1  前言

  烧嘴是竖炉燃烧室的主要组成部分，莱钢2#8 m2竖炉使用的燃料为95％的高炉煤气配加5％焦炉煤气，煤气和空气经烧嘴混合后喷出燃烧。在球团矿生产过程中对烧嘴的要求主要是煤气和空气混合效果好，燃烧速度快，生成的火焰短，并保证烧嘴前煤气和空气管道较低的压力，获得尽量多的总热量。原有烧嘴在结构形式上均存在明显不足，对球团矿生产形成严重制约；为满足生产。工艺新要求，对竖炉烧嘴的结构形式进行了仔细研究分析，并进行了改造。

2现状分析

  2^#竖炉燃烧室烧嘴原为7^#环缝涡流烧嘴，结构形式见图l。助燃风通过烧嘴时经旋转在环缝部位形成涡流，与进入烧嘴管道中间的煤气进行混合后进入燃烧室燃烧；助燃风在环缝处形成的涡流压力高，助燃风管道内流量受到限制；空气流量不足使混合气中的含氧量低，炉内不能达到较高的氧化性气氛；环缝部位成为影响燃烧室氧气含量和热量提高的瓶颈。基于以上因素，攻关组曾对环缝部位进行了改造，但因烧嘴的自身结构形式原因，仍未彻底解决生产过程中存在的缺陷。助燃风和煤气压力高、流量低的矛盾一直比较突出，导致助燃风机和煤气加压机一直处于全负荷运行状态，造成了不必要的设备损失和一系列的生产问题。

3  原7#环缝涡流烧嘴存在的缺陷

    经过仔细分析，查找原因，我们发现原环缝涡流结构形式存在以下重要的缺陷与不足：

    1)助燃风进入环缝以后，涡流喷吹在烧嘴出口处形成局部的强回流，将高炉煤气中的细灰堵塞在烧嘴出口处，造成烧嘴堵塞，制约了燃烧室煤气和助燃风的正常输送，严重影响了球团矿的产质量。

    2)强涡流旋转使助燃风和煤气在混合过程中流速过快，燃烧的稳定性能差，高压气流导致点火困难，在复风过程中极易出现燃烧室灭火现象，即使正常生产由于煤气压力波动，也易出现灭火现象，给竖炉生产带来极大安全隐患，而且高压气流致使煤气燃烧不充分，大大增加了煤气消耗。

    3)受环缝结构限制，助燃风在全风满负荷的状态下风量依然不足，燃烧室出口处烟气含氧量低，炉内氧化性气氛差，使球团矿的焙烧工序能力指数大为下降，满足不了工艺要求。 

    4)通过烧嘴的煤气和助燃风压力高，煤气量和助燃风量在环缝部位受到限制，燃烧热值上不去，炉内焙烧温度和热量受到限制，成为带约竖炉生产的瓶颈。

  5)高压气流导致燃烧火焰长，高温火焰冲刷燃烧室炉墙造成炉墙局部过热，严重影响了燃烧室的设备寿命；高压气流同时也导致炉内压力升高，从而导致燃烧室、混合式砖结构及炉皮的漏风烧穿，缩短了炉龄。

    6)煤气加压机和助燃风机必须全负荷运转才能满足竖炉正常生产需要，高速、全负荷运行，使煤气加压机经常发生故障，严重影响了设备的使用寿命，增加了维修费用。

4  改造方案

4．1改造思路

    解决烧嘴存在的缺陷，其关键点在于降低助燃风和煤气压力，增加管道流量，以提高燃烧热值，避免涡流形式导致的烧嘴堵灰、点火困难和燃烧不充分等现状。基于以上切人点，经过反复论证，我们认为烧嘴的结构形式是导致问题产生的关键，如何改进原有烧嘴结构形式成为解决问题的中心环节。

4．2具体措施

    改变烧嘴结构形式。经过仔细研究筛选，根据生产过程中使用的高炉煤气和焦炉煤气的特性(表1)和燃烧温度、助燃风流量及燃烧其他参数等工艺要求(表2)，决定将7#环缝涡流烧嘴改为PW型直燃式煤气燃烧器，设计并确定了安装形式和内部结构的尺寸参数。

    首次开发使用PW4500式直燃器。该烧嘴助燃风和煤气的通道均采用方形环缝，混合气流不存在旋转和涡流，直接输送至燃烧室内部，气流的输送南原来的环缝涡流形式改为直燃式。该燃烧器结构简单，风阻系数小，燃烧充分，易于点火，运行可靠、安全，在生产实践中均得到证实，彻底解决了烧嘴堵灰和炉内氧化气氛不足等问题。

    在研究开发时，充分考虑了与旧燃烧室烧嘴底座的安装衔接问题，并借大修之机对原安装形式做了相应的改造，改造后的密封性能更佳，安装更简便，省时省力。

5  效果分析

    直燃式烧嘴煤气及空气送入均采用直流式，出口处兀局部强回流，可避免粉尘二次分离，因此燃烧器不堵灰，并可增加燃烧室出口的炯气含氧量，保证燃烧室煤气充分稳定燃烧，使煤气输送大为畅通，减少管道压力，提高煤气和助燃风在燃烧室内充分燃烧的热值，增加竖炉内的总热量，改善炉内氧化性气氛，提高了烘干和焙烧速度，并减少煤气加压、鼓风等设备的负荷，延长加压机和鼓风机的使用寿命，降低了能耗(表3)。

    经过4个月的生产实践，改造后各项指标均达到了预期的效果。

6  效益计算

    1)投资：4个PW型烧嘴3．5万元×4=14万元，与环缝涡流烧嘴价格相当。

    2)增加球团矿产量50 t／d，获效益：

            50×365×38元／t=69．35万元

    3)燃烧稳定性好，煤气与空气混合充分，提高燃烧效率，降低煤气单耗0．08 GJ／t，获效益：

    8元／GJ×0．08GJ／t×45万t=28．8万元

    4)节约电耗。压力降低流量增加，降低了加压机的使用频率，节约电耗：

    (48—42)／48×100％×220×24×365 ×0．97×0．48元／KWh+(47．5—41)／47．5×100％×295×24×365×0．97×0．48元／kWh=11．22万元+I 6．46万元=27．68万元

    5)每年节省清烧嘴检修时间24h， 且大大减轻了维修人员的劳动强度。

       年直接经济效益合计：125．83万元。

7  结语

    在竖炉生产系统中，设备的使用和运行效果与生产工艺密切相关，因此不仅要研究设备本身的构造、性能和技术参数，更要深入探索为满足工艺条件的设备革新和尝试。竖炉燃烧室烧嘴结构的改造是在充分研究生产工艺条件下对竖炉关键设备实施的技术创新，充分体现了设备技术改造与革新在冶金生产过程中的基础性作用。