒結(jié)礦粒級趨于均勻，＞40 mm 大粒級和＜10 mm 小粒級均約減少2.2 個百分點，10～40 mm 中間粒級增加4.2 個百分點。其中9月23 日—25 日和10 月4 日—9 日間，燒結(jié)礦＞40 mm 粒級多是因600 t/h 小料批慢機(jī)速下燒結(jié)礦過燒所致。

圖6 低負(fù)壓點火技術(shù)對燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度的影響

圖7 低負(fù)壓點火技術(shù)對燒結(jié)礦粒度組成的影響

7 低負(fù)壓技術(shù)對燒結(jié)效益影響

以燒結(jié)礦產(chǎn)量1.28 萬t/d，每年作業(yè)330 d，燒結(jié)礦制造費51 元/t，高爐煤氣單價0.1 元/m3，電單價0.43 元/（kW·h），保守測算低負(fù)壓點火“降低高爐煤氣7.38 m3/t，降低電耗0.05 kW·h/t，提產(chǎn)0.5%”的效益如下：

1）降低高爐煤氣單耗7.38 m3/t 創(chuàng)效311.73 萬元/年，計算過程為：7.381×1.28×330×0.1＝311.73 萬元。

2）降低電耗0.05 kW·h/t 創(chuàng)效9.08 萬元/年，計算過程為：0.05×1.28×330×0.43＝9.08 萬元。

3）提高燒結(jié)礦產(chǎn)量0.5%創(chuàng)效107.71 萬元/年，計算過程為：0.5%×1.28×330×51＝107.71 萬元。

4）以上三項一年共創(chuàng)效428.52 萬元，低負(fù)壓點火改造投資130 萬元，投資回報時間為3.64 個月。

8 應(yīng)用效果

燒結(jié)低負(fù)壓點火是一項易實施、投資少、見效大的技術(shù)[4]，具有很好的推廣價值。內(nèi)蒙古建龍實施燒結(jié)低負(fù)壓點火生產(chǎn)技術(shù)后，解決了燒結(jié)機(jī)風(fēng)箱之間竄風(fēng)嚴(yán)重，所有風(fēng)箱負(fù)壓基本相同、點火風(fēng)箱負(fù)壓高的問題；解決了點火風(fēng)箱內(nèi)風(fēng)量與排料一起進(jìn)入風(fēng)箱支管，排料時開啟蝶閥，點火負(fù)壓波動大，以及因排料卡阻被迫使蝶閥處于常開狀態(tài)，點火風(fēng)箱負(fù)壓高的問題；實現(xiàn)了“點火—燒結(jié)”分步進(jìn)行，區(qū)分點火段和燒結(jié)段，點火段控制點火參數(shù)對料面的作用，燒結(jié)段控制抽風(fēng)負(fù)壓對料層厚度的作用，即點火不抽風(fēng)，達(dá)到點火工藝要求。

實施低負(fù)壓點火生產(chǎn)技術(shù)后，點火負(fù)壓可調(diào)可控，點火后料層收縮減小，料層厚度提高50 mm，高爐煤氣單耗降低7.38 m3/t，主抽風(fēng)機(jī)節(jié)省電耗，表層燒結(jié)成礦率提高，返礦率降低3 個百分點，燒結(jié)終點位置易于控制，且終點溫度提高50 ℃，燒結(jié)礦外觀質(zhì)量改善，入爐燒結(jié)礦粒度組成趨于均勻，取得可觀的效益。隨著燒結(jié)產(chǎn)能的不斷提高，低負(fù)壓點火的好處愈加凸顯，該技術(shù)將會在提高料層厚度、減輕主抽風(fēng)機(jī)負(fù)荷、降低固體燃耗等方面進(jìn)一步發(fā)揮其優(yōu)勢。