吴国江 闫锁山
（常熟市龙腾特种钢有限公司 烧结分厂）
摘要: 本文主要介绍烧结分厂2*180㎡烧结机通过空煤气预热、点火装置提升、安装微负压点火装置，降低炉膛负压，自动控制调整等措施，提高烧结煤气利用，使燃料充分燃烧，从而降低煤气消耗，提升烧结低碳发展的生产实践。
关键词：烧结；煤气；预热炉、微负压；自动控制；消耗
1 前言
龙腾特钢烧结分厂1号180m2烧结机投产于2011年，2号180m2 烧结机投产于2014年，双机具备年产烧结矿400万吨，能够充分满足炼铁高炉用料需求。
烧结生产以风为纲，其原理是通过料面点火，继而在抽风作用下风力透过料面自上而下运行带动火焰向下逐步深入，所以台车上的原料必须具备一定的透气性，而这个首要条件是由点火完毕之前的工艺干预决定的。如果初始负压过高，空煤气温度低、点火装置耗能高、参数调整差，不仅会造成煤气的浪费，更重要的是过大的风量会将原料颗粒间隙的空气瞬间抽空，使料层紧缩压实，合理的料层透气性受到破坏，最终制约烧结机煤气消耗和产能的发挥。
“双减排”是企业履行经济责任、政治责任、社会责任的重要体现，也是企业挖潜增效，提高经济效益的必要手段。而烧结煤气消耗指标就是烧结工序能耗中的一个重要环节，它在工序能耗中所占比例达到11%左右。在2015年之前，180m2烧结机点火用高炉煤气消耗指标长期在70m3/t以上，煤气消耗量居高不下成为重点要攻关研究的课题。因此在降低烧结工序煤气消耗上龙腾特钢烧结分厂也持续将烧结理论与现场实际设备和科技进步发展相结合，持续落实降低烧结工序煤气消耗措施、持续开展行业提升和科技创新。截止目前，实现了烧结工序煤气消耗26m3/t。
2 空煤气预热的辅助提升
2.1提升目的
冷煤气是低温度煤气，一般为常温。由于高炉煤气热值太低,其正常燃烧温度远远满足不了烧结生产对点火温度1100±50℃的要求，为了达到生产需求就要牺牲煤气消耗而达正常烧结所需要的点火及燃烧温度，这就需要将高炉煤气本身和助燃空气均预热后进行点火,以满足生产的要求。
高炉煤气不能直接用于烧结点火的技术关键在于燃烧温度过低，不能满足铁矿石烧结温度的要求。高炉煤气的热值随着高炉新技术的采用，其热值已降至720Kcal/NM3，不预热的高炉煤气根据热值高低,理论燃烧温度只有1100-1230℃左右，可以达到的炉温只有870-950℃左右，远远满足不了1100℃左右点火温度的实际要求。这就是过去国内外烧结点火炉都采用热值为1800～4200Kcal/ M3的混合煤气和焦炉煤气的原因。为提高燃气的燃烧温度，固然可以采用富氧燃烧等措施，但最经济的方式还是将高炉煤气和助燃空气进行预热提高高炉煤气和助燃空气的温度最为有效。当煤气和空气预热温度分别为100～300℃和200～400℃时，煤气的理论燃烧温度可达到1640℃，相应炉温可以达到1100℃左右，从而满足了烧结点火炉的点火温度和点火时间要求。
2.2 项目实施
在充分肯定和评估空煤气预热效果之后，烧结分厂利用现有场地，组织对外的企业对标和预热效果及效益评定后，组建项目投入及实施，先后安装两台煤气空气双预热炉，采用先进的工艺和技术提升了空煤气的预热温度及能力和降低煤气消耗的效果。
2.3预热系统改造后，空气温度由30℃左右上升至300℃左右，煤气温度由30℃左右上升至100℃左右，达到了预期目标，提高了煤气燃烧热值和较少煤气消耗，能够降低煤气消耗量在10m³/t左右。
2.4在原有双预热的基础上2020烧结分厂大修又在现有二期180㎡烧结机卧式空煤气双预热炉进行扩容改造，提升预热效果及燃烧效率和降低煤气消耗。
3 点火燃烧系统升级提升
3.1技术要点
烧结点火过程的热交换是个非常复杂的过程，影响的因素很多。目前，世界各国使用的烧结点火炉有两种点火方式。一种是利用燃烧的高温火焰直接点燃混合料。另一种是把点火炉当作燃烧室，借助燃烧室的高温气氛来点燃混合料。近几年来，世界主要发达工业国家多采用高温火焰瞬时直接点火，厚料层操作这一先进的新技术。
3.2技术推进
烧结分厂通过对标、调研及考察和推进实施了高炉煤气空气双预热烧结的一种高效烧结点火器，是目前比较先进的节能点火炉之一。其原理是利用燃烧的高温火焰直接冲击烧结混合料，实现瞬时点火。其火焰在台车宽度方向上呈幕帘状，具有温度分布均匀、点火时间短、煤气能源消耗低等特点。
3.3技术成果
通过烧结点火燃烧系统的节能改造，烧结煤气消耗水平能够平均下降10m³/t左右
4 微负压点火及相关改造
4.1 微负压可行性分析
烧结分厂持续秉承对标行业先进技术和工艺的理念，持续保持烧结业内中的提升工作。在充分掌握微负压点火技术的同时推动项目的立项和实施。
微负压点火其主要理论是基于烧结气体动力学而来，实际措施主要是通过对点火炉下方的1#~3#风箱风量和负压的合理分配、控制使点火炉内部形成-10~-50pa的微负压。点火负压过低，点火炉火焰内收，冷空气从点火炉四周吸入，降低炉膛温度，台车两侧点火效果差；点火燃料的可燃成分过早地被吸入料层，表层点火热量不足，抽入过多风量破坏原始料层透气性，增加料层阻力，增加进入风箱支管的灰量。点火负压过高，点火炉火焰外扑(向台车外扩散)，点火炉的燃烧产物不能全部抽入料层，浪费能源，且烧损台车栏板。
4.1.2 微负压装置改造及成果
通过烧结分厂全方位的技术交流及增设微负压调整装置，实现风料分离，全程稳定了点火负压控制，较大程度的降低煤气消耗指标，达到了既定改造项目效益的实现。
4.2点火器下风箱间隔板进行改造提升
4.2.1改造推进：烧结分厂在深入研究降低煤气消耗过程中，通过现场跟踪及推演点火效果和燃烧状态，又逐步推进采用浮动式风箱隔板代替原有的隔板，利用弹性原理使密封时刻紧贴台车体底部，使1#~3#风箱各自分离形成独立风箱，实现了风箱之间不串风、不漏风，在改善整体密封效果的同时有效实现风门、风量和负压的独立精准控制，从细节组织、挖潜改造和布局优化上进一步提升降耗空间。
4.2.2改造实施后效果
改造前，烧结前3号风箱与后部风箱之间存在风量分配上的互串影响，前3号风箱负压与后部风箱负压之间差别不大。改造后，前1-3号炉膛负压由前期的-12kPa左右，达到-4kPa，-5kPa，-6kPa，达到微负压状态下而进一步降低煤气消耗。
5 煤气空气自动调节系统升级
关于烧结空煤气自动调节上，烧结分厂主动提升自动化程序的推陈更新和研究开发，打破常规通过人员手动操作现场调节煤气及空气调节阀开度，以达到符合生产实际需求的点火温度的操作模式。通过优秀技能人才程序编制、设置，设定空煤气的调整比例，部分实现按比例自动调整空煤气使用，也减少了人为控制上的煤气消耗，提升了煤气消耗向智能化管控的思路和方向。
6 烧结边缘效应的控制的辅助降耗
6.1 影响因素
烧结“边缘效应”，即烧结机台车两侧的漏风和物料的偏析影响烧结矿的产质量。另一方面，烧结边缘效应差，也涉及点火炉热值浪费，边缘点火差会增加煤气用量，提高点火温度，提高煤气消耗。
6.2改进措施
烧结分厂采取多种形式组合抑制烧结边缘效应问题。一是调整进入混合料仓梭式布料小车两边换向时间，控制两侧物料偏析问题。二是通过烧结机铺底料两侧控制边缘不铺底，达到抑制边缘效应的目的。三是采用烧结机布料两侧增加物料压辊，提高物料厚实程度。四是采用烧结机台车两侧加盲弊条封堵，减少和抑制边缘效应问题。
6.3 控制效果
通过多种形式烧结边缘效应的抑制，也从热工上减少了热量流失，提高了煤气燃烧效率和利用率，辅助降低了煤气消耗。
7 结语
1、通过烧结分厂持续工艺装备的优化及提升和优质的管理控制，烧结煤气消耗指标得到较大提升和进步。
2、目前行业烧结工序高炉煤气消耗平均指标在44m3/t，龙腾特钢烧结分厂煤气消耗水平在26m3/t，处于行业领先水平，按照每立方煤气折算0.107kgce/t，吨矿节约标煤0.856kgce/t。
3、按照龙腾特钢烧结分厂年产烧结矿400万吨的产能状况，对比行业平均高炉煤气消耗指标，吨矿下降煤气消耗8m3/t，折算年度减少碳排放27139.62吨。
4、在脱销煤气消耗领域，龙腾特钢低温脱销煤气消耗对比行业及周边企业平均下降12m3/t，按照公司烧结产能，折算年度减少碳排放40704吨。
参考文献
[1] 山西兴达科技出版《现代烧结生产实用技术》冯二莲 李飞 刘继强 编著2018.9
[2] 冶金工业出版社《铁矿石烧结生产实用技术》许满兴 何国强 张天启 廖继勇 编著；2019.8