PDF《转炉煤气烧结点火工艺改造及生产实践》

1 前言烧结点火是烧结生产工艺的重要环节之一, 点 火好坏不仅关系到能否提供适宜的点火温度, 而且 直接影响烧结矿质量及经济技术指标[1-2] .

常用的 点火燃料为高炉煤气或焦炉煤气, 其中焦炉煤气点 火最好, 高炉煤气点火一般, 极少使用转炉煤气. 石横特钢现有烧结机

3 台, 均采用高炉煤气点火, 高炉煤气来源于两座1

080 m3 高炉和1座450 m3 高炉.高炉煤气除供

3 台烧结机使用外, 还供热风 炉、 锅炉、 轧钢加热炉等工序使用.因用户多, 高炉 煤气压力波动大, 点火温度不稳定, 3台烧结机受此 影响点火质量一般, 主要体现在: 矿层表面颜色黄 有生料, 环冷机扬尘, 烧结返粉率高, 成品矿质量变 差等.虽然采取减小料批、 提高料层厚度、 降低烧 结机速、 延长点火时间等措施, 但点火质量仍改善 不明显.石横特钢根据公司煤气资源现状, 在现有 焦炉煤气稀缺, 转炉煤气富余, 高炉煤气因用户多、 压力波动大不利于烧结点火稳定的背景下, 进行工 艺创新, 选用转炉煤气代替高炉煤气作为烧结点火 燃料进行试验, 取得了较好的效果.

2 工艺创新思路和方案 2.1 工艺创新思路 1) 对转炉煤气烧结点火可行性进行分析论证, 在确保安全、 能提高点火质量和降低煤气消耗的原 则下制定点火器改造方案.确定适合转炉煤气烧 结点火的燃烧器. 2) 根据煤气资源现状及现有煤气管网制定转 炉煤气烧结点火改造方案. 3) 根据转炉煤气使用标准和设备操作要求, 制 定生产工艺、 安全技术规程, 确保使用转炉煤气后 生产系统安全稳定运行. 4) 转炉煤气烧结点火实践验证. 2.2 点火器改造 1) 点火器结构特点.新点火炉采用双斜交叉 烧嘴直接点火, 烧嘴由两排增加至

3 排, 空气煤气 管道直径由原来的

125 mm 分别改为

80 mm、

60 mm.新点火器具有以下优点: 烧嘴流股混合好, 火 焰短;

火焰带宽度适中, 温度均匀;

有利于空煤比的 调整, 煤气燃烧充分. 2) 点火器主要性能: 点火温度 (1 150±50) ℃;

点火时间60~90 s;

点火炉煤气消耗量4

500 m3 /h, 空 气消耗量7 766~9

500 m3 /h;

点火煤气单耗20 m3 /t. 2.3 转炉煤气管网设备改造 本着少投资、 见效快的原则, 对现有管网设备 进行分类、 质量检测和满足工艺要求后利旧, 节省 设备购置费用. 1) 转炉煤气管道选择.按转炉煤气热值6

490 kJ/Nm3 、 高炉煤气热值

3 266 kJ/Nm3 折算, 点火炉转 炉煤气耗量约为

5 000~6

000 Nm3 /h (为高炉煤气 的1/2) , 联通管道管径按煤气流量7

000 Nm3 /h选为 DN600, 原进入 3# 烧结系统的煤气管道和阀门满足 流量要求, 可以利用. 2) 转炉煤气管道建设.自东西厂区转炉煤气 DN600 联网主管开 DN600 三通引出, 新增管道约

25 m铺设至现有3# 烧结高炉煤气阀组平台北侧, 与 阀组东侧DN700高炉煤气管道对口;

管道加装阀组 1套 (含蝶阀、 盲板阀、 放散阀与放散管等) , 平台向 北延伸1.5 m. 2.4 点火工艺及安全操作要领 1) 对涉煤气岗位操作人员进行转炉煤气知识 及相关操作的培训, 经考试合格后才允许上岗.2) 转炉煤气烧结点火工艺改造及生产实践 孙东, 高建安, 唐斌(石横特钢集团有限公司 炼铁厂, 山东 肥城 271612) 摘要: 石横特钢通过改造点火器及转炉煤气管网设备, 确定最佳空煤比、 点火温度、 点火时间、 点火负压等控制参数, 实现 了转炉煤气代替高炉煤气用于烧结点火.采取稳定转炉煤气热值和压力、 低负压点火、 厚料层烧结等工艺技术措施, 降低 了煤气消耗.改造后烧结机利用系数提高0.05 t/ (m2 ・ h) , 成矿率提高2.6%, 固体燃料消耗降低1.5 kg/t, 电耗降低1.0 kWh/t, 转炉煤气单耗约20 m3 /t. 关键词: 烧结点火;

转炉煤气;

点火器;

低负压;

空煤比 中 中图分类号 号: TF046.4 文献标识码: B 文章编号: 1004-4620 (2018) 04-0007-03 收稿日期: 2018-04-28 作者简介: 孙东, 男, 1981年生, 2001年毕业于辽宁本溪冶金高等专 科学校钢铁冶炼专业.现为石横特钢集团有限公司炼铁厂助理工 程师, 从事烧结生产组织、 工艺技术管理、 配矿结构优化等工作. ?????????? ?? ?????????? ?? 生产技术 生产技术 第40卷第4期2018年8月山东冶金Shandong Metallurgy Vol.40 No.4 August

2018 7 点火炉设有煤气低压及空气低压报警, 煤气低压及 空气低压时自动快速切断煤气.3) 转炉煤气不经 预热炉直接由旁通管道进入点火炉, 原高炉煤气双 预热炉采用盲板堵死, 避免预热炉泄露煤气的可 能.4) 在点火炉上层作业平台增加

1 台固定式一 氧化碳检测报警仪和1台轴流风机, 加强现场煤气 报警检测, 如有泄漏能及时发现处理.5) 转炉煤气 管网点检由

1 次/h 改为

2 次/h, 加强巡检, 消除隐 患.6) 煤气水封保持水封高度和溢流现象.7) 设 备及附属设施准备到位, 人员安全培训合格后, 利 用检修作业切断高炉煤气并用盲板隔离, 同时成功 引入转炉煤气. 由于设备改造、 工艺及安全技术措施到位, 引转 炉煤气点火实施顺利, 整个改造过程安全事故为0.

3 降低转炉煤气消耗的措施 3.1 稳定转炉煤气热值和压力 3# 烧结机使用转炉煤气之初, 受转炉煤气工艺 的阶段性和波动性特征影响, 热值波动较大, 生产 中不得不频繁调整配风, 对点火温度稳定及均匀性 带来严重影响, 加之岗位人员对转炉煤气点火工艺 的操作缺乏经验, 造成投产后一段时间内点火能耗 偏高.为消除转炉煤气热值和压力波动, 协调公司 有关部门对全公司转炉煤气平衡进行调整, 确立以 保烧结生产为主, 锅炉、 轧钢加热炉等转炉煤气用 户在转炉煤气不足时采用高炉煤气补充.另外, 在 烧结点火器增加稳压阀和流量调节阀, 当煤气管网 压力波动时自动调节煤气压力, 始终保证转炉煤气 压力稳定在 8~11 kPa.通过这两项措施, 改善了 烧结用转炉煤气供应条件, 基本上杜绝了正常生产 时煤气发热值及压力大幅波动的现象, 小幅波动的 次数也大大减少, 有利于点火炉操作控制, 为节能 降耗创造了条件. 3.2 低负压点火 试验证明, 点火器炉膛压力保持微负压状态时 点火效果最好[2] , 主要采取降低点火器下部风箱的 负压来降低炉膛负压, 实现低负压点火, 既能保证 点火深度, 又不至于热量被迅速抽走.通过调整点 火器下1# ~3# 风箱阀门开度来控制点火负压, 1# ~3# 风箱闸板相对开度分别按 30%、 50%、 20%控制, 另外, 在保温段炉顶增设导风装置.通过以上措施, 点火真空度控制在-4~0 kPa. 3.3 厚料层烧结 烧结料层厚度的提高, 一是缩短了料面与点火 器的距离, 保证火焰长度在 500~550 mm, 火焰在 此范围内温度达到最高, 则可以减少煤气用量;

二 是在透气性一定的条件下, 料层提高会使阻力增 加, 为保证烧透与结晶时间, 必然放慢台车速度, 相 应增加了点火时间, 点火热量增加, 才能在减少煤 气用量的情况下保证点火强度. 3.4 控制合理的点火温度、 空煤比 点火温度过高, 烧结料表层易出现过熔现象, 既恶化了料层的透气性, 又使表层烧结矿变脆, 其 结果造成煤气单耗高及影响烧结过程的均匀性, 从 而影响烧结矿产、 质量[3] .经多次反复摸索调整, 控 制点火炉炉膛负压在-4~0 kPa, 点火温度 (1 100± 50) ℃, 转炉煤气空煤比 (1.3~1.5) ∶ 1, 能提高煤气 燃烧利用率, 在保证点火强度情况下杜绝了烧结料 层被高负压抽风压实影响透气性和点火料面过熔 的发生, 减少表面返矿, 提高成矿率和烧结矿强度, 降低了煤气消耗. 3.5 定期维护点火器 因转炉煤气含少量焦油以及含尘量高, 容易造 成点火器烧嘴及管道堵塞.为保证点火器的使用 性能, 需定期对煤气管道低洼部位、 弯管等进行排 查, 利用检修机会进行检查清理.

4 改造后生产情况 4.1 烧结原料结构 改造前后烧结原料结构相对稳定 (见表 1) , 混 合料水分7.5%~7.8%, 料温>

65 ℃, 焦粉及无烟煤 粒度-3 mm 比例在 70%~75%, 布料厚度 650~680 mm, 烧结终点温度 350~380 ℃, 烧结矿碱度 1.85, MgO含量2.3%, 自循环返矿平衡配加. 表1 改造前后烧结原料结构 % 点火燃料 高炉煤气 转炉煤气 混匀料 11.5 9.8 精粉 7.5 7.2 纽曼 26.4

0 麦克粉

0 28.5 岩迪粉 18.0 19.0 石灰石粉 2.8 2.8 白云石粉 4.7 4.9 生石灰粉 3.4 3.7 焦粉 4.2 4.1 自返矿 21.5 19.0 合计

100 100 4.2 生产过程参数控制 经长期生产实践, 助燃空气、 高炉煤气适宜的 体积比例为 (0.9~1) ∶ 1.改用转炉煤气后, 前期火 焰较长, 点火温度达

1 250 ℃, 料层表面过融, 出现 板结, 冷却后形成硬壳表层, 烧结矿强度变差.采 取逐步降低煤气流量和调整空煤比后, 点火温度降 低至

1 100 ℃, 同时点火炉下方 1# ~3# 风箱闸板相 对开度分别按 30%、 50%、 20%控制, 点火真空度控 制在-4~0 kPa.经过几天的摸索, 点火温度控制 在1 100~1

150 ℃, 火焰长度控制向台车外侧略往 山东冶金2018年8月第40卷8外扑为适宜, 火焰呈黄白亮色, 此时点火质量达到 最佳, 料层表面过融现象得到改善, 烧结成矿率指 标达到历史最好水平.经改造后半年多的实践, 助 燃空气、 转炉煤气适宜的体积比例为 (1.3~1.5) ∶ 1.改造前后点火炉性能参数对比见表2. 表2 改造前后点火性能参数对比 点火性能参数 点火保温时间/min 点火炉膛面积/m2 点火温度/℃ 点火煤气温度/℃ 助燃空气预热后温度/℃ 煤气压力/kPa 空气流量/ (m3 ・ h-1 ) 煤气流量/ (m3 ・ h-1 ) 空煤比 高炉煤气点火 1.0~1.5 6.6

1 050~1

080 150~200 200~300 7~12

8 957

9 701 (0.9~1.0) ∶

1 转炉煤气点火 1.0~1.5 6.6

1 100~1

150 30~40 (无预热) 常温 (无预热) 8~11

8 225

5 527 (1.3~1.5) ∶

1 4.3 改造效果 烧结系统由高炉煤气点火改为转炉煤气点火 后, 点火温度明显提高, 台车料面呈深褐色, 表面生 料减少, 自返矿比例降低.改造前后烧结系统主要 参数及经济技术指标对比见表3. 改造后烧结机利用系数提高 0.05 t/ (m2 ・h) , 成 矿率提高2.6%, 固体燃料消耗降低1.5 kg/t, 电耗降 低1.0 kWh/t, 转炉煤气单耗约

20 m3 /t.同时, 烧结 矿转鼓强度及粒度分级得到改善, 有利于高炉的稳 定顺行;

平衡了各种煤气的使用, 减少了总煤气放 散量, 环保效益显著.

5 结语转炉煤气烧结点火工艺在石横特钢 3# 烧结系 统应用

4 a 以来, 通过在烧结点火器前端煤气管道 增加稳压阀和流量调节阀, 始终保证转炉煤气压力 稳定在8~11 kPa;

通过采取低负压点火、 厚料层烧 结、 优化操作制度等技术措施, 降低了转炉煤气点 火消耗.转炉煤气点火工艺趋于成熟, 烧结系统运 行稳定, 技术经济指标明显提升, 经济效益显著. 参考文献: [1] 任贵义.炼铁学 (上) [M] .北京: 冶金工业出版社, 1996. [2] 王悦祥.烧结原理与工艺 [M] .北京: 中国工人出版社, 2006. [3] 薛俊虎.烧结生产技能知识问答 [M] .北京: 冶金工业出版社, 2003. 表3 改造前后主要参数及经济技术指标对比 点火燃料 高炉煤气 转炉煤气 对比 利用系数/ (t ・ m-2 ・ h-1 ) 1.61 1.66 0.05 成矿 率/% 81.58 84.18 2.60 煤气单耗/ (m3 ・ t-1 ) 62.8 20.2 -42.6 固体燃料单 耗/ (kg ・ t-1 ) 49.06 47.56 -1.50 电耗/ (kWh ・ t-1 ) 36.93 35.93 -1.00 Reconstruction and Production Practice of Sintering Ig........