夏世元，申愛民，潘玉斌，凌子愚

（1 濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250101；2 山東省冶金科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014）

濟(jì)鋼煉鐵廠400 m2燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)于2009年8 月，點(diǎn)火燃料為高爐、焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐混合煤氣，助燃風(fēng)為常溫空氣。投產(chǎn)以來，由于煤氣熱值的波動，經(jīng)常造成點(diǎn)火溫度低，影響了料面的點(diǎn)火效果。此外，與同類型燒結(jié)機(jī)相比，400 m2燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火煤氣消耗較大，增加了燒結(jié)礦的生產(chǎn)成本。因此，為了降低點(diǎn)火煤氣消耗和燒結(jié)礦成本，采用熱風(fēng)點(diǎn)火技術(shù)。

1 現(xiàn)狀分析

熱風(fēng)點(diǎn)火技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外眾多燒結(jié)機(jī)得以應(yīng)用，從應(yīng)用效果來看，提高助燃風(fēng)的溫度是提高點(diǎn)火溫度、降低點(diǎn)火煤氣消耗的有效途徑。從濟(jì)鋼320 m2燒結(jié)機(jī)熱風(fēng)點(diǎn)火應(yīng)用情況來看，助燃風(fēng)溫度提高到250 ℃左右時，點(diǎn)火溫度可提高約100 ℃。目前濟(jì)鋼400 m2燒結(jié)機(jī)環(huán)冷風(fēng)機(jī)高溫冷卻風(fēng)已用于余熱發(fā)電，但3#煙囪后仍有大量250～300 ℃的熱風(fēng)直接排入大氣，造成余熱資源的浪費(fèi)及環(huán)境污染（見表1）。

表1 環(huán)冷機(jī)煙囪煙氣溫度℃

由于以前應(yīng)用的熱風(fēng)點(diǎn)火技術(shù)是在帶冷機(jī)上開發(fā)的，與現(xiàn)環(huán)冷機(jī)工藝在熱工制度和具體參數(shù)上都有所不同。根據(jù)400 m2燒結(jié)機(jī)的現(xiàn)有工藝，需要開發(fā)一種適合環(huán)冷工藝的燒結(jié)余熱直接回收新技術(shù)，主要內(nèi)容是在環(huán)冷機(jī)后部避開現(xiàn)發(fā)電用余熱鍋爐的適當(dāng)部位設(shè)計安裝分流集氣抽風(fēng)罩，經(jīng)高效保溫除塵后用高溫風(fēng)機(jī)輸送到點(diǎn)火爐供點(diǎn)火助燃。

面臨的主要問題：1）環(huán)冷機(jī)料面煙氣含塵濃度較高（約230 mg/m3），作為助燃風(fēng)會堵塞點(diǎn)火器燒嘴；2）3#煙囪至點(diǎn)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(shù)關(guān)鍵包括：

1）設(shè)計新型用于廢氣除塵的低阻損、低溫降高效除塵系統(tǒng)，以保證助燃熱風(fēng)的嘴前壓力、含塵濃度和溫度，并重點(diǎn)考慮內(nèi)部元件的耐磨、耐熱、耐腐和絕熱保溫問題，確保除塵系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作。為延長高溫風(fēng)機(jī)和系統(tǒng)的使用壽命，除塵器采取多級串聯(lián)的方式，可將熱風(fēng)含塵量降到最低，以保證在足夠的溫度條件下將熱風(fēng)含塵量降低到點(diǎn)火器燒嘴允許的范圍內(nèi)，并長期低功耗穩(wěn)定運(yùn)行。工程所使用的除塵器、風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)閥門等均采用耐高溫設(shè)備，其中管道使用壽命≥6 a，調(diào)節(jié)閥門使用壽命≥3 a，除塵器、風(fēng)機(jī)使用壽命≥5 a。

2）符合環(huán)冷熱風(fēng)氣流分布特點(diǎn)的保溫集氣抽風(fēng)煙罩設(shè)計，該煙罩在保證足夠集氣量的條件下使風(fēng)罩下負(fù)壓合理均衡分配，并盡量減少兩側(cè)的冷氣吸入，以免兌低熱風(fēng)溫度，影響熱風(fēng)助燃效果。

3）為減少熱風(fēng)溫降，保證足夠的熱風(fēng)助燃，還需對除塵器、風(fēng)機(jī)及沿路管道進(jìn)行高效保溫絕熱，以使助燃熱風(fēng)在點(diǎn)火時保持在200 ℃以上的溫度。這樣不僅可改善點(diǎn)火條件，提高燒結(jié)礦質(zhì)量，還可降低工序的燃?xì)庀?，達(dá)到增產(chǎn)降耗的目的。

因此，方案定為在環(huán)冷機(jī)2#煙囪后設(shè)計安裝分流集氣熱風(fēng)罩，將原排入大氣的部分含塵熱風(fēng)通過管道經(jīng)高溫高效除塵后，作為點(diǎn)火器的助燃空氣，通過高溫風(fēng)機(jī)直接輸送到點(diǎn)火爐。

2 熱風(fēng)點(diǎn)火技術(shù)方案的實(shí)施

濟(jì)鋼400 m2燒結(jié)機(jī)因是新建，場地、空間條件較好，經(jīng)初步勘查，現(xiàn)場具備設(shè)備和管道安裝、建設(shè)條件。為了減少投資費(fèi)用，盡量使用原有設(shè)備，原助燃風(fēng)機(jī)與點(diǎn)火器燒嘴間的管路仍繼續(xù)使用。在環(huán)冷機(jī)2#和3#煙囪之間的煙罩上開口，安裝余熱回收管道，經(jīng)過1號鼓風(fēng)機(jī)，沿循環(huán)風(fēng)機(jī)管道空隙架設(shè)管道。為避免與環(huán)冷機(jī)內(nèi)部循環(huán)風(fēng)機(jī)管道沖突，新設(shè)管道架高約7 m。新增設(shè)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(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)閥門，鋼結(jié)構(gòu)支架，電氣及儀表設(shè)備等。

考慮到3#煙囪至現(xiàn)有冷風(fēng)風(fēng)機(jī)出氣口管道阻力損失及除塵器阻力損失，結(jié)合現(xiàn)場勘測及原有風(fēng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)，選用專用高溫風(fēng)機(jī)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)蝶閥以適應(yīng)燒結(jié)機(jī)運(yùn)行工藝要求。3#煙囪至現(xiàn)有冷風(fēng)風(fēng)機(jī)出氣口管道長約300 m，每隔70～80 m設(shè)置不銹鋼伸縮膨脹節(jié)。共設(shè)置3臺不銹鋼伸縮膨脹節(jié)，相應(yīng)位置設(shè)有固定管托支架及滑動導(dǎo)向支架。新設(shè)兩臺高效高溫助燃風(fēng)機(jī)，一用一備運(yùn)行。在每臺風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口均設(shè)有耐熱開關(guān)閥，方便切換風(fēng)機(jī)；原有冷風(fēng)管道安裝耐熱開關(guān)閥，熱風(fēng)管路運(yùn)行時，關(guān)閉原有冷風(fēng)管閥門。為保證熱風(fēng)熱量不損失，熱風(fēng)管道及原有冷風(fēng)管道外部均敷設(shè)巖棉纖維進(jìn)行保溫處理，巖棉外部采用鍍鋅鐵皮保護(hù)。

在不影響正常生產(chǎn)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(jié)構(gòu)支架、主要管道、除塵器、助燃風(fēng)機(jī)、電氣儀表等的安裝，11 月初完成了防腐保溫、測試檢驗(yàn)與單動試車，并利用11 月中旬400 m2燒結(jié)機(jī)項修的機(jī)會完成了管道合茬、信息通訊系統(tǒng)與主控上位機(jī)的聯(lián)接等。中修復(fù)產(chǎn)同時，熱風(fēng)點(diǎn)火系統(tǒng)投用，主要參數(shù)見表2。

表2 煤氣及熱風(fēng)參數(shù)

3 熱風(fēng)點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用效果

由于設(shè)計和技術(shù)措施得當(dāng)，系統(tǒng)一經(jīng)運(yùn)行就獲得了280 ℃的較高風(fēng)溫。助燃風(fēng)溫度的提高，不僅因帶入部分物理熱使點(diǎn)火溫度提高，還可使點(diǎn)火過程中空煤混合氣體的點(diǎn)火濃度極限范圍變寬，從而改善了燃燒，強(qiáng)化和穩(wěn)定了點(diǎn)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(qiáng)了火焰的穿透能力，使高溫區(qū)更深入點(diǎn)火料面，加快了垂直點(diǎn)火速度，提高了料面蓄熱能力，這對于改善燒結(jié)礦質(zhì)量十分有益。從生產(chǎn)實(shí)踐來看，投用熱風(fēng)點(diǎn)火系統(tǒng)后，熱風(fēng)溫度穩(wěn)定在在240～300 ℃，點(diǎn)火溫度提高到了1100 ℃以上，波動范圍較小，燒結(jié)機(jī)料面基本上消除了表層點(diǎn)不著火出現(xiàn)黃料的現(xiàn)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(jié)礦質(zhì)量。熱風(fēng)點(diǎn)火前后主要燒結(jié)參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)見表3、表4。

表3 熱風(fēng)點(diǎn)火投用前后燒結(jié)參數(shù)及指標(biāo)

表4 燒結(jié)礦物理指標(biāo)對比 %

400 m2燒結(jié)機(jī)年燒結(jié)礦產(chǎn)量410 萬t，焦?fàn)t煤氣單價0.7元/Nm3，高爐煤氣單價0.1元/Nm3，轉(zhuǎn)爐煤氣單價0.25元/Nm3。2011年400 m2燒結(jié)機(jī)煤氣單耗為焦?fàn)t煤氣5.66 Nm3/t、高爐煤氣8.53 Nm3/t、轉(zhuǎn)爐煤氣0.25 Nm3/t。僅煤氣量降低一項可降低燒結(jié)礦成本401.75萬元。項目實(shí)施前，常溫風(fēng)機(jī)功率55 kW/h，項目實(shí)施后，高溫風(fēng)機(jī)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(yè)天數(shù)按340 d，年增加電耗的費(fèi)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。