点火炉

工业产品

混合料给到烧结机台车上后，首先通过点火炉将其点燃。根据操作经验，点火炉的温度一般在 1250℃左右。温度过高，会使料层表面熔化，透气性变差;温度太低，料层表面点火不好，影响烧结矿的燃烧。上述两种情况，都会使烧结矿的产量减少，质量降低。因此，为了保证混合料很好烧结，要求料层有最佳的点火温度，同时为了使燃气充分的燃烧，还需要有合理的空-燃比值，为此，实现点火炉燃烧控制是十分重要的。

简介

在烧结领域中，点火炉作为一个在烧结工艺生产线上的核心设备，其点火效果对烧结矿品质影响较大，在整个烧结工艺上处于极为关键的地位。

我国在上世纪80年代以前的烧结点火炉主要采用前苏联的技术，使用侧部烧嘴点火或顶部烧嘴交错布置（棋盘式）点火。上世纪80年代，宝钢率先从日本住友金属株式会社引进多缝式烧嘴点火炉，被国内各厂家消化吸收，彻底摒弃了沿用多年的“烟气”点火技术，而多采用带状火焰直接点火技术，并从环冷机引热风进入点火炉，开始有了热风烧结和热风点火的概念。 80年代末期，主要由长沙冶金设计研究总院先后研发出多缝式点火炉和双斜带式点火炉，在90年代初期烧结点火炉采用带状火焰直接点火产品已经较为成熟，这两种炉型也一直沿用至今。进入21世纪，随着钢铁行业节能减排政策的需要，采用低热值煤气点火技术受到各大钢铁厂的重视和青睐，点火炉配合低热值燃气预热炉在烧结领域逐渐占据重要位置。

主要类型

侧部烧嘴式

点火炉置于烧结机台车上方，无保温段，料面出点火炉后温度梯度大，容易粉化，两侧密封性较差，火焰从两侧喷入炉膛，炉膛距离料面高，点火强度低，燃气消耗量大，主要应用于小型烧结机，重量轻，投资小，随着国内烧结机大型化，已被市场淘汰。

顶部烧嘴式

点火炉同样置于烧结台车上方，无保温段，料面出点火炉后温度下降较快，容易粉化，两侧漏风较为严重，烧嘴在点火炉炉顶交错布置，呈棋盘式，管道较为复杂，依靠大量燃气燃烧后的辐射热点火，燃气消耗量大，烟气量大，点火炉寿命短。随着日本带状火焰直接点火技术的引进逐渐淡出市场。

多缝式

烧嘴的安装

多缝式点火炉在点火段多缝式烧嘴呈线列式安装在炉顶上，由多缝式烧嘴燃烧产生的梯形火焰墙点燃料面。保温段既能使烧结料层表面缓慢降温，又能供给料层内焦粉燃烧所需的空气。

有时，为防止台车两侧出现低温区，造成点火不均匀，在多缝式烧嘴两边的炉顶上，配置边烧嘴，强化两侧部点火。

性能特点

(1)采用多缝式烧嘴形成带状火焰直接点火，沿台车宽度方向火焰带燃烧温度高，温度场均匀，可在避免热量浪费的情况下，点燃烧结混合料中的焦粉，并使其均匀燃烧。因此，点火热效率高，点火质量好，节能效果显著。

多缝式烧嘴火焰长度短，火焰长度可以通过改变一、二次空气比例进行调节，不易脱火和回火。同时，炉膛高度可以大大降低，炉内传热效果的改善使焦粉着火时间缩短，点火炉的有效长度也可减小，因而点火炉炉膛容积小，重量轻，容易施工也便于整体更换。

（2）多缝式点火烧嘴直接暴露在炉膛中，烧嘴环境恶劣、温度高、氧化严重，烧嘴容易损坏。同样由于其火焰长度短，炉膛高度不能太高，点火炉热强度比较高，寿命较短。多缝式点火炉一般只设一排烧嘴，供热能力有限，高温带较窄。

双斜带式

炉型

双斜带式点火炉为下部开放箱形罩式结构，分为点火段和保温段。炉顶为平型，点火段炉顶安装两排斜交烧嘴。保温段能使烧结料层表面的温度缓慢下降，以保持烧结矿的质量，同时供给料层内焦粉燃烧所需的空气。

性能特点

(1)采用双斜交烧嘴形成带状火焰直接点火，火焰带燃烧温度高，温度场均匀，混合料表层的固体燃料能得到较快的和均匀的燃烧，因而点火热效率高，点火质量好。所使用的喷头混合型旋流烧嘴，具有火焰短，燃烧稳定，调节比大，能在较低的空气系数和较低的煤气压力情况下实现完全燃烧和安全生产，使用寿命长。对不同的原料条件、设备条件以及不同的煤气条件，可配备具有不同火焰带宽度和不同火焰带温度的双斜烧嘴，因而双斜带式点火炉适应性强，应用范围广。

（2）相对于多缝式点火炉，双斜带式点火炉由于多一排烧嘴，长度较长，重量大，投资略高。炉膛高度高于多缝式点火炉。

热风点火式

随着带状火焰直接点火技术的逐渐成熟，有效降低点火能耗，提高烧结矿品质，热风点火及热风烧结技术开始慢慢推广。现有热风点火与热风烧结均为从环冷机将热风引入点火炉。

将环冷机约300 ℃热风经过除尘处理后，由管道引入点火炉，作为点火时的助燃风使用。热风点火技术能有效提高点火温度，减少煤气消耗量。

热风烧结式

在点火炉后增加一个保温罩，将环冷机约200℃热风由管道引入保温罩中，延长烧结矿的温度梯度，避免料面温度出现急冷状况。

热风烧结相当于点火炉保温段延长，烧结矿出点火炉后料面温度不会急剧下降，料面粉矿减少，提高成品率。

低热值燃气式

钢铁行业的生产形势严峻，经济效益降低，同时国家节能减排的政策也越来越严格，如何有效利用低热值煤气，降低能耗指标，也是各大钢铁厂非常关注的问题。

国内钢铁行业现状大多数是高热值煤气（如焦炉煤气、转炉煤气、天然气等）紧张，低热值煤气即高炉煤气有富余，而且一般都是直接对空排放，不仅浪费资源，也对周边环境造成了严重污染。在有效保证烧结质量的同时，尽可能的利用低热值煤气，甚至是全部利用低热值煤气进行点火越来越成为烧结领域关注的重点。对于钢铁行业而言，能有效利用的低热值煤气均为高炉煤气。

四排烧嘴高炉煤气点火炉

这种点火炉在点火段布置有四排烧嘴，直接采用大量高炉煤气进行点火，优点是投资省，无需对高炉煤气和助燃空气进行预热，缺点也非常明显，由于高炉煤气热值较低，点火温度偏低，料面发黄，返矿多，同时炉膛正压较大，点火炉冒火现象严重，烟气量大，现场操作环境差。

机上式双预热高炉煤气点火炉

预热炉紧挨点火炉，在预热空气、煤气的同时，也可以作为保温段的延长，结构紧凑，安装方便投资低。这样的布置对于小型烧结机尚可，而对于大型烧结机，点火所需煤气消耗量增加，相应煤气管道加粗，不利于布置。同时烧结机跨距加大，导致换热器跨距加大，长度增加，无法解决膨胀问题，从而导致管式换热器末端容易损坏，寿命变短。

由于预热炉紧挨点火炉，其燃烧产生的大量烟气不能瞬时排走，使得点火炉周边温度升高，烟尘较多，对工人的健康和正常操作及检修产生不利因素，存在安全隐患。

机下式双预热高炉煤气点火炉

不同于机上式双预热炉的布置，机下式双预热高炉煤气点火炉将空气、煤气预热炉从紧挨点火炉保温段后面（+25.00 m平面）移至烧结机主厂房附近的地面（+0.00平面）上，与机上式结构相对比，机下式双预热炉有效解决了大型烧结机不好布置，大量烟气无法瞬时排走的问题，同时预热后空气、煤气温度更高，点火效果更明显。

采用机下式双预热炉布置占地面积大，投资较高，预热炉高温烟气直接对空排放等也是无法避免的缺点。

高炉煤气烧结点火炉的主要设计特点

国内钢铁企业的烧结点火炉多数采用焦炉煤气、混合煤气以及天然气等高热值煤气作为点火燃料，而低热值的高炉煤气缺乏有效利用，富余的高炉煤气通过放散火炬燃烧排放，既浪费了能源，又增加了污染，通过分析高炉煤气烧结点火炉的应用，以促进高炉煤气的有效利用。

烧结点火要求

烧结点火的目的是供给混合料表层以足够的热量，使其中的固体燃料着火燃烧，同时使表层混合料在点火炉内的高温烟气作用下干燥、脱碳和烧结，并借助于抽风使烧结过程自上而下进行。

烧结点火炉作为烧结工艺的点火设备，其工作状况直接影响烧结过程的正常进行和烧结矿的质量。因此，点火炉必需保证满足以下要求：①有足够高的点火温度；②有一定的点火时间；③适宜的点火负压；④台车宽度方向点火均匀；⑤充足的含氧量。

工艺流程

随着高炉炼铁技术的发展，高炉配碳进一步降低，导致高炉煤气的发热值过低（约3135 k J/ m3），若直接用于燃烧，其点火温度在900 ℃左右，不能满足烧结点火的要求，故工艺设计时必须考虑带入一部分物理热。

由此，高炉煤气点火炉的设计采用空气、煤气双预热型式，以提高点火温度。本工艺流程将冷空气、冷煤气通过组合换热器进行两次预热，不仅能提高预热温度，强化预热效果，还能降低外排烟气温度，减少能源浪费。

生产使用情况

采用全高炉煤气点火的烧结点火炉在国内已经有不少企业使用，技术上也已经比较成熟，

生产数据表明，高炉煤气烧结机点火炉的生产运行情况良好，烧结生产中的各项技术指标均能满足要求。通过双预热设计工艺，高炉煤气点火温度达到1 150 ℃左右，完全满足生产要求，点火煤气消耗为50 m3/t左右，与设计煤气单耗量基本一致。

主要问题

高炉煤气因生产工艺及本身特性影响，在使用过程中主要存在以下问题：

（1）煤气主管道压力不稳定。

烧结点火炉所需煤气量根据生产情况的不同而决定。正常生产中，在阀门参数设定不变的情况下，高炉煤气流量受压力影响，若压力波动较大，会造成点火炉操作困难。煤气压力过低，不能满足生产要求，压力过高，则炉膛火焰往外冒，烧损炉壳钢结构及附近设备。因此，在高炉煤气点火炉设计时，煤气主管道要尽量接到压力稳定的煤气储柜上。

（2）高炉煤气干燥情况的好坏决定煤气中夹带水分的多少，而高炉煤气必须经过长距离的输送才能到达用气点，在输送过程中管道内会产生少量冷凝水，若设计不合理，则造成管道积水堵塞，影响点火炉的正常工作。

（3）高炉煤气操作有严格的操作规程，预热炉在开停车使用时，必须要保证换热器内气体处于流通状态，否则预热炉干烧，换热器局部温度过高，会造成变形，引起煤气泄漏、爆炸、中毒等重大安全事故。

（4）换热器与预热后的空气、煤气管道均采用岩棉外保温方式，而预热炉及厂房外的管道为露天布置，受降水影响，岩棉的保温性能会逐渐下降，辐射散热量增加，导致预热效果变差。

因此，外保温需定期检查维护，减少热量损失，以降低能耗。

效益分析

采用焦炉煤气为参考对象，以使用单一燃料点火的200 m2烧结机为例，高炉煤气点火炉单耗为50 m3/t（含预热炉消耗），焦炉煤气点火炉单耗为4m3/t，而高炉煤气价格约为0.05元/m3，焦炉煤气价格约为1.0元/m3，则使用高炉煤气的点火炉每吨烧结矿可节约燃料成本1.5元。200 m3烧结机按每年生产烧结矿210万t计算，则可节约生产成本315万元，并且每年减少了1.05亿m3高炉煤气排放，经济、环境效益显著。

结语

高炉煤气烧结点火炉通过合理的工艺设计，能将点火温度提高到（1 100±50）℃，完全可以满足烧结生产的要求，同时还能改善因操作不当而出现混合料层上部过融现象发生，进而改善料层透气性。

通过使用高炉煤气来替代高热值的煤气，能有效降低钢铁厂的生产成本，不仅提升了企业利润，还减少了富余废气的放散，取得了良好的综合效益。

此外，高炉煤气通过类似的工艺设计，还可以用于石灰窑、余热锅炉和球团工程等生产系统，高效利用技术值得开发、利用和推广。

发展趋势

从上世纪80年代至今国内烧结点火炉从原有“烟气”点火技术，发展为带状火焰直接点火技术，经过20多年的不断完善，多缝式点火炉和双斜带式点火技术已经非常成熟，其炉型结构特点也比较稳定，近几年的改进重心都在点火炉的配套设施和点火燃料方面。

国内烧结点火炉的发展也越来越趋向于以下几点：

（1）烧结面积呈大型化，小型的烧结机逐步被淘汰，适应大型烧结机的点火炉越来越受到市场关注；

（2）点火炉结构的工厂化，即点火炉所有零部件均在加工厂制作完成，进入现场直接组装，无需制模、浇筑、拆模及烘烤等工序，缩短施工周期，若点火炉出现损坏还可通过局部快速更换保证正常工作；

（3）点火燃料呈低热值化，随着高热值燃气单价日渐上升，运营成本日益增高，低热值燃气点火炉的趋势不可避免；

（4）在保证烧结点火质量的前提下，有效降低点火能耗，利用空、煤气预热炉产生的高温烟气等，将是未来点火炉发展的一个重要方向。

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