點火爐

混合料給到燒結機台車上後，首先通過點火爐將其點燃。根據操作經驗，點火爐的溫度一般在 1250℃左右。溫度過高，會使料層表面熔化，透氣性變差;溫度太低，料層表麵點火不好，影響燒結礦的燃燒。上述兩種情況，都會使燒結礦的產量減少，質量降低。因此，為了保證混合料很好燒結，要求料層有最佳的點火溫度，同時為了使燃氣充分的燃燒，還需要有合理的空-燃比值，為此，實現點火爐燃燒控制是十分重要的。

基本介紹

• 中文名：點火爐
• 外文名：Ignition Furnace
• 分類：多縫式、雙斜帶式、熱風點火等
• 套用溫度：一般在 1250℃左右
• 存在問題：壓力不穩、夾帶水汽等
• 好處：提高效益、保護環境等

簡介

在燒結領域中，點火爐作為一個在燒結工藝生產線上的核心設備，其點火效果對燒結礦品質影響較大，在整個燒結工藝上處於極為關鍵的地位。

我國在上世紀80年代以前的燒結點火爐主要採用前蘇聯的技術，使用側部燒嘴點火或頂部燒嘴交錯布置（棋盤式）點火。上世紀80年代，寶鋼率先從日本住友金屬株式會社引進多縫式燒嘴點火爐，被國內各廠家消化吸收，徹底摒棄了沿用多年的“煙氣”點火技術，而多採用帶狀火焰直接點火技術，並從環冷機引熱風進入點火爐，開始有了熱風燒結和熱風點火的概念。 80年代末期，主要由長沙冶金設計研究總院先後研發出多縫式點火爐和雙斜帶式點火爐，在90年代初期燒結點火爐採用帶狀火焰直接點火產品已經較為成熟，這兩種爐型也一直沿用至今。 進入21世紀，隨著鋼鐵行業節能減排政策的需要，採用低熱值煤氣點火技術受到各大鋼鐵廠的重視和青睞，點火爐配合低熱值燃氣預熱爐在燒結領域逐漸占據重要位置。

主要類型

側部燒嘴式

點火爐置於燒結機台車上方，無保溫段，料面出點火爐後溫度梯度大，容易粉化，兩側密封性較差，火焰從兩側噴入爐膛，爐膛距離料面高，點火強度低，燃氣消耗量大，主要套用於小型燒結機，重量輕，投資小，隨著國內燒結機大型化，已被市場淘汰。

頂部燒嘴式

點火爐同樣置於燒結台車上方，無保溫段，料面出點火爐後溫度下降較快，容易粉化，兩側漏風較為嚴重，燒嘴在點火爐爐頂交錯布置，呈棋盤式，管道較為複雜，依靠大量燃氣燃燒後的輻射熱點火，燃氣消耗量大，煙氣量大，點火爐壽命短。隨著日本帶狀火焰直接點火技術的引進逐漸淡出市場。

多縫式

燒嘴的安裝

多縫式點火爐在點火段多縫式燒嘴呈線列式安裝在爐頂上，由多縫式燒嘴燃燒產生的梯形火焰牆點燃料面。保溫段既能使燒結料層表面緩慢降溫，又能供給料層內焦粉燃燒所需的空氣。

有時，為防止台車兩側出現低溫區，造成點火不均勻，在多縫式燒嘴兩邊的爐頂上，配置邊燒嘴，強化兩側部點火。

性能特點

(1)採用多縫式燒嘴形成帶狀火焰直接點火，沿台車寬度方向火焰帶燃燒溫度高，溫度場均勻，可在避免熱量浪費的情況下，點燃燒結混合料中的焦粉，並使其均勻燃燒。因此，點火熱效率高，點火質量好，節能效果顯著。

多縫式燒嘴火焰長度短，火焰長度可以通過改變一、二次空氣比例進行調節，不易脫火和回火。同時，爐膛高度可以大大降低，爐內傳熱效果的改善使焦粉著火時間縮短，點火爐的有效長度也可減小，因而點火爐爐膛容積小，重量輕，容易施工也便於整體更換。

（2）多縫式點火燒嘴直接暴露在爐膛中，燒嘴環境惡劣、溫度高、氧化嚴重，燒嘴容易損壞。同樣由於其火焰長度短，爐膛高度不能太高，點火爐熱強度比較高，壽命較短。多縫式點火爐一般只設一排燒嘴，供熱能力有限，高溫帶較窄。

雙斜帶式

爐型

雙斜帶式點火爐為下部開放箱形罩式結構，分為點火段和保溫段。爐頂為平型，點火段爐頂安裝兩排斜交燒嘴。保溫段能使燒結料層表面的溫度緩慢下降，以保持燒結礦的質量，同時供給料層內焦粉燃燒所需的空氣。

性能特點

(1)採用雙斜交燒嘴形 成帶狀火焰直接點火，火焰帶燃燒溫度高，溫度場均勻，混合料表層的固體燃料能得到較快的和均勻的燃燒，因而點火熱效率高，點火質量好。所使用的噴頭混合型旋流燒嘴，具有火焰短，燃燒穩定，調節比大，能在較低的空氣係數和較低的煤氣壓力情況下實現完全燃燒和安全生產，使用壽命長。對不同的原料條件、設備條件以及不同的煤氣條件，可配備具有不同火焰頻寬度和不同火焰帶溫度的雙斜燒嘴，因而雙斜帶式點火爐適應性強，套用範圍廣。

（2）相對於多縫式點火爐，雙斜帶式點火爐由於多一排燒嘴，長度較長，重量大，投資略高。爐膛高度高於多縫式點火爐。

熱風點火式

隨著帶狀火焰直接點火技術的逐漸成熟，有效降低點火能耗，提高燒結礦品質，熱風點火及熱風燒結技術開始慢慢推廣。現有熱風點火與熱風燒結均為從環冷機將熱風引入點火爐。

將環冷機約300 ℃熱風經過除塵處理後，由管道引入點火爐，作為點火時的助燃風使用。熱風點火技術能有效提高點火溫度，減少煤氣消耗量。

熱風燒結式

在點火爐後增加一個保溫罩，將環冷機約200℃熱風由管道引入保溫罩中，延長燒結礦的溫度梯度，避免料面溫度出現急冷狀況。

熱風燒結相當於點火爐保溫段延長，燒結礦出點火爐後料面溫度不會急劇下降，料麵粉礦減少，提高成品率。

低熱值燃氣式

鋼鐵行業的生產形勢嚴峻，經濟效益降低，同時國家節能減排的政策也越來越嚴格，如何有效利用低熱值煤氣，降低能耗指標，也是各大鋼鐵廠非常關注的問題。

國內鋼鐵行業現狀大多數是高熱值煤氣（如焦爐煤氣、轉爐煤氣、天然氣等）緊張，低熱值煤氣即高爐煤氣有富餘，而且一般都是直接對空排放，不僅浪費資源，也對周邊環境造成了嚴重污染。在有效保證燒結質量的同時，儘可能的利用低熱值煤氣，甚至是全部利用低熱值煤氣進行點火越來越成為燒結領域關注的重點。對於鋼鐵行業而言，能有效利用的低熱值煤氣均為高爐煤氣。

四排燒嘴高爐煤氣點火爐

這種點火爐在點火段布置有四排燒嘴，直接採用大量高爐煤氣進行點火，優點是投資省，無需對高爐煤氣和助燃空氣進行預熱，缺點也非常明顯，由於高爐煤氣熱值較低，點火溫度偏低，料面發黃，返礦多，同時爐膛正壓較大，點火爐冒火現象嚴重，煙氣量大，現場操作環境差。

機上式雙預熱高爐煤氣點火爐

預熱爐緊挨點火爐，在預熱空氣、煤氣的同時，也可以作為保溫段的延長，結構緊湊，安裝方便投資低。這樣的布置對於小型燒結機尚可，而對於大型燒結機，點火所需煤氣消耗量增加，相應煤氣管道加粗，不利於布置。同時燒結機跨距加大，導致換熱器跨距加大，長度增加，無法解決膨脹問題，從而導致管式換熱器末端容易損壞，壽命變短。

由於預熱爐緊挨點火爐，其燃燒產生的大量煙氣不能瞬時排走，使得點火爐周邊溫度升高，煙塵較多，對工人的健康和正常操作及檢修產生不利因素，存在安全隱患。

機下式雙預熱高爐煤氣點火爐

不同於機上式雙預熱爐的布置，機下式雙預熱高爐煤氣點火爐將空氣、煤氣預熱爐從緊挨點火爐保溫段後面（+25.00 m平面）移至燒結機主廠房附近的地面（+0.00平面）上，與機上式結構相對比，機下式雙預熱爐有效解決了大型燒結機不好布置，大量煙氣無法瞬時排走的問題，同時預熱後空氣、煤氣溫度更高，點火效果更明顯。

採用機下式雙預熱爐布置占地面積大，投資較高，預熱爐高溫煙氣直接對空排放等也是無法避免的缺點。

高爐煤氣燒結點火爐的主要設計特點

國內鋼鐵企業的燒結點火爐多數採用焦爐煤氣、混合煤氣以及天然氣等高熱值煤氣作為點火燃料，而低熱值的高爐煤氣缺乏有效利用，富餘的高爐煤氣通過放散火炬燃燒排放，既浪費了能源，又增加了污染，通過分析高爐煤氣燒結點火爐的套用，以促進高爐煤氣的有效利用。

燒結點火要求

燒結點火的目的是供給混合料表層以足夠的熱量，使其中的固體燃料著火燃燒，同時使表層混合料在點火爐內的高溫煙氣作用下乾燥、脫碳和燒結，並藉助於抽風使燒結過程自上而下進行。

燒結點火爐作為燒結工藝的點火設備，其工作狀況直接影響燒結過程的正常進行和燒結礦的質量。因此，點火爐必需保證滿足以下要求：①有足夠高的點火溫度；②有一定的點火時間；③適宜的點火負壓；④台車寬度方向點火均勻；⑤充足的含氧量。

工藝流程

隨著高爐煉鐵技術的發展，高爐配碳進一步降低，導致高爐煤氣的發熱值過低（約3135 k J/ m3），若直接用於燃燒，其點火溫度在900 ℃左右，不能滿足燒結點火的要求，故工藝設計時必須考慮帶入一部分物理熱。

由此，高爐煤氣點火爐的設計採用空氣、煤氣雙預熱型式，以提高點火溫度。本工藝流程將冷空氣、冷煤氣通過組合換熱器進行兩次預熱，不僅能提高預熱溫度，強化預熱效果，還能降低外排煙氣溫度，減少能源浪費。

生產使用情況

採用全高爐煤氣點火的燒結點火爐在國內已經有不少企業使用，技術上也已經比較成熟，

生產數據表明，高爐煤氣燒結機點火爐的生產運行情況良好，燒結生產中的各項技術指標均能滿足要求。通過雙預熱設計工藝，高爐煤氣點火溫度達到1 150 ℃左右，完全滿足生產要求，點火煤氣消耗為50 m3/t左右，與設計煤氣單耗量基本一致。

主要問題

高爐煤氣因生產工藝及本身特性影響，在使用過程中主要存在以下問題：

（1）煤氣主管道壓力不穩定。

燒結點火爐所需煤氣量根據生產情況的不同而決定。正常生產中，在閥門參數設定不變的情況下，高爐煤氣流量受壓力影響，若壓力波動較大，會造成點火爐操作困難。煤氣壓力過低，不能滿足生產要求，壓力過高，則爐膛火焰往外冒，燒損爐殼鋼結構及附近設備。因此，在高爐煤氣點火爐設計時，煤氣主管道要儘量接到壓力穩定的煤氣儲柜上。

（2）高爐煤氣乾燥情況的好壞決定煤氣中夾帶水分的多少，而高爐煤氣必須經過長距離的輸送才能到達用氣點，在輸送過程中管道內會產生少量冷凝水，若設計不合理，則造成管道積水堵塞，影響點火爐的正常工作。

（3）高爐煤氣操作有嚴格的操作規程，預熱爐在開停車使用時，必須要保證換熱器內氣體處於流通狀態，否則預熱爐乾燒，換熱器局部溫度過高，會造成變形，引起煤氣泄漏、爆炸、中毒等重大安全事故。

（4）換熱器與預熱後的空氣、煤氣管道均採用岩棉外保溫方式，而預熱爐及廠房外的管道為露天布置，受降水影響，岩棉的保溫性能會逐漸下降，輻射散熱量增加，導致預熱效果變差。

因此，外保溫需定期檢查維護，減少熱量損失，以降低能耗。

效益分析

採用焦爐煤氣為參考對象，以使用單一燃料點火的200 m燒結機為例，高爐煤氣點火爐單耗為50 m/t（含預熱爐消耗），焦爐煤氣點火爐單耗為4m/t，而高爐煤氣價格約為0.05元/m，焦爐煤氣價格約為1.0元/m，則使用高爐煤氣的點火爐每噸燒結礦可節約燃料成本1.5元。200 m燒結機按每年生產燒結礦210萬t計算，則可節約生產成本315萬元，並且每年減少了1.05億m高爐煤氣排放，經濟、環境效益顯著。

結語

高爐煤氣燒結點火爐通過合理的工藝設計，能將點火溫度提高到（1 100±50）℃，完全可以滿足燒結生產的要求，同時還能改善因操作不當而出現混合料層上部過融現象發生，進而改善料層透氣性。

通過使用高爐煤氣來替代高熱值的煤氣，能有效降低鋼鐵廠的生產成本，不僅提升了企業利潤，還減少了富餘廢氣的放散，取得了良好的綜合效益。

此外，高爐煤氣通過類似的工藝設計，還可以用於石灰窯、餘熱鍋爐和球團工程等生產系統，高效利用技術值得開發、利用和推廣。

發展趨勢

從上世紀80年代至今國內燒結點火爐從原有“煙氣”點火技術，發展為帶狀火焰直接點火技術，經過20多年的不斷完善，多縫式點火爐和雙斜帶式點火技術已經非常成熟，其爐型結構特點也比較穩定，近幾年的改進重心都在點火爐的配套設施和點火燃料方面。

國內燒結點火爐的發展也越來越趨向於以下幾點：

（1）燒結面積呈大型化，小型的燒結機逐步被淘汰，適應大型燒結機的點火爐越來越受到市場關注；

（2）點火爐結構的工廠化，即點火爐所有零部件均在加工廠製作完成，進入現場直接組裝，無需制模、澆築、拆模及烘烤等工序，縮短施工周期，若點火爐出現損壞還可通過局部快速更換保證正常工作；

（3）點火燃料呈低熱值化，隨著高熱值燃氣單價日漸上升，運營成本日益增高，低熱值燃氣點火爐的趨勢不可避免；

（4）在保證燒結點火質量的前提下，有效降低點火能耗，利用空、煤氣預熱爐產生的高溫煙氣等，將是未來點火爐發展的一個重要方向。