熱風點火技術在濟鋼400m2燒結機的應用

夏世元，申愛民，潘玉斌，凌子愚

（1 濟鋼集團有限公司，山東 濟南 250101；2 山東省冶金科學研究院，山東 濟南 250014）

濟鋼煉鐵廠400 m2燒結機投產于2009年8 月，點火燃料為高爐、焦爐、轉爐混合煤氣，助燃風為常溫空氣。投產以來，由于煤氣熱值的波動，經常造成點火溫度低，影響了料面的點火效果。此外，與同類型燒結機相比，400 m2燒結機點火煤氣消耗較大，增加了燒結礦的生產成本。因此，為了降低點火煤氣消耗和燒結礦成本，采用熱風點火技術。

1 現狀分析

熱風點火技術已經在國內外眾多燒結機得以應用，從應用效果來看，提高助燃風的溫度是提高點火溫度、降低點火煤氣消耗的有效途徑。從濟鋼320 m2燒結機熱風點火應用情況來看，助燃風溫度提高到250 ℃左右時，點火溫度可提高約100 ℃。目前濟鋼400 m2燒結機環冷風機高溫冷卻風已用于余熱發電，但3#煙囪后仍有大量250～300 ℃的熱風直接排入大氣，造成余熱資源的浪費及環境污染（見表1）。

表1 環冷機煙囪煙氣溫度℃

由于以前應用的熱風點火技術是在帶冷機上開發的，與現環冷機工藝在熱工制度和具體參數上都有所不同。根據400 m2燒結機的現有工藝，需要開發一種適合環冷工藝的燒結余熱直接回收新技術，主要內容是在環冷機后部避開現發電用余熱鍋爐的適當部位設計安裝分流集氣抽風罩，經高效保溫除塵后用高溫風機輸送到點火爐供點火助燃。

面臨的主要問題：1）環冷機料面煙氣含塵濃度較高（約230 mg/m3），作為助燃風會堵塞點火器燒嘴；2）3#煙囪至點火器大約需要320 m的管道輸送，存在溫度損失，會影響助燃效果；3）由于煙氣溫度較高，會影響管道、閥門等的使用壽命。

該方案的技術關鍵包括：

1）設計新型用于廢氣除塵的低阻損、低溫降高效除塵系統，以保證助燃熱風的嘴前壓力、含塵濃度和溫度，并重點考慮內部元件的耐磨、耐熱、耐腐和絕熱保溫問題，確保除塵系統長期穩定工作。為延長高溫風機和系統的使用壽命，除塵器采取多級串聯的方式，可將熱風含塵量降到最低，以保證在足夠的溫度條件下將熱風含塵量降低到點火器燒嘴允許的范圍內，并長期低功耗穩定運行。工程所使用的除塵器、風機、調節閥門等均采用耐高溫設備，其中管道使用壽命≥6 a，調節閥門使用壽命≥3 a，除塵器、風機使用壽命≥5 a。

2）符合環冷熱風氣流分布特點的保溫集氣抽風煙罩設計，該煙罩在保證足夠集氣量的條件下使風罩下負壓合理均衡分配，并盡量減少兩側的冷氣吸入，以免兌低熱風溫度，影響熱風助燃效果。

3）為減少熱風溫降，保證足夠的熱風助燃，還需對除塵器、風機及沿路管道進行高效保溫絕熱，以使助燃熱風在點火時保持在200 ℃以上的溫度。這樣不僅可改善點火條件，提高燒結礦質量，還可降低工序的燃氣消耗，達到增產降耗的目的。

因此，方案定為在環冷機2#煙囪后設計安裝分流集氣熱風罩，將原排入大氣的部分含塵熱風通過管道經高溫高效除塵后，作為點火器的助燃空氣，通過高溫風機直接輸送到點火爐。

2 熱風點火技術方案的實施

濟鋼400 m2燒結機因是新建，場地、空間條件較好，經初步勘查，現場具備設備和管道安裝、建設條件。為了減少投資費用，盡量使用原有設備，原助燃風機與點火器燒嘴間的管路仍繼續使用。在環冷機2#和3#煙囪之間的煙罩上開口，安裝余熱回收管道，經過1號鼓風機，沿循環風機管道空隙架設管道。為避免與環冷機內部循環風機管道沖突，新設管道架高約7 m。新增設備主要有：高溫除塵器（具有低阻損、低溫降、耐磨、耐熱、耐腐蝕等特性），高效耐高溫助燃風機，調節閥門，鋼結構支架，電氣及儀表設備等。

考慮到3#煙囪至現有冷風風機出氣口管道阻力損失及除塵器阻力損失，結合現場勘測及原有風機的技術參數，選用專用高溫風機，根據系統運行情況，調節電動調節蝶閥以適應燒結機運行工藝要求。3#煙囪至現有冷風風機出氣口管道長約300 m，每隔70～80 m設置不銹鋼伸縮膨脹節。共設置3臺不銹鋼伸縮膨脹節，相應位置設有固定管托支架及滑動導向支架。新設兩臺高效高溫助燃風機，一用一備運行。在每臺風機的進出口均設有耐熱開關閥，方便切換風機；原有冷風管道安裝耐熱開關閥，熱風管路運行時，關閉原有冷風管閥門。為保證熱風熱量不損失，熱風管道及原有冷風管道外部均敷設巖棉纖維進行保溫處理，巖棉外部采用鍍鋅鐵皮保護。

在不影響正常生產的情況下，整個工程從2011年7 月開始施工，9 月中旬完成了鋼結構支架、主要管道、除塵器、助燃風機、電氣儀表等的安裝，11 月初完成了防腐保溫、測試檢驗與單動試車，并利用11 月中旬400 m2燒結機項修的機會完成了管道合茬、信息通訊系統與主控上位機的聯接等。中修復產同時，熱風點火系統投用，主要參數見表2。

表2 煤氣及熱風參數

3 熱風點火技術應用效果

由于設計和技術措施得當，系統一經運行就獲得了280 ℃的較高風溫。助燃風溫度的提高，不僅因帶入部分物理熱使點火溫度提高，還可使點火過程中空煤混合氣體的點火濃度極限范圍變寬，從而改善了燃燒，強化和穩定了點火過程。同時，由于助燃空氣溫度提高，燒嘴噴出速度加快，增加了火焰的出口動能，增強了火焰的穿透能力，使高溫區更深入點火料面，加快了垂直點火速度，提高了料面蓄熱能力，這對于改善燒結礦質量十分有益。從生產實踐來看，投用熱風點火系統后，熱風溫度穩定在在240～300 ℃，點火溫度提高到了1100 ℃以上，波動范圍較小，燒結機料面基本上消除了表層點不著火出現黃料的現象，混合煤氣單耗降低了20.09%。此外，固體燃耗降低了0.5%以上，提高了燒結礦質量。熱風點火前后主要燒結參數及技術指標見表3、表4。

表3 熱風點火投用前后燒結參數及指標

表4 燒結礦物理指標對比 %

400 m2燒結機年燒結礦產量410 萬t，焦爐煤氣單價0.7元/Nm3，高爐煤氣單價0.1元/Nm3，轉爐煤氣單價0.25元/Nm3。2011年400 m2燒結機煤氣單耗為焦爐煤氣5.66 Nm3/t、高爐煤氣8.53 Nm3/t、轉爐煤氣0.25 Nm3/t。僅煤氣量降低一項可降低燒結礦成本401.75萬元。項目實施前，常溫風機功率55 kW/h，項目實施后，高溫風機功率為132 kW/h，新增功率77 kW/h，用電單價為0.5 元/（kW·h），年作業天數按340 d，年增加電耗的費用為31.42萬元。因此，該項目年增效益為370.33萬元。項目投資220萬元，約8個月即可收回投資。