吳國江 閆鎖山
（常熟市龍騰特種鋼有限公司 燒結分廠）
摘要: 本文主要介紹燒結分廠2*180㎡燒結機通過空煤氣預熱、點火裝置提升、安裝微負壓點火裝置，降低爐膛負壓，自動控制調整等措施，提高燒結煤氣利用，使燃料充分燃燒，從而降低煤氣消耗，提升燒結低碳發展的生產實踐。
關鍵詞：燒結；煤氣；預熱爐、微負壓；自動控制；消耗
1 前言
龍騰特鋼燒結分廠1號180m2燒結機投產于2011年，2號180m2 燒結機投產于2014年，雙機具備年產燒結礦400萬噸，能夠充分滿足煉鐵高爐用料需求。
燒結生產以風為綱，其原理是通過料面點火，繼而在抽風作用下風力透過料面自上而下運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決定的。如果初始負壓過高，空煤氣溫度低、點火裝置耗能高、參數調整差，不僅會造成煤氣的浪費，更重要的是過大的風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，最終制約燒結機煤氣消耗和產能的發揮。
“雙減排”是企業履行經濟責任、政治責任、社會責任的重要體現，也是企業挖潛增效，提高經濟效益的必要手段。而燒結煤氣消耗指標就是燒結工序能耗中的一個重要環節，它在工序能耗中所占比例達到11%左右。在2015年之前，180m2燒結機點火用高爐煤氣消耗指標長期在70m3/t以上，煤氣消耗量居高不下成為重點要攻關研究的課題。因此在降低燒結工序煤氣消耗上龍騰特鋼燒結分廠也持續將燒結理論與現場實際設備和科技進步發展相結合，持續落實降低燒結工序煤氣消耗措施、持續開展行業提升和科技創新。截止目前，實現了燒結工序煤氣消耗26m3/t。
2 空煤氣預熱的輔助提升
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,其正常燃燒溫度遠遠滿足不了燒結生產對點火溫度1100±50℃的要求，為了達到生產需求就要犧牲煤氣消耗而達正常燒結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熱后進行點火,以滿足生產的要求。
高爐煤氣不能直接用于燒結點火的技術關鍵在于燃燒溫度過低，不能滿足鐵礦石燒結溫度的要求。高爐煤氣的熱值隨著高爐新技術的采用，其熱值已降至720Kcal/NM3，不預熱的高爐煤氣根據熱值高低,理論燃燒溫度只有1100-1230℃左右，可以達到的爐溫只有870-950℃左右，遠遠滿足不了1100℃左右點火溫度的實際要求。這就是過去國內外燒結點火爐都采用熱值為1800～4200Kcal/ M3的混合煤氣和焦爐煤氣的原因。為提高燃氣的燃燒溫度，固然可以采用富氧燃燒等措施，但最經濟的方式還是將高爐煤氣和助燃空氣進行預熱提高高爐煤氣和助燃空氣的溫度最為有效。當煤氣和空氣預熱溫度分別為100～300℃和200～400℃時，煤氣的理論燃燒溫度可達到1640℃，相應爐溫可以達到1100℃左右，從而滿足了燒結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熱效果之后，燒結分廠利用現有場地，組織對外的企業對標和預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熱爐，采用先進的工藝和技術提升了空煤氣的預熱溫度及能力和降低煤氣消耗的效果。
2.3預熱系統改造后，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，達到了預期目標，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在原有雙預熱的基礎上2020燒結分廠大修又在現有二期180㎡燒結機臥式空煤氣雙預熱爐進行擴容改造，提升預熱效果及燃燒效率和降低煤氣消耗。
3 點火燃燒系統升級提升
3.1技術要點
燒結點火過程的熱交換是個非常復雜的過程，影響的因素很多。目前，世界各國使用的燒結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，世界主要發達工業國家多采用高溫火焰瞬時直接點火，厚料層操作這一先進的新技術。
3.2技術推進
燒結分廠通過對標、調研及考察和推進實施了高爐煤氣空氣雙預熱燒結的一種高效燒結點火器，是目前比較先進的節能點火爐之一。其原理是利用燃燒的高溫火焰直接沖擊燒結混合料，實現瞬時點火。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技術成果
通過燒結點火燃燒系統的節能改造，燒結煤氣消耗水平能夠平均下降10m³/t左右
4 微負壓點火及相關改造
4.1 微負壓可行性分析
燒結分廠持續秉承對標行業先進技術和工藝的理念，持續保持燒結業內中的提升工作。在充分掌握微負壓點火技術的同時推動項目的立項和實施。
微負壓點火其主要理論是基于燒結氣體動力學而來，實際措施主要是通過對點火爐下方的1#~3#風箱風量和負壓的合理分配、控制使點火爐內部形成-10~-50pa的微負壓。點火負壓過低，點火爐火焰內收，冷空氣從點火爐四周吸入，降低爐膛溫度，臺車兩側點火效果差；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，抽入過多風量破壞原始料層透氣性，增加料層阻力，增加進入風箱支管的灰量。點火負壓過高，點火爐火焰外撲(向臺車外擴散)，點火爐的燃燒產物不能全部抽入料層，浪費能源，且燒損臺車欄板。
4.1.2 微負壓裝置改造及成果
通過燒結分廠全方位的技術交流及增設微負壓調整裝置，實現風料分離，全程穩定了點火負壓控制，較大程度的降低煤氣消耗指標，達到了既定改造項目效益的實現。
4.2點火器下風箱間隔板進行改造提升
4.2.1改造推進：燒結分廠在深入研究降低煤氣消耗過程中，通過現場跟蹤及推演點火效果和燃燒狀態，又逐步推進采用浮動式風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#風箱各自分離形成獨立風箱，實現了風箱之間不串風、不漏風，在改善整體密封效果的同時有效實現風門、風量和負壓的獨立精準控制，從細節組織、挖潛改造和布局優化上進一步提升降耗空間。
4.2.2改造實施后效果
改造前，燒結前3號風箱與后部風箱之間存在風量分配上的互串影響，前3號風箱負壓與后部風箱負壓之間差別不大。改造后，前1-3號爐膛負壓由前期的-12kPa左右，達到-4kPa，-5kPa，-6kPa，達到微負壓狀態下而進一步降低煤氣消耗。
5 煤氣空氣自動調節系統升級
關于燒結空煤氣自動調節上，燒結分廠主動提升自動化程序的推陳更新和研究開發，打破常規通過人員手動操作現場調節煤氣及空氣調節閥開度，以達到符合生產實際需求的點火溫度的操作模式。通過優秀技能人才程序編制、設置，設定空煤氣的調整比例，部分實現按比例自動調整空煤氣使用，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 燒結邊緣效應的控制的輔助降耗
6.1 影響因素
燒結“邊緣效應”，即燒結機臺車兩側的漏風和物料的偏析影響燒結礦的產質量。另一方面，燒結邊緣效應差，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改進措施
燒結分廠采取多種形式組合抑制燒結邊緣效應問題。一是調整進入混合料倉梭式布料小車兩邊換向時間，控制兩側物料偏析問題。二是通過燒結機鋪底料兩側控制邊緣不鋪底，達到抑制邊緣效應的目的。三是采用燒結機布料兩側增加物料壓輥，提高物料厚實程度。四是采用燒結機臺車兩側加盲弊條封堵，減少和抑制邊緣效應問題。
6.3 控制效果
通過多種形式燒結邊緣效應的抑制，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 結語
1、通過燒結分廠持續工藝裝備的優化及提升和優質的管理控制，燒結煤氣消耗指標得到較大提升和進步。
2、目前行業燒結工序高爐煤氣消耗平均指標在44m3/t，龍騰特鋼燒結分廠煤氣消耗水平在26m3/t，處于行業領先水平，按照每立方煤氣折算0.107kgce/t，噸礦節約標煤0.856kgce/t。
3、按照龍騰特鋼燒結分廠年產燒結礦400萬噸的產能狀況，對比行業平均高爐煤氣消耗指標，噸礦下降煤氣消耗8m3/t，折算年度減少碳排放27139.62噸。
4、在脫銷煤氣消耗領域，龍騰特鋼低溫脫銷煤氣消耗對比行業及周邊企業平均下降12m3/t，按照公司燒結產能，折算年度減少碳排放40704噸。
參考文獻
[1] 山西興達科技出版《現代燒結生產實用技術》馮二蓮 李飛 劉繼強 編著2018.9
[2] 冶金工業出版社《鐵礦石燒結生產實用技術》許滿興 何國強 張天啟 廖繼勇 編著；2019.8