低负压点火技术对烧结生产的影响★

胡 锐， 侯向东， 王晓鸽， 张 霜

（1.山西工程职业学院， 山西 太原 030009；2.秦皇岛金呈科技开发公司， 河北 秦皇岛 066000）

烧结点火目的是供给表层烧结料以足够的热量，使其中的固体碳着火燃烧，同时在高温烟气作用下干燥预热、燃烧和烧结，产生一定液相黏结成块，形成具有一定强度的烧结矿。点火是烧结的前奏，点火效果好坏直接影响烧结过程的正常进行和烧结矿质量。2019 年7 月，内蒙古建龙将1 台360 m2烧结机扩容改造为405 m2烧结机，台车内宽由4 m 加宽到4.5 m，台车栏板由700 mm 加高到900 mm，同时加宽相应混合料矿槽、圆辊给料机及点火炉。台车的改造中，烧结机布料和点火尤为重要，生产中台车边部效应加大，尤其使用高炉煤气点火时，台车边部点火效果差，产生返矿量大，南北两烟道的终点温度差异大，控制终点位置难度大，烧结机宽度方向上的风量和温度分布不均衡，为此推行低负压点火技术[1-2]。

2020 年8 月22 日—8 月25 日，由秦皇岛金呈科技开发有限公司对内蒙古建龙360 m2烧结机进行低负压点火技术改造，并于2020 年8 月26 日—10 月10 日进行工业试验，本文重点分析了该烧结机低负压点火技术措施及改造前后烧结料层厚度、点火效果、高炉煤气单耗、电耗、成矿率、烧结矿转鼓强度、粒度、经济效益等变化。目前钢铁企业普遍存在点火负压和烧结负压基本相同（高负压点火）的现状，表现为烧结机所有风箱负压基本为一条水平线，风箱之间窜风严重，不符合烧结过程“五带”形成工艺要求，因此，对烧结低负压点火技术的实践与应用进行分析具有重要的现实意义。

1 405 m2 烧结机低负压点火技术改造试验

秦皇岛金呈科技开发有限公司于2020 年8 月22 日—8 月25 日对内蒙古建龙360 m2烧结机进行低负压点火技术改造，采取的措施是：将上部风箱隔板改为弹性密封装置，使点火风箱1 号与2 号、2 号与3 号之间成为一个独立的单元体，彻底消除风箱隔板窜风的问题，改变低负压点火技术的整体设计；将点火风箱下部的风量与排料分流，风量通过电动蝶阀调控，控制点火负压在10 kPa 以下任意值，排料采用双层卸灰阀，以保证风箱严密性，风箱负压稳定；对风管弯头部位和电动蝶阀阀板部位采用耐磨冲刷材料进行处理，以确保旁路风管中风量夹带着的小颗粒料在冲刷时不开裂、开焊、漏洞。

在进行烧结低负压点火操作时，采用主控室远程操作来控制点火风箱风量阀门，可调整电动蝶阀开度在0°～180°范围内，控制点火风箱负压在10 kPa以下任意值，实现低负压点火；操作卸灰装置时，每隔一定时间进行间歇式自动卸灰操作，烧结机长时间停机时，可关闭控制箱电源，遇故障则检查箱体内是否卡料，通过检修孔进行清理；振动电机为不常使用设备，在分流矿仓内产生严重积料时才会使用，使用时通过现场控制箱上的启停按钮进行相应操作，每次振动时间不超90s，并且要检查振动电机固定螺栓是否有松动。

本次试验中，取2020 年8 月12 日—8 月21 日作为基准期，与8 月26 日—10 月10 日烧结基本不限产的情况进行生产对比。为方便记录，将基准期试验组标记为1-1，8 月26 日—30 日试验结果标记为2-1，9 月1 日—5 日试验结果标记为2-2，9 月7 日—11 日试验结果标记为2-3，9 月23 日—25 日试验结果标记为2-4，10 月4 日—9 日试验结果标记为2-5。

2 低负压点火技术对点火效果的影响

实施低负压点火技术的同时，还进行2 号主抽风机风量的21 000 m3/min 改造、主抽风机三元流叶轮改造、南烟道取直改向以及拆除脱硫增压风机阀门操作。图1 是改造前料层厚度为850 mm 的点火效果，图2 是改造后料层厚度为900 mm 的点火效果，对比图1和图2 发现，改造前料面点火泛黄欠火，而改造后料面点火通体青色，由此说明低负压点火技术点火效果较好。

图1 改造前料面点火的效果

图2 改造后料面点火的效果

3 低负压点火技术对主要原料配比的影响

低负压点火改造前后主要原料配比对比情况如表1 所示。

表1 低负压点火改造前后主要原料配比对比 %

由表1 可知，改造后精粉配比提高10 个百分点，停配粗颗粒超特粉，增配印度和麦克粉，混合返矿配比降低3 个百分点以上，按照料批750 t/h 测算，约提高产量360 t/d，这与低负压点火技术改善料层透气性、推行厚料慢机速、改善表面点火效果有一定关系。

4 低负压点火技术对料层厚度、总管负压、点火负压、终点温度的影响

图3 是低负压点火技术对料层厚度、总管负压、点火负压及终点温度的影响结果。在实际试验生产中，由于烧结限产，将料批调整为830 t/h 和700 t/h 两个档。1 号、2 号点火风箱负压由15.8/16.3 kPa 降低到10 kPa 以下（可以在10 kPa 以下任意调整），实现低负压点火，发现低负压点火技术能够自动顺畅排放点火风箱内的积料，有效提高点火风箱严密性。低负压点火下，可保持原始料层透气性，点火后料层由70 mm明显收缩到50 mm 以内，料层厚度提高50 mm，实行厚料慢机速烧结，主抽风门开度降低5°，两个烟道负压趋于一致，终点温度易于控制且升高50 ℃以上，同时还与主抽风机三元流叶轮改造、南烟道取直改向以及拆除脱硫增压风机阀门后，阻力减小、风量增大有密切关系[3]。点火负压随总管负压的升降而同方向变化，但点火负压电动蝶阀开度要向反方向调整。

图3 低负压点火技术对料层厚度、总管负压、点火负压及终点温度的影响

5 低负压点火技术对高炉煤气单耗、电耗、料批、产量及成矿率的影响

图4 低负压点火技术对高炉煤气单耗、电耗、料批、产量的影响

控制不同的点火负压，高炉煤气单耗降低幅度不同（见下页图5），点火负压越低，煤气单耗越低。需注意的是，因配加高炉重力灰和氧化铁皮、高炉返焦配加比例不固定等因素的影响，在此对固体燃耗不做统计分析。实施低负压点火和厚料慢机速操作，明显改善了表层烧结矿固结强度，减少返矿量，改造前烧结成矿率为66%，改造后成矿率为69%，保守估算，烧结成矿率提高了3 个百分点，按照料批750 t/h 测算，提高产量3%。在一定总管负压下，控制点火负压越低，高炉煤气单耗降低幅度越大。不影响垂烧速度情况下，控制点火负压在6～8 kPa 较适宜。想要保持表层较长高温点火时间就要实施低负压点火。

图5 不同点火负压对高炉煤气单耗降低幅度的影响大小

6 低负压点火技术对烧结矿转鼓强度、粒度组成的影响

图6、图7 分别是低负压点火技术对烧结矿转鼓强度及粒度组成的影响结果，由此发现低负压点火下，烧结矿转鼓强度有所提高，碱度由1.83 降低到1.78，转鼓强度保持78.5%的水平。低负压点火下，烧结矿外观质量明显改善，入炉烧结矿粒级趋于均匀，＞40 mm 大粒级和＜10 mm 小粒级均约减少2.2 个百分点，10～40 mm 中间粒级增加4.2 个百分点。其中9月23 日—25 日和10 月4 日—9 日间，烧结矿＞40 mm 粒级多是因600 t/h 小料批慢机速下烧结矿过烧所致。

图6 低负压点火技术对烧结矿转鼓强度的影响

图7 低负压点火技术对烧结矿粒度组成的影响

7 低负压技术对烧结效益影响

以烧结矿产量1.28 万t/d，每年作业330 d，烧结矿制造费51 元/t，高炉煤气单价0.1 元/m3，电单价0.43 元/（kW·h），保守测算低负压点火“降低高炉煤气7.38 m3/t，降低电耗0.05 kW·h/t，提产0.5%”的效益如下：

1）降低高炉煤气单耗7.38 m3/t 创效311.73 万元/年，计算过程为：7.381×1.28×330×0.1＝311.73 万元。

2）降低电耗0.05 kW·h/t 创效9.08 万元/年，计算过程为：0.05×1.28×330×0.43＝9.08 万元。

3）提高烧结矿产量0.5%创效107.71 万元/年，计算过程为：0.5%×1.28×330×51＝107.71 万元。

4）以上三项一年共创效428.52 万元，低负压点火改造投资130 万元，投资回报时间为3.64 个月。

8 应用效果

烧结低负压点火是一项易实施、投资少、见效大的技术[4]，具有很好的推广价值。内蒙古建龙实施烧结低负压点火生产技术后，解决了烧结机风箱之间窜风严重，所有风箱负压基本相同、点火风箱负压高的问题；解决了点火风箱内风量与排料一起进入风箱支管，排料时开启蝶阀，点火负压波动大，以及因排料卡阻被迫使蝶阀处于常开状态，点火风箱负压高的问题；实现了“点火—烧结”分步进行，区分点火段和烧结段，点火段控制点火参数对料面的作用，烧结段控制抽风负压对料层厚度的作用，即点火不抽风，达到点火工艺要求。

实施低负压点火生产技术后，点火负压可调可控，点火后料层收缩减小，料层厚度提高50 mm，高炉煤气单耗降低7.38 m3/t，主抽风机节省电耗，表层烧结成矿率提高，返矿率降低3 个百分点，烧结终点位置易于控制，且终点温度提高50 ℃，烧结矿外观质量改善，入炉烧结矿粒度组成趋于均匀，取得可观的效益。随着烧结产能的不断提高，低负压点火的好处愈加凸显，该技术将会在提高料层厚度、减轻主抽风机负荷、降低固体燃耗等方面进一步发挥其优势。