低负压点火技术在韶钢烧结的研究及应用

李建东+李圭文

摘要：烧结生产的点火炉工艺主要涉及点火炉负压，点火温度及点火均匀性三项技术参数。本文从点火强度入手，通过对利用负压点火技术的研究，达到在烧结生产过程中实现节能降耗的效果。

关键词：低负压；点火；研究

1 概述

烧结生产的点火炉工艺是把烧结混合料中的固体燃料（焦粉或煤粉）点燃，使它在抽风的作用下激烈燃烧产生高温，使烧结过程得以顺利地自上而下地进行，这与吸烟把香烟点着抽燃的道理相似。在点火的同时，也把表层20mm～40mm厚的混合料加热到半熔化状态而互相粘结，冷却后具有一定的强度表层的烧结矿，这些过程的产生和发展都受着点火工艺制度的影响，主要涉及点火炉负压、点火温度及点火均匀性三项技术参数。我厂使用的双斜式点火保温炉采用全自动控制技术，能够实现均匀点火、点火温度的最佳控制。

2 必要性

研究表明，随着点火器区域下风箱的抽风压力（1#、2#风箱的负压）的变化，点火器内的温度和烧结矿的转鼓强度也发生了较大变化，其主要原因是在风箱负压作用下，会使刚铺到烧结机台车上的松散混合料产生收缩，负压越高，收缩越大，使料层变得致密，降低了料层透气性，因而也影响了料层中燃烧带的发展和迁移，料层的成矿反应受到影响。高的点火负压会使煤气中未燃烧的可燃成分与高温废气一起快速地通过料层，停留时间短，降低了热利用率。降低点火负压可以降低点火器周围冷空气的渗入量，提高炉膛温度，减少烧结机头部漏风，同时能改善台车边缘点火效果。

3 研究及改造内容

点火阶段料层表层内达到的温度水平是外部供热和固体燃料燃烧热共同作用的结果。因此，为了使料层表层内达到所要求的温度和保证燃烧带沿料层高度正常的下移速度，必须在烧结过程一开始就要为料层表层内燃料的燃烧创造条件，因此，必须研究点火器内气相的压力和点火器下风箱的负压。

在研究点火供热强度时，得出如下关系式：

式中，I——点火供热强度，KJ/m2.min；

η——点火器热效率，%；

Q1——煤气低热值，KJ/m3煤气；

V1——烧结机台车运行速度，m/min；

Vn——点火煤气完全燃烧产物量，Nm3/Nm3；

L0——煤气燃烧空气需要量，Nm3/Nm3；

α——空气过剩系数。

当料层透气性好时抽风速度就大。由公式可以看出，点火供热强度与料层透气性成正比，而与点火器内燃料燃烧废气量（即分母中两项之和）成反比。为了避免由外界向点火器内渗入冷空气和由点火器泄出点火废气，点火废气量应与同一时间内料层中抽过的气流量相等。也就是点火器的静压应保持为零。从公式中看出，此时供热量强度最大。当抽风速度继续增大时，将会抽入大量冷空气，点火温度反而下降。研究表明，随着点火器下风箱负压的变化，点火器内的温度和烧结矿的转鼓强度也发生了很大变化。其主要原因是在风箱负压作用下，料层产生了不均匀收缩，负压越高，料层收缩就越大，上部料将下部料层压实，降低了料层透气性，因而也影响了料层中燃烧带的发展和迁移，料层的成矿反应受到影响。为此我们对现场实施以下几个方面的改造：

（1）由于在实际的生产过程中，不同的料堆及料堆头部、中部、尾部的混合料透气性存在差异，我们通过比较及研究，为了防止点火器内压力变化太大，对于1#、2#风箱阀门开启角度采用PID调节控制，控制1#、2#风箱负压，使点火器内的压力控制在-5Pa左右。

（2）由于1#、2#风箱散料较多，且风箱翻板为百叶式，长时间处于小角度的开度容易造成积料，堵死风箱，故要求每班定时全开1#、2#风箱翻板放料1分钟。

（3）當1#、2#风箱出现堵料而造成风箱翻板无法开启，我们在阀体的下方设计安装了一个放料管，为1#、2#风箱堵料无法开启翻板，则将放料管打开，积料沿着放料管排出，且同时慢慢开启1#、2#风箱翻板，全开时则关闭放料管，这样即将风箱内积料清空。

（4）为了减少1#、2#风箱堵料的机率，我们还在1#、2#风箱上部安装了仓壁振动器，将其与风箱翻板的执行机构连销，当翻板开到一定的角度后即开启振动器，使得风箱及翻板上的积料、悬料能顺利放出。

（5）1#、2#、3#风箱之间串风非常严重，于是我们在1#、2#、3#风箱之间设计安装多个隔断防止串风，使火焰形状由“J”形改善为“八”形，并降低了烧结机头部的漏风率。

4 效果分析

实施低负压点火前后烧结矿点火煤气单耗见表1，烧结矿台时产量见表2。由表1知，实施低负压点火后混合煤气实物单耗由 0.074GJ/t降低至0.062GJ/t，降低了0.012GJ/t。由表2 知，烧结矿台时产量由440t/h提高到507t/h，提高了67t/h。

5 效益分析

5.1 直接效益

5.1.1 提高产量创效益

烧结机生产每增产1t可降低固定费用8元，烧结机日历作业率95%，烧结机台时产量增加67t/（h﹒台）则可创效益：

67×24×365×95%×8×2=892.12 万元/年

5.1.2 节约点火煤气创效益

按混合煤气价格25元/GJ，两台烧结机年产烧结矿780万吨计，年创效益：0.012×25×780=234 万元/年。

5.1.3 减少碳排放创效益。

目前国际市场每吨碳减排的价格约15欧元，折合人民币139.2元。根据专家统计，节约1㎏标准煤=减排2.493㎏“二氧化碳”=减排0.68㎏“碳”。实施低负压点火技术后煤气的实物消耗降低了0.037GJ/t，折合标准煤消耗降低了1.258㎏标准煤/t，减少碳排放量约0.86㎏/t。两台大烧结机年产烧结矿按780万吨，则碳减排为：7800000×0.86/1000=6708t，年创效益为：6708×139.2=93.38万元/年。

5.1.4 实施期间花费设备费约2.2万元，材料费1万元，维修人工费约1.1万元，小计约4.3万元。

直接效益为：892.12+234+93.38-4.3=1215.2万元/年

5.2 间接效益

由于低负压点火技术应用，每年可多产烧结矿为：67×24×365×95%×2=1115148t。从集团公司降成本的大局考虑，多生产一吨烧结矿可减少使用一吨球团矿，现在一吨烧结矿的价格最少比一吨球团矿少10元，可创间接效益为：10元/t×1115148t =1115.148万元/年。endprint