顧亞楠
(河鋼集團(tuán)宣鋼公司 煉鐵廠，河北 宣化 075100)
摘要：為進(jìn)一步降低燒結(jié)生產(chǎn)成本，解決燒結(jié)系統(tǒng)在開機(jī)時(shí)因水分不穩(wěn)定、料層不均、點(diǎn)火質(zhì)量差、漏風(fēng) 等因素造成成品率低下的問題，河鋼宣鋼在360m2 燒結(jié)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了一系列創(chuàng)新，通過開發(fā)自動(dòng)加水系統(tǒng)、量化加水時(shí)間和加水量、優(yōu)化過程參數(shù)、實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化操作等措施，開機(jī)后產(chǎn)生的落地料由平均88.6t / 次減少至 22t / 次，開機(jī)成品率由67.1％ 提高至 80％。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)；開機(jī)成品率；混合料；水分；自動(dòng)加水
0 引言
機(jī)燒返礦率是衡量燒結(jié)生產(chǎn)管理水平，體現(xiàn)質(zhì) 量、成本的一項(xiàng)綜合性指標(biāo)[1] ，其中，燒結(jié)開機(jī)時(shí)的 成品率控制尤為重要。燒結(jié)開機(jī)成品率是指燒結(jié)系統(tǒng)輕負(fù)荷投料后，燒結(jié)機(jī)一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)平面(有效長(zhǎng)度) 生產(chǎn)的燒結(jié)礦篩上量與燒成量的比值。燒結(jié)開機(jī)生產(chǎn)與正常生產(chǎn)時(shí)的特點(diǎn)不同，它存在水分、料層布料 控制難度大、風(fēng)量利用率低等問題，很多燒結(jié)廠在開 機(jī)時(shí)的成品率都很低。期間產(chǎn)生大量的落地料，不但造成生產(chǎn)成本升高，而且在處理過程中還會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵和設(shè)備負(fù)荷加重的問題。河鋼宣鋼 360m2 燒結(jié)機(jī)在開機(jī)過程中也存著大量的落地料、成品率較 低等問題。為此，組建了技術(shù)攻關(guān)小組，通過開發(fā)自動(dòng)加水系統(tǒng)、制定并實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化操作法、優(yōu)化參數(shù)等措施，使開機(jī)成品率大幅提高。
1 穩(wěn)定混合料入燒水分
燒結(jié)過程中混合料的水分主要來自物料原始含有的物理水，混合、制粒時(shí)的外加水，燃料中碳?xì)浠衔锶紵a(chǎn)生的水汽，以及空氣中帶入的水蒸氣。水在燒結(jié)過程中主要起制粒、導(dǎo)熱、潤(rùn)滑和助燃作用[2]，它是提高燒結(jié)礦質(zhì)量必不可少的條件之一。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與正常入燒水分7.0％ 時(shí)的燒結(jié)對(duì)比，將混合料水分烘干至2.3％，其利用系數(shù)從1.11 t / (m2•h) 降至 0.66 t/ (m2•h)，影響混合料水分控制精度的因素主要有5 個(gè)方面，具體包括原始水分波動(dòng)、原料取樣或化驗(yàn)不準(zhǔn)確、配料精度低、生石灰消化情況、加水調(diào)節(jié)滯后[3] 。因此，穩(wěn)定混合料入燒水分是保證開機(jī)成品率的重要手段。
1.1 開發(fā)自動(dòng)加水系統(tǒng)
從混合料帶入水的途徑來看，應(yīng)重點(diǎn)考慮穩(wěn)定混合、制粒時(shí)的外加水。燒結(jié)車間生產(chǎn)過程中混合、 制粒加水以人工操作為主，在調(diào)整加水量時(shí)，依靠人工控制混合料水分以及加水時(shí)間準(zhǔn)確性不高，易出現(xiàn)水分波動(dòng)現(xiàn)象。同時(shí)在原料結(jié)構(gòu)、料批、配比出現(xiàn)變化時(shí)僅憑經(jīng)驗(yàn)判斷水分大小來做調(diào)整，誤差大。目前，國(guó)內(nèi)同行業(yè)兄弟單位普遍采用加水專家系統(tǒng)來解決上述問題，如寶鋼的混合料水分自動(dòng)控制系統(tǒng)[4]和萊鋼的一次混合料水分自動(dòng)調(diào)控裝置[5]，河鋼宣鋼決定自主研發(fā)和運(yùn)用自動(dòng)化程序控制代替人工經(jīng)驗(yàn)操作控制混合料水分。
圖1為河鋼宣鋼某燒結(jié)車間自主開發(fā)的自動(dòng)加水系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過設(shè)定混合、制粒機(jī)出口混合料水分，經(jīng)過PID 運(yùn)算，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)加水量，實(shí)現(xiàn)加水工藝自動(dòng)控制。該系統(tǒng)投用后，借鑒了河鋼承鋼紅外水分測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)[6]，在入混合機(jī)前加裝微波測(cè)水儀，進(jìn)一步提高水分的檢測(cè)準(zhǔn)確性，為優(yōu)化開機(jī)生產(chǎn)時(shí)加水環(huán)節(jié)創(chuàng)造條件。
1.2 量化加水時(shí)間
量化加水時(shí)間的目的是使混合料進(jìn)入混合機(jī)后，能夠與生產(chǎn)水同時(shí)接觸，更好地進(jìn)行潤(rùn)濕和混勻，過早或過晚都會(huì)影響入燒混合料的水分，而適宜的水分對(duì)混合料制粒至關(guān)重要。 制粒的目的是使細(xì)顆粒黏附在核顆粒上，保證燒結(jié)料層具有良好透氣性[7]。生產(chǎn)過程中，往往會(huì)出現(xiàn)各種情況的停機(jī)、設(shè) 備故障等，而這些不同情況對(duì)于加水時(shí)機(jī)的要求又各不相同，比如加水前的設(shè)備沒有混合料，這時(shí)加水時(shí)間按照各配料秤的下料時(shí)間依次計(jì)算。但如果加 水前的設(shè)備有混合料就必須考慮重新設(shè)定加水時(shí)間。 因此，第一步要梳理所有可能影響開機(jī)混合料水分的各種情況，第二步則需要對(duì)加水時(shí)間進(jìn)行量化，精確到秒，才能將開機(jī)成品率最大化，動(dòng)加水系統(tǒng)投用后，通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算、水分化驗(yàn)、數(shù)據(jù)對(duì)比，重點(diǎn)研究混合料和水入混合機(jī)時(shí)的拋物線的落點(diǎn)，準(zhǔn)確地量化出不同情況下加水時(shí)間，具體如表1所示。
1.3 量化加水量
量化加水量的目的是為避免正常生產(chǎn)或開機(jī)生產(chǎn)時(shí)，當(dāng)原燃料配比、料批、原料結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化引起入燒混合料水分波動(dòng)而采取的措施，由于開機(jī)生產(chǎn)對(duì)于入燒混合料水分準(zhǔn)確性要求更高，以往粗放的加水量控制方式不利于燒結(jié)礦質(zhì)量的提升，容易造成成品率下降。
自動(dòng)加水系統(tǒng)投用后，針對(duì)不同情況，采用前饋＋后饋的計(jì)算方式，寫入程序控制加水量。根據(jù)原料重量和原始水分率的跟蹤值及目標(biāo)水分率，進(jìn)行控制運(yùn)算及修正處理，分別求出混合、制粒過程的 加水量的設(shè)定值。經(jīng)過參數(shù)統(tǒng)計(jì)和對(duì)比，得出修正數(shù)據(jù)，比如，當(dāng)石灰的使用量每調(diào)整1t，加水量相應(yīng)調(diào)整 0.23m3，不同料批下加水量對(duì)入燒混合料水分值的影響，料批越大，加水量變化對(duì)混合料水分的影響越小，與水分基數(shù)無關(guān)，原料變化與加水量調(diào)整值的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。
1.4 系統(tǒng)運(yùn)行情況
經(jīng)過一段時(shí)間的在線調(diào)試，系統(tǒng)的各種控制功 能和運(yùn)行效果基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，尤其在開機(jī)生產(chǎn)方面效果顯著，入燒混合料水分率控制誤差在 ± 0.2％ (絕對(duì)值) 以內(nèi)，改善效果明顯，見圖 2。
2 優(yōu)化過程參數(shù)
開機(jī)上料時(shí)，由于混合料的水分比正常生產(chǎn)波動(dòng)大，且透氣性不好，同時(shí)燒結(jié)臺(tái)車篦條等設(shè)備還處于冷態(tài)狀態(tài)等因素，所以在開機(jī)情況下，對(duì)主要的過程參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，如表3 所示。
燒結(jié)點(diǎn)火質(zhì)量好壞直接影響到燒結(jié)成品率，燒結(jié)點(diǎn)火參數(shù)主要包括點(diǎn)火溫度和點(diǎn)火時(shí)間，點(diǎn)火溫度取決于固體燃料的燃燒以及火焰達(dá)到表面的溫度[8]，由于開機(jī)料層低，點(diǎn)火火焰長(zhǎng)度不夠，因此需要提高煤氣流量，同時(shí)增加點(diǎn)火負(fù)壓。
3 標(biāo)準(zhǔn)化操作
結(jié)合在開機(jī)過程中出現(xiàn)的問題，先后制定包括《水分量化管理控制辦法》、《燒結(jié)機(jī)自動(dòng)加水崗位操作指導(dǎo)書》、 《燒結(jié)工序質(zhì)量提升管理辦法》等標(biāo)準(zhǔn)化操作文件，共細(xì)化開機(jī)操作步驟 23 項(xiàng)，進(jìn)一步細(xì)化在開機(jī)過程中的每一環(huán)節(jié)，有效提高了開機(jī)時(shí)的過程控制。
4 應(yīng)用效果
通過采取上述控制措施，開機(jī)后產(chǎn)生的落地料大幅減少，由平均 88.6 t / 次減少至 22 t / 次，成品率由 67.1％ 提升至 80％。
5 結(jié)語
(1)提高燒結(jié)開機(jī)成品率應(yīng)從穩(wěn)定入燒混合料水分、優(yōu)化控制參數(shù)、強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)化操作 3 個(gè)方面著手，且 3個(gè)方面相互配合操作。
(2)穩(wěn)定入燒混合料水分必須要精確地控制加水時(shí)間和加水量，粗放的操作無法保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)盡量減少因原燃料變化和設(shè)備故障等因素對(duì)水分的影響。
(3) 專家系統(tǒng)是人工智能應(yīng)用研究的主要領(lǐng)域，是一個(gè)具有大量專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)[9] ，是未來鋼鐵企業(yè)質(zhì)量提升的方向，通過計(jì)算機(jī)控制代替人工操作有助于提高入爐混合料水分穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)
[1] 張純，成亞良，郭積永，等. 降低280m2 燒結(jié)機(jī)機(jī)燒返礦率的生 產(chǎn)實(shí)踐[J]. 河北冶金，2015，(5):37 ~ 39.
[2] 姜濤. 燒結(jié)球團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社， 2014.
[3] 劉軍. 漣鋼 360m2 燒結(jié)機(jī)混合加水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J]. 科技風(fēng)，2011，(11):14.
[4] 邊美柱，史勁強(qiáng)，程恩閣. 包鋼500m2 燒結(jié)機(jī)混合料水分自動(dòng)控制與應(yīng)用[J]. 包鋼科技，2014，(4):7 ~ 10.
[5]呂梟，王學(xué)軍. 萊鋼燒結(jié)機(jī)一次混合料水分自動(dòng)調(diào)控裝量的應(yīng)用 [J]. 包鋼科技，2018，(1):20 ~ 21 ＋ 27.
[6]別威，王挽平，李海東. 紅外水分測(cè)控系統(tǒng)在燒結(jié)機(jī)上的應(yīng)用 [J]. 河北冶金，2016，(8):38 ~ 41.
[7] 范曉慧. 鐵礦燒結(jié)優(yōu)化配礦原理與技術(shù)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社，2013.
[8] 王珂，夏建剛，張惠，等. 萊鋼燒結(jié)廠265m2 燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火溫度優(yōu)化控制[J]. 燒結(jié)球團(tuán)，2009，(1):25 ~ 28.
[9] 吳明臻，梁瓊. 燒結(jié)專家系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J]. 礦業(yè)工程，2012， (4):61 ~ 63.