梅鋼燒結機焦爐煤氣輔助燒結改造工藝設計

楊海蓮

摘 要：氣體燃料輔助燒結技術是一項具有降低燒結固體燃料消耗、降低CO2排放，同時提高燒結礦強度和還原性的先進技術。該文主要介紹了梅鋼燒結機焦爐煤氣輔助燒結在燒結機生產中的改造工藝設計，該項改造完成并投產以來對提高燒結、煉鐵技術經濟指標及社會綜合效益（降低能源消耗、環(huán)保效益等）作用明顯。

關鍵詞：燒結機 焦爐煤氣 輔助燒結

中圖分類號：TF046.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（a）-0088-02

燒結機氣體燃料輔助燒結技術源自日本，JFE鋼鐵公司、九州大學共同開發(fā)了在燒結機料面上噴入液化天然氣輔助燒結技術，于2009年1月應用于京濱1號燒結機并獲得成功。日本JFE鋼鐵公司實驗室研究和工業(yè)試驗結果表明：采用該技術可替代部分焦粉、降低燒結礦固體燃料消耗，降低燒結CO2排放；調整料層上下部熱量分配，改善燒結過程均勻性；降低燒結過程料層最高溫度，延長1 200 ℃～1 400 ℃溫度的持續(xù)時間及擴大該溫度帶的寬度，增加液相轉換率，提高燒結礦強度和還原性。

通過研究焦爐煤氣輔助燒結技術，并經過實驗室試驗和在梅鋼三號燒結機工業(yè)試驗，發(fā)現(xiàn)焦爐煤氣輔助技術對降低燒結固體燃料消耗具有明顯作用；改善了燒結礦質量，尤其是改善燒結礦強度、燒結礦平均粒度、燒結礦5～10 mm粒度比例、燒結礦RI及RDI指標等；另外，在降低燒結槽下返回率、內返礦率及提高燒結礦綜合成品率方面也有一定的作用。

綜上所述，氣體燃料輔助燒結技術是一項具有降低燒結固體燃料消耗、降低CO2排放，同時提高燒結礦強度和還原性的先進技術。

1 原設計情況

上海梅山鋼鐵股份有限公司（以下簡稱“梅鋼”）四號燒結機技術經濟指標中，固體燃料消耗為52.64 kg/t（干基）；轉鼓強度為80.10%，平均粒徑為19.57 mm，5～10 mm比例為26.20%，綜合成品率為67.98%。由于大型高爐對燒結礦質量要求越來越高，在現(xiàn)有裝備狀況和配礦結構情況下，提升燒結礦技術質量指標的空間越來越小。較低質量水平的燒結礦，不僅影響大型高爐穩(wěn)定順行，對高爐進一步提升煤比形成制約，且對燒結工序本身的經濟指標也造成影響。

2 改造目標

氣體燃料輔助燒結技術原理是：現(xiàn)有混合料配加固體燃料抽風燒結工藝在燒結過程中，料層底部易過燒，上部料層冷卻快，影響燒結礦強度。通過在燒結料面噴入一定量的可燃氣體，在燒結負壓作用下，可燃氣體被抽入燒結料層并在料層中的燃燒層上部被燃燒放熱，從而拓寬了燒結的燃燒層；同時，由于減少了燒結固體燃料比例，使得燒結最高溫度降低，更適合于強度和還原性能更優(yōu)的復合鐵酸鈣組分的生成，從而改善燒結礦質量；同時，大大降低了CO2排放。

3 改造措施

3.1 工藝流程

引焦爐煤氣到燒結機臺車上，通過臺車上20 m和10 m兩段煤氣噴吹管排將焦爐煤氣均勻噴到燒結料層上，由料層負壓將焦爐煤氣吸入料層內參與燒結。

為保證安全使用和維護焦爐煤氣管網，從四號燒結機室24.400 m點火器平臺DN40氮氣管引入氮氣對焦爐煤氣管網進行吹掃。

3.2 焦爐煤氣工藝管道

3.2.1 主管

煤氣主管規(guī)格Φ273×7，煤氣流量1500 N m3/h，主管設置有2個DN250手動截止閥、1個DN250電動切斷閥，1個DN250氣動常閉緊急切斷閥。主管上設有煤氣壓力、溫度、流量檢測裝置。

3.2.2 支管

從主管至第一組管排煤氣支管規(guī)格Φ219×6，煤氣流量1 000 Nm3/h，支管設置有1個DN200電動調節(jié)閥、1個DN200電動切斷閥。支管上設有煤氣流量自動調節(jié)裝置。

從主管至第二組管排煤氣支管規(guī)格Φ159×6，煤氣流量500 Nm3/h，支管設置有1個DN150電動調節(jié)閥、1個DN150電動切斷閥。支管上設有煤氣流量自動調節(jié)裝置。

3.2.3 管排

煤氣管排由若干煤氣噴吹管及多個穩(wěn)壓管組成。煤氣管排總長30 m，占燒結機有效燒結面積1/3，管排按兩組配置，第一組管排總長20 m，布置在點火保溫爐后。第二組管排總長10 m，緊鄰第一組管排。高度在300 mm范圍內可調節(jié)。

噴吹管兩側均勻打孔，交錯設計，確保煤氣噴吹均勻性。

噴吹管規(guī)格Φ133×5、長度4 700 mm，噴吹管兩端與穩(wěn)壓管用法蘭聯(lián)結。

穩(wěn)壓管規(guī)格Φ159×6，與燒結臺車兩側平行布置2根， 縱向每間距～4 m設1根，中部與煤氣支管相聯(lián)。

3.2.4 支架

支架由槽鋼、鋼板、地腳螺栓組成，支架支撐在燒結機骨架上，支架之間用螺栓聯(lián)接，支架高度可調節(jié)，可拆卸。

3.2.5 管排蓋板

為確保煤氣不發(fā)生外溢，要求加大燒結料面進風速度，同時確保通風面積。需要在噴吹管排上方設置蓋板。

3.2.6 防爆膜

在煤氣主管終點設置有1個防爆膜，防止因管網內煤氣回火爆炸破壞煤氣輔助燒結系統(tǒng)。

防爆膜規(guī)格DN250，爆破壓力2.0 MPa。

3.2.7 放散管

在煤氣主管上設置有煤氣放散管，放散管出口高出廠房屋面1.5 m，放散管規(guī)格φ45×3.5，上設1個DN40手動球閥和1個DN40電動球閥。

3.3 氮氣吹掃管道

設置兩路氮氣吹掃管路。

一路接入煤氣主管，設置2個DN40手動球閥。

一路接入煤氣噴吹管網，設置2個DN40手動球閥，1個DN40電動球閥和1只壓力表。

4 結語

梅鋼2016年5月該項改造投產以來對提高燒結、煉鐵技術經濟指標及社會綜合效益（降低CO2排放，環(huán)保效益）作用明顯。改造前后指標對比如表1所示。

參考文獻

[1] 佚名.JFE鋼公司開發(fā)出往燒結機噴吹氫系氣體燃料的技術[J].酒鋼科技，2010（3）：48.

[2] 朱文英.JFE鋼鐵開發(fā)出新型燒結礦生產技術[J].世界鋼鐵， 2014（4）：32.

[3] 李晟.JFE開發(fā)出可大幅削減燒結礦生產過程中CO2排放量的技術[J].世界鋼鐵，2009（4）：23.