李東升，郭愷熙，劉慧敏，朱夢飛，向小平，黎建軍

（柳州鋼鐵股份有限公司，廣西 柳州 505001）

摘 要：對柳鋼1號360m² 燒結(jié)機點火能耗偏高的原因進行了分析，并針對性地提出技術(shù)改造措施。通過開展提高燒結(jié)料層厚度、新型點火器改造、優(yōu)化低負(fù)壓點火裝置、改進燒結(jié)分級布料設(shè)施等多項技術(shù)改造，實現(xiàn)產(chǎn)線點火煤氣消耗和內(nèi)返礦率分別降低1.31m³ /t和4.47百分點，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：點火能耗；厚料層；點火器；低負(fù)壓

近年來，鋼鐵工業(yè)通過結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)升級，在節(jié)能降耗方面已取得了長足進步，但隨著鋼材市場的供需失衡和企業(yè)利潤縮減，鋼鐵企業(yè)面臨的成本競爭加劇，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)能降耗對于提高企業(yè)競爭力和企業(yè)可持續(xù)發(fā)展來說，具有非常重要的意義^［2］ 。燒結(jié)是鋼鐵生產(chǎn)長流程中的一個原料準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，具有高能耗和高污染的特點。據(jù)統(tǒng)計燒結(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)者們針對降低煤氣消耗開展了相關(guān)研究工作，王召河^［5］ 等通過采取低水厚料層燒結(jié)、低負(fù)壓點火技術(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)熱點火系統(tǒng)雙爐能耗尋優(yōu)方法，優(yōu)化分配通入點火爐爐膛內(nèi)的點火煤氣目標(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］ 等采取強化點火操作，根據(jù)熱值變化自動調(diào)節(jié)空燃比，有效降低燒結(jié)煤氣消耗。本文主要針對柳鋼1號360m² 燒結(jié)機在降低煤氣消耗方面所做的改造措施進行闡述，對其應(yīng)用效果進行分析，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 360m² 燒結(jié)機臺車欄板高度為 750mm，生產(chǎn)時布料厚度受欄板高度限制，當(dāng)布料厚度超過 750mm時臺車兩側(cè)料層容易崩塌散落，若提高臺車欄板高度則需對燒結(jié)機頭尾星輪和單輥進行大規(guī)模改造，因此通過優(yōu)化布料設(shè)備來提高料層是小規(guī)模改造之首選。

1.2 點火效果不佳

1號 360m² 燒結(jié)機采用幕簾式點火爐，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)中堵塞點會出現(xiàn)點火效果差甚至未點燃的現(xiàn)象；同時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 點火負(fù)壓大

燒結(jié)點火就是向機上物料提供足夠的熱源，將混合料表層的固體燃料點燃，在抽風(fēng)作用下，使燒結(jié)過程自下而上進行。一般點火器下方對應(yīng)的 1號、2號風(fēng)箱負(fù)壓即為點火段負(fù)壓，當(dāng)負(fù)壓過高時，從點火爐周圍吸入大量的冷風(fēng)帶走部分熱量，且有部分煤氣來不及充分燃燒便被抽走，導(dǎo)致點火效果不佳，同時也造成煤氣耗上升。1號360m² 燒結(jié)機點火爐膛下方導(dǎo)氣管與大煙道連通，管內(nèi)電動閥受負(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)時點火負(fù)壓高達 12～14kPa，造成部分煤氣來不及燃燒便因負(fù)壓作用被抽走，引起煤氣耗偏高。

1.4 輥式布料不易控制

輥式布料器是實現(xiàn)偏析布料的關(guān)鍵設(shè)備，1號360m² 燒結(jié)機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，為保證點火效果消耗更多煤氣。

2 降低點火能耗的主要措施

2.1 提高料層厚度

燒結(jié)機臺車欄板設(shè)計高度是 750mm，在不提高欄板高度的前提下，要實現(xiàn)燒結(jié)料層厚度的提升，必須保證臺車邊緣料層不散落。為此對臺車料面平料裝置進行優(yōu)化，燒結(jié)機臺車料面新型平料裝置示意圖見圖 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)機臺車發(fā)生碰撞，平料器兩側(cè)邊緣與臺車欄板各留有 50mm距離；第 2部分為臺車邊緣壓料器，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部分為臺車邊緣擋料器，斜置于臺車欄板上部，阻擋混合料外溢。生產(chǎn)過程中，載有混合料的臺車經(jīng)過平料裝置時，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，點火不塌方，實現(xiàn)料層高度的有效提升。

2.2 新型點火器改造

針對現(xiàn)有點火保溫爐存在的易堵塞、點火效果不佳等諸多問題，利用產(chǎn)線技改契機將幕簾式點火爐整體更換為雙斜式點火爐，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火技術(shù)，同時在點火爐兩側(cè)設(shè)置邊燒嘴，提高臺車邊緣給熱強度，消除點火邊緣效應(yīng)，提升點火質(zhì)量，以達到降低點火爐能耗、方便點火爐維護及延長點火爐壽命的效果，具體改造如下。

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

2） 點火燒嘴采用橫向、雙斜、錯列、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)控閥門及PLC系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程自動點火。

雙斜式點火爐投產(chǎn)后，點火效果明顯改善，點火爐改造前后料面對比見圖 2。通過對比觀察：在點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火效果得到較大改善，燒結(jié)內(nèi)返礦率降低 4%～5%；同時燒嘴清理頻率降低且雙斜式結(jié)構(gòu)方便清理，減少設(shè)備運維的勞動強度。

2.3 低負(fù)壓點火改造

目前，低負(fù)壓點火工藝已得到廣泛應(yīng)用，點火負(fù)壓控制在5kPa左右為宜，采取在1號、2號風(fēng)箱的導(dǎo)氣管安裝電控閥門進行風(fēng)量控制，以實現(xiàn)低負(fù)壓點火作業(yè)。但由于 1號、2號風(fēng)箱處于燒結(jié)過程的最前端，機上料層中部分松散的細(xì)顆粒物料會被吸入導(dǎo)氣管，在散料高速沖刷作用下，電控閥門的閥芯極易磨損，從而失去調(diào)節(jié)負(fù)壓的作用。技術(shù)人員曾嘗試通過將導(dǎo)氣管彎頭改向以實現(xiàn)風(fēng)和散料的分離，未有明顯效果。為規(guī)避上述問題，對燒結(jié) 1號、2號、3號風(fēng)箱進行系統(tǒng)改造，低負(fù)壓點火改造示意圖見圖3。將1號、2號風(fēng)箱的導(dǎo)氣管及2號風(fēng)箱與3號風(fēng)箱之間的隔風(fēng)板割除，3號風(fēng)箱與 4號風(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，增加隔風(fēng)板的耐磨性能，減弱其他風(fēng)箱對 3號風(fēng)箱內(nèi)部負(fù)壓的影響；同時在 1號、2號風(fēng)箱被割除導(dǎo)氣管的位置安裝自動卸灰閥。

燒結(jié)生產(chǎn)過程中，因1號、2號風(fēng)箱與3號風(fēng)箱有一定距離，且 3個風(fēng)箱內(nèi)部風(fēng)量皆由 3號導(dǎo)氣管提供，因此1號、2號風(fēng)箱負(fù)壓較低。現(xiàn)場實測：1號、2號風(fēng)箱處負(fù)壓分別為5kPa、6kPa，滿足低負(fù)壓點火的工藝需要，落入 1號、2號風(fēng)箱內(nèi)的散料經(jīng)由自動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題。

2.4 輥式布料器分區(qū)控制

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

3 改造成效

2023年4～7月對1號360m² 燒結(jié)機進行技術(shù)改造，統(tǒng)計 2023年 1～3月（改造前）和 2023年 8～10月（改造后）的點火煤氣消耗和產(chǎn)品質(zhì)量，改造前后指標(biāo)對比見表 1所示。表 1顯示：燒結(jié)點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，降耗工作取得顯著成效。

4 結(jié) 論

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

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

3） 通過“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、點火效果不佳、點火負(fù)壓大、偏析布料難以控制等問題，在提質(zhì)降耗方面取得顯著成效，產(chǎn)線點火煤氣消耗和內(nèi)返礦率分別降低1.31m³ /t和4.47百分點。

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