李东升，郭恺熙，刘慧敏，朱梦飞，向小平，黎建军

（柳州钢铁股份有限公司，广西 柳州 505001）

摘 要：对柳钢1号360m² 烧结机点火能耗偏高的原因进行了分析，并针对性地提出技术改造措施。通过开展提高烧结料层厚度、新型点火器改造、优化低负压点火装置、改进烧结分级布料设施等多项技术改造，实现产线点火煤气消耗和内返矿率分别降低1.31m³ /t和4.47百分点，取得了显著的经济效益。

关键词：点火能耗；厚料层；点火器；低负压

近年来，钢铁工业通过结构调整和技术升级，在节能降耗方面已取得了长足进步，但随着钢材市场的供需失衡和企业利润缩减，钢铁企业面临的成本竞争加剧，可持续发展面临更严峻的资源、能源等挑战^［1］ 。因此，节能降耗对于提高企业竞争力和企业可持续发展来说，具有非常重要的意义^［2］ 。烧结是钢铁生产长流程中的一个原料准备环节，具有高能耗和高污染的特点。据统计烧结工序的能耗占钢铁行业总能耗的11%～16%^［3-4］ ，其中煤气消耗约占总能耗的6%～8%，学者们针对降低煤气消耗开展了相关研究工作，王召河^［5］ 等通过采取低水厚料层烧结、低负压点火技术等措施降低烧结煤气消耗，取得明显效果；周丹^［6］ 等提出了一种双预热点火系统双炉能耗寻优方法，优化分配通入点火炉炉膛内的点火煤气目标流量和预热炉供热所需的预热煤气目标流量，从而降低煤气消耗总和；冯齐^［7］ 等采取强化点火操作，根据热值变化自动调节空燃比，有效降低烧结煤气消耗。本文主要针对柳钢1号360m² 烧结机在降低煤气消耗方面所做的改造措施进行阐述，对其应用效果进行分析，以期为同行提供技术参考。

1 现状分析

1.1 料层厚度偏低

1号 360m² 烧结机台车栏板高度为 750mm，生产时布料厚度受栏板高度限制，当布料厚度超过 750mm时台车两侧料层容易崩塌散落，若提高台车栏板高度则需对烧结机头尾星轮和单辊进行大规模改造，因此通过优化布料设备来提高料层是小规模改造之首选。

1.2 点火效果不佳

1号 360m² 烧结机采用幕帘式点火炉，因所用焦炉煤气含有焦油、结晶萘等物质，易造成煤气连通胶管堵塞，在生产中堵塞点会出现点火效果差甚至未点燃的现象；同时幕帘式烧嘴的火焰较分散，两排烧嘴间间隔较大，煤气燃烧热未得到充分利用。

1.3 点火负压大

烧结点火就是向机上物料提供足够的热源，将混合料表层的固体燃料点燃，在抽风作用下，使烧结过程自下而上进行。一般点火器下方对应的 1号、2号风箱负压即为点火段负压，当负压过高时，从点火炉周围吸入大量的冷风带走部分热量，且有部分煤气来不及充分燃烧便被抽走，导致点火效果不佳，同时也造成煤气耗上升。1号360m² 烧结机点火炉膛下方导气管与大烟道连通，管内电动阀受负压抽风携带物料所冲刷，极易磨损后失去调节功效，且生产时点火负压高达 12～14kPa，造成部分煤气来不及燃烧便因负压作用被抽走，引起煤气耗偏高。

1.4 辊式布料不易控制

辊式布料器是实现偏析布料的关键设备，1号360m² 烧结机所用的七辊布料器采取的是七辊同调方式，在使用中存在调节难度大，筛分效果差，从而引起布料偏析效果不佳，料面表层大颗粒物料较多，为保证点火效果消耗更多煤气。

2 降低点火能耗的主要措施

2.1 提高料层厚度

烧结机台车栏板设计高度是 750mm，在不提高栏板高度的前提下，要实现烧结料层厚度的提升，必须保证台车边缘料层不散落。为此对台车料面平料装置进行优化，烧结机台车料面新型平料装置示意图见图 1。平料装置由三部分组成，第 1部分为主平料器，其中部为水平结构，两侧呈圆弧形倒角状，底脚水平外伸50mm，主平料器垂直高度可调，圆弧倒角底部与上部水平梁距离60mm，为防止平料器与烧结机台车发生碰撞，平料器两侧边缘与台车栏板各留有 50mm距离；第 2部分为台车边缘压料器，压料器主要由丝杆、丝母及压块组成，丝母固定，压块固定在丝杆底部，压块可随丝杆沿垂直方向升降，压块宽 80mm，紧邻主平料器底脚；第 3部分为台车边缘挡料器，斜置于台车栏板上部，阻挡混合料外溢。生产过程中，载有混合料的台车经过平料装置时，主平料器的圆弧倒角将大部分混合料挤压至水平段刮平，落在主平料器外侧的混合料，在边缘压料器和挡料器的共同作用下被压实成不易散落的水平料面。烧结料面整体近似于“几”形，确保了物料不外溢，点火不塌方，实现料层高度的有效提升。

2.2 新型点火器改造

针对现有点火保温炉存在的易堵塞、点火效果不佳等诸多问题，利用产线技改契机将幕帘式点火炉整体更换为双斜式点火炉，选用套筒式烧嘴代替多缝式烧嘴，使用带状高温火焰直接点火技术，同时在点火炉两侧设置边烧嘴，提高台车边缘给热强度，消除点火边缘效应，提升点火质量，以达到降低点火炉能耗、方便点火炉维护及延长点火炉寿命的效果，具体改造如下。

1） 点火炉膛由矩形结构改为前排小、后排大的梯形结构，压缩点火段容积，提高单位点火强度。

2） 点火烧嘴采用横向、双斜、错列、不等距布置，两侧各增加一组边缘烧嘴。

3）炉壁两侧增设引火烧嘴，并装配空煤气管路、调控阀门及PLC系统，实现远程自动点火。

双斜式点火炉投产后，点火效果明显改善，点火炉改造前后料面对比见图 2。通过对比观察：在点火能耗相同的条件下，料面表层生料带基本消失，料面呈青黑色且边缘点火效果得到较大改善，烧结内返矿率降低 4%～5%；同时烧嘴清理频率降低且双斜式结构方便清理，减少设备运维的劳动强度。

2.3 低负压点火改造

目前，低负压点火工艺已得到广泛应用，点火负压控制在5kPa左右为宜，采取在1号、2号风箱的导气管安装电控阀门进行风量控制，以实现低负压点火作业。但由于 1号、2号风箱处于烧结过程的最前端，机上料层中部分松散的细颗粒物料会被吸入导气管，在散料高速冲刷作用下，电控阀门的阀芯极易磨损，从而失去调节负压的作用。技术人员曾尝试通过将导气管弯头改向以实现风和散料的分离，未有明显效果。为规避上述问题，对烧结 1号、2号、3号风箱进行系统改造，低负压点火改造示意图见图3。将1号、2号风箱的导气管及2号风箱与3号风箱之间的隔风板割除，3号风箱与 4号风箱间的隔风板加高加厚，并在隔风板顶部安装隔风平台，增加隔风板的耐磨性能，减弱其他风箱对 3号风箱内部负压的影响；同时在 1号、2号风箱被割除导气管的位置安装自动卸灰阀。

烧结生产过程中，因1号、2号风箱与3号风箱有一定距离，且 3个风箱内部风量皆由 3号导气管提供，因此1号、2号风箱负压较低。现场实测：1号、2号风箱处负压分别为5kPa、6kPa，满足低负压点火的工艺需要，落入 1号、2号风箱内的散料经由自动卸灰阀排入下方的散料漏斗内，彻底解决了风箱导气管易被散料冲刷的问题。

2.4 辊式布料器分区控制

1号 360m² 烧结机布料采用“圆辊+七辊”的方式，因七辊同调存在较大局限，当生产过程中出现偏析布料效果不佳时，难以通过调速手段优化，因此利用技改机会将七辊划分为“上三下四”分区控制，对上三辊和下四辊的转速单独调节，一方面可以更好实现偏析布料，另一方面也增加了当偏析效果不佳时的调整手段，运行后使用效果良好。

3 改造成效

2023年4～7月对1号360m² 烧结机进行技术改造，统计 2023年 1～3月（改造前）和 2023年 8～10月（改造后）的点火煤气消耗和产品质量，改造前后指标对比见表 1所示。表 1显示：烧结点火煤气单耗由改造前的 3.82m³ /t降至 2.51m³ /t，降幅为 1.31m³ /t；内返矿率由改造前的 24.47%将至 20.00%，降低 4.47百分点，降耗工作取得显著成效。

4 结 论

1） 将幕帘式点火炉更换为双斜式点火炉，使用套筒式烧嘴代替多缝式烧嘴，有效改善料面点火效果。

2） 通过低负压点火改造可有效降低点火段负压至 5～6kPa，在降低点火能耗的同时解决了风箱导气管易被散料冲刷的问题。

3） 通过“几”型平料器、边缘压料器和边缘挡料器的组合，解决了料层高度低、点火效果不佳、点火负压大、偏析布料难以控制等问题，在提质降耗方面取得显著成效，产线点火煤气消耗和内返矿率分别降低1.31m³ /t和4.47百分点。

参考文献：

［1］ 曹继礼，李连海，闻一帆，等 .莱钢 265m² 烧结机节能降耗实践［J］.冶金能源，2013，32（4）：19-21.

［2］ 张瑞年 .浅谈烧结节能降耗的技术途径和措施［J］. 烧结球团，2003（3）：18-20.

［3］ 刘文强，李杰，朱金伟，等 .配碳量对烧结烟气排放规律的影响［J］.烧结球团，2020，45（1）：61-66.

［4］ 王炜，王珂.降低265m² 烧结机煤气消耗的对策［J］. 设备管理与维修，2010（9）：60-61.

［5］ 王召河.降低烧结煤气消耗生产实践［J］.福建冶金，2019，48（3）：19-21.

［6］ 周丹，王业峰，刘前，等 .带式烧结机双预热点火炉能耗寻优与温度调节技术探索与研究［J］.世界有色金属，2021（24）：10-13.

［7］ 冯齐 .八钢烧结厂 265烧结机降低煤气单耗生产实践［C］//第十一届中国钢铁年会.北京：2017：1-3.