孫東，高建安，唐斌

（石橫特鋼集團(tuán)有限公司煉鐵廠，山東肥城271612）

摘要：石橫特鋼通過(guò)改造點(diǎn)火器及轉(zhuǎn)爐煤氣管網(wǎng)設(shè)備，確定最佳空煤比、點(diǎn)火溫度、點(diǎn)火時(shí)間、點(diǎn)火負(fù)壓等控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐煤氣代替高爐煤氣用于燒結(jié)點(diǎn)火。采取穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐煤氣熱值和壓力、低負(fù)壓點(diǎn)火、厚料層燒結(jié)等工藝技術(shù)措施，降低了煤氣消耗。改造后燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)提高0.05 t（/ m²·h），成礦率提高2.6%，固體燃料消耗降低1.5 kg/t，電耗降低1.0 kWh/t，轉(zhuǎn)爐煤氣單耗約20 m³/t。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)點(diǎn)火；轉(zhuǎn)爐煤氣；點(diǎn)火器；低負(fù)壓；空煤比

1 前言

燒結(jié)點(diǎn)火是燒結(jié)生產(chǎn)工藝的重要環(huán)節(jié)之一，點(diǎn)火好壞不僅關(guān)系到能否提供適宜的點(diǎn)火溫度，而且直接影響燒結(jié)礦質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)^［1-2］。常用的點(diǎn)火燃料為高爐煤氣或焦?fàn)t煤氣，其中焦?fàn)t煤氣點(diǎn)火最好，高爐煤氣點(diǎn)火一般，極少使用轉(zhuǎn)爐煤氣。

石橫特鋼現(xiàn)有燒結(jié)機(jī)3 臺(tái)，均采用高爐煤氣點(diǎn)火，高爐煤氣來(lái)源于兩座1 080 m³高爐和1 座450 m³高爐。高爐煤氣除供3 臺(tái)燒結(jié)機(jī)使用外，還供熱風(fēng)爐、鍋爐、軋鋼加熱爐等工序使用。因用戶多，高爐煤氣壓力波動(dòng)大，點(diǎn)火溫度不穩(wěn)定，3 臺(tái)燒結(jié)機(jī)受此影響點(diǎn)火質(zhì)量一般，主要體現(xiàn)在：礦層表面顏色黃有生料，環(huán)冷機(jī)揚(yáng)塵，燒結(jié)返粉率高，成品礦質(zhì)量變差等。雖然采取減小料批、提高料層厚度、降低燒結(jié)機(jī)速、延長(zhǎng)點(diǎn)火時(shí)間等措施，但點(diǎn)火質(zhì)量仍改善不明顯。石橫特鋼根據(jù)公司煤氣資源現(xiàn)狀，在現(xiàn)有焦?fàn)t煤氣稀缺，轉(zhuǎn)爐煤氣富余，高爐煤氣因用戶多、壓力波動(dòng)大不利于燒結(jié)點(diǎn)火穩(wěn)定的背景下，進(jìn)行工藝創(chuàng)新，選用轉(zhuǎn)爐煤氣代替高爐煤氣作為燒結(jié)點(diǎn)火燃料進(jìn)行試驗(yàn)，取得了較好的效果。

2 工藝創(chuàng)新思路和方案

2.1 工藝創(chuàng)新思路

1）對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣燒結(jié)點(diǎn)火可行性進(jìn)行分析論證，在確保安全、能提高點(diǎn)火質(zhì)量和降低煤氣消耗的原則下制定點(diǎn)火器改造方案。確定適合轉(zhuǎn)爐煤氣燒結(jié)點(diǎn)火的燃燒器。

2）根據(jù)煤氣資源現(xiàn)狀及現(xiàn)有煤氣管網(wǎng)制定轉(zhuǎn)爐煤氣燒結(jié)點(diǎn)火改造方案。

3）根據(jù)轉(zhuǎn)爐煤氣使用標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備操作要求，制定生產(chǎn)工藝、安全技術(shù)規(guī)程，確保使用轉(zhuǎn)爐煤氣后生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4）轉(zhuǎn)爐煤氣燒結(jié)點(diǎn)火實(shí)踐驗(yàn)證。

2.2 點(diǎn)火器改造

1）點(diǎn)火器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。新點(diǎn)火爐采用雙斜交叉燒嘴直接點(diǎn)火，燒嘴由兩排增加至3 排，空氣煤氣管道直徑由原來(lái)的125 mm 分別改為80 mm、60mm。新點(diǎn)火器具有以下優(yōu)點(diǎn)：燒嘴流股混合好，火焰短；火焰帶寬度適中，溫度均勻；有利于空煤比的調(diào)整，煤氣燃燒充分。

2）點(diǎn)火器主要性能：點(diǎn)火溫度（1 150±50）℃；點(diǎn)火時(shí)間60～90 s；點(diǎn)火爐煤氣消耗量4 500 m³/h，空氣消耗量7 766～9 500 m³/h；點(diǎn)火煤氣單耗20 m³/t。

2.3 轉(zhuǎn)爐煤氣管網(wǎng)設(shè)備改造

本著少投資、見(jiàn)效快的原則，對(duì)現(xiàn)有管網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行分類、質(zhì)量檢測(cè)和滿足工藝要求后利舊，節(jié)省設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用。

1）轉(zhuǎn)爐煤氣管道選擇。按轉(zhuǎn)爐煤氣熱值6 490kJ/Nm³、高爐煤氣熱值3 266 kJ/Nm³折算，點(diǎn)火爐轉(zhuǎn)爐煤氣耗量約為5 000～6 000 Nm³/h（為高爐煤氣的1/2），聯(lián)通管道管徑按煤氣流量7 000 Nm³/h 選為DN600，原進(jìn)入3#燒結(jié)系統(tǒng)的煤氣管道和閥門滿足流量要求，可以利用。

2）轉(zhuǎn)爐煤氣管道建設(shè)。自東西廠區(qū)轉(zhuǎn)爐煤氣DN600 聯(lián)網(wǎng)主管開(kāi)DN600 三通引出，新增管道約25 m 鋪設(shè)至現(xiàn)有3#燒結(jié)高爐煤氣閥組平臺(tái)北側(cè)，與閥組東側(cè)DN700 高爐煤氣管道對(duì)口；管道加裝閥組1 套（含蝶閥、盲板閥、放散閥與放散管等），平臺(tái)向北延伸1.5 m。

2.4 點(diǎn)火工藝及安全操作要領(lǐng)

1）對(duì)涉煤氣崗位操作人員進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煤氣知識(shí)及相關(guān)操作的培訓(xùn)，經(jīng)考試合格后才允許上崗。2）點(diǎn)火爐設(shè)有煤氣低壓及空氣低壓報(bào)警，煤氣低壓及空氣低壓時(shí)自動(dòng)快速切斷煤氣。3）轉(zhuǎn)爐煤氣不經(jīng)預(yù)熱爐直接由旁通管道進(jìn)入點(diǎn)火爐，原高爐煤氣雙預(yù)熱爐采用盲板堵死，避免預(yù)熱爐泄露煤氣的可能。4）在點(diǎn)火爐上層作業(yè)平臺(tái)增加1 臺(tái)固定式一氧化碳檢測(cè)報(bào)警儀和1 臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)煤氣報(bào)警檢測(cè)，如有泄漏能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理。5）轉(zhuǎn)爐煤氣管網(wǎng)點(diǎn)檢由1 次/h 改為2 次/h，加強(qiáng)巡檢，消除隱患。6）煤氣水封保持水封高度和溢流現(xiàn)象。7）設(shè)備及附屬設(shè)施準(zhǔn)備到位，人員安全培訓(xùn)合格后，利用檢修作業(yè)切斷高爐煤氣并用盲板隔離，同時(shí)成功引入轉(zhuǎn)爐煤氣。

由于設(shè)備改造、工藝及安全技術(shù)措施到位，引轉(zhuǎn)爐煤氣點(diǎn)火實(shí)施順利，整個(gè)改造過(guò)程安全事故為0。

3 降低轉(zhuǎn)爐煤氣消耗的措施

3.1 穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐煤氣熱值和壓力

3#燒結(jié)機(jī)使用轉(zhuǎn)爐煤氣之初，受轉(zhuǎn)爐煤氣工藝的階段性和波動(dòng)性特征影響，熱值波動(dòng)較大，生產(chǎn)中不得不頻繁調(diào)整配風(fēng)，對(duì)點(diǎn)火溫度穩(wěn)定及均勻性帶來(lái)嚴(yán)重影響，加之崗位人員對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣點(diǎn)火工藝的操作缺乏經(jīng)驗(yàn)，造成投產(chǎn)后一段時(shí)間內(nèi)點(diǎn)火能耗偏高。為消除轉(zhuǎn)爐煤氣熱值和壓力波動(dòng)，協(xié)調(diào)公司有關(guān)部門對(duì)全公司轉(zhuǎn)爐煤氣平衡進(jìn)行調(diào)整，確立以保燒結(jié)生產(chǎn)為主，鍋爐、軋鋼加熱爐等轉(zhuǎn)爐煤氣用戶在轉(zhuǎn)爐煤氣不足時(shí)采用高爐煤氣補(bǔ)充。另外，在燒結(jié)點(diǎn)火器增加穩(wěn)壓閥和流量調(diào)節(jié)閥，當(dāng)煤氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)煤氣壓力，始終保證轉(zhuǎn)爐煤氣壓力穩(wěn)定在8～11 kPa。通過(guò)這兩項(xiàng)措施，改善了燒結(jié)用轉(zhuǎn)爐煤氣供應(yīng)條件，基本上杜絕了正常生產(chǎn)時(shí)煤氣發(fā)熱值及壓力大幅波動(dòng)的現(xiàn)象，小幅波動(dòng)的次數(shù)也大大減少，有利于點(diǎn)火爐操作控制，為節(jié)能降耗創(chuàng)造了條件。

3.2 低負(fù)壓點(diǎn)火

試驗(yàn)證明，點(diǎn)火器爐膛壓力保持微負(fù)壓狀態(tài)時(shí)點(diǎn)火效果最好^［2］，主要采取降低點(diǎn)火器下部風(fēng)箱的負(fù)壓來(lái)降低爐膛負(fù)壓，實(shí)現(xiàn)低負(fù)壓點(diǎn)火，既能保證點(diǎn)火深度，又不至于熱量被迅速抽走。通過(guò)調(diào)整點(diǎn)火器下1#～3#風(fēng)箱閥門開(kāi)度來(lái)控制點(diǎn)火負(fù)壓，1#～3#風(fēng)箱閘板相對(duì)開(kāi)度分別按30%、50%、20%控制，另外，在保溫段爐頂增設(shè)導(dǎo)風(fēng)裝置。通過(guò)以上措施，點(diǎn)火真空度控制在-4～0 kPa。

3.3 厚料層燒結(jié)

燒結(jié)料層厚度的提高，一是縮短了料面與點(diǎn)火器的距離，保證火焰長(zhǎng)度在500～550 mm，火焰在此范圍內(nèi)溫度達(dá)到最高，則可以減少煤氣用量；二是在透氣性一定的條件下，料層提高會(huì)使阻力增加，為保證燒透與結(jié)晶時(shí)間，必然放慢臺(tái)車速度，相應(yīng)增加了點(diǎn)火時(shí)間，點(diǎn)火熱量增加，才能在減少煤氣用量的情況下保證點(diǎn)火強(qiáng)度。

3.4 控制合理的點(diǎn)火溫度、空煤比

點(diǎn)火溫度過(guò)高，燒結(jié)料表層易出現(xiàn)過(guò)熔現(xiàn)象，既惡化了料層的透氣性，又使表層燒結(jié)礦變脆，其結(jié)果造成煤氣單耗高及影響燒結(jié)過(guò)程的均勻性，從而影響燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量^［3］。經(jīng)多次反復(fù)摸索調(diào)整，控制點(diǎn)火爐爐膛負(fù)壓在-4～0 kPa，點(diǎn)火溫度（1 100±50）℃，轉(zhuǎn)爐煤氣空煤比（1.3～1.5）∶1，能提高煤氣燃燒利用率，在保證點(diǎn)火強(qiáng)度情況下杜絕了燒結(jié)料層被高負(fù)壓抽風(fēng)壓實(shí)影響透氣性和點(diǎn)火料面過(guò)熔的發(fā)生，減少表面返礦，提高成礦率和燒結(jié)礦強(qiáng)度，降低了煤氣消耗。

3.5 定期維護(hù)點(diǎn)火器

因轉(zhuǎn)爐煤氣含少量焦油以及含塵量高，容易造成點(diǎn)火器燒嘴及管道堵塞。為保證點(diǎn)火器的使用性能，需定期對(duì)煤氣管道低洼部位、彎管等進(jìn)行排查，利用檢修機(jī)會(huì)進(jìn)行檢查清理。

4 改造后生產(chǎn)情況

4.1 燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)

改造前后燒結(jié)原料結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定（見(jiàn)表1），混合料水分7.5%～7.8%，料溫＞65 ℃，焦粉及無(wú)煙煤粒度-3 mm 比例在70%～75%，布料厚度650～680mm，燒結(jié)終點(diǎn)溫度350～380 ℃，燒結(jié)礦堿度1.85，MgO 含量2.3%，自循環(huán)返礦平衡配加。

4.2 生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)控制

經(jīng)長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐，助燃空氣、高爐煤氣適宜的體積比例為（0.9～1）∶1。改用轉(zhuǎn)爐煤氣后，前期火焰較長(zhǎng)，點(diǎn)火溫度達(dá)1 250 ℃，料層表面過(guò)融，出現(xiàn)板結(jié)，冷卻后形成硬殼表層，燒結(jié)礦強(qiáng)度變差。采取逐步降低煤氣流量和調(diào)整空煤比后，點(diǎn)火溫度降低至1 100 ℃，同時(shí)點(diǎn)火爐下方1#～3#風(fēng)箱閘板相對(duì)開(kāi)度分別按30%、50%、20%控制，點(diǎn)火真空度控制在-4～0 kPa。經(jīng)過(guò)幾天的摸索，點(diǎn)火溫度控制在1 100～1 150 ℃，火焰長(zhǎng)度控制向臺(tái)車外側(cè)略往外撲為適宜，火焰呈黃白亮色，此時(shí)點(diǎn)火質(zhì)量達(dá)到最佳，料層表面過(guò)融現(xiàn)象得到改善，燒結(jié)成礦率指標(biāo)達(dá)到歷史最好水平。經(jīng)改造后半年多的實(shí)踐，助燃空氣、轉(zhuǎn)爐煤氣適宜的體積比例為（1.3～1.5）∶1。改造前后點(diǎn)火爐性能參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表2。

4.3 改造效果

燒結(jié)系統(tǒng)由高爐煤氣點(diǎn)火改為轉(zhuǎn)爐煤氣點(diǎn)火后，點(diǎn)火溫度明顯提高，臺(tái)車料面呈深褐色，表面生料減少，自返礦比例降低。改造前后燒結(jié)系統(tǒng)主要參數(shù)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表3。

改造后燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)提高0.05 t（/ m²·h），成礦率提高2.6%，固體燃料消耗降低1.5 kg/t，電耗降低1.0 kWh/t，轉(zhuǎn)爐煤氣單耗約20 m³/t。同時(shí)，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度及粒度分級(jí)得到改善，有利于高爐的穩(wěn)定順行；平衡了各種煤氣的使用，減少了總煤氣放散量，環(huán)保效益顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

轉(zhuǎn)爐煤氣燒結(jié)點(diǎn)火工藝在石橫特鋼3#燒結(jié)系統(tǒng)應(yīng)用4 a 以來(lái)，通過(guò)在燒結(jié)點(diǎn)火器前端煤氣管道增加穩(wěn)壓閥和流量調(diào)節(jié)閥，始終保證轉(zhuǎn)爐煤氣壓力穩(wěn)定在8～11 kPa；通過(guò)采取低負(fù)壓點(diǎn)火、厚料層燒結(jié)、優(yōu)化操作制度等技術(shù)措施，降低了轉(zhuǎn)爐煤氣點(diǎn)火消耗。轉(zhuǎn)爐煤氣點(diǎn)火工藝趨于成熟，燒結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯提升，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

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