顧亞楠
(河鋼集團宣鋼公司 煉鐵廠，河北 宣化 075100)
摘要：為進一步降低燒結生產成本，解決燒結系統在開機時因水分不穩定、料層不均、點火質量差、漏風 等因素造成成品率低下的問題，河鋼宣鋼在360m2 燒結機系統進行了一系列創新，通過開發自動加水系統、量化加水時間和加水量、優化過程參數、實施標準化操作等措施，開機后產生的落地料由平均88.6t / 次減少至 22t / 次，開機成品率由67.1％ 提高至 80％。
關鍵詞：燒結；開機成品率；混合料；水分；自動加水
0 引言
機燒返礦率是衡量燒結生產管理水平，體現質 量、成本的一項綜合性指標[1] ，其中，燒結開機時的 成品率控制尤為重要。燒結開機成品率是指燒結系統輕負荷投料后，燒結機一個運轉平面(有效長度) 生產的燒結礦篩上量與燒成量的比值。燒結開機生產與正常生產時的特點不同，它存在水分、料層布料 控制難度大、風量利用率低等問題，很多燒結廠在開 機時的成品率都很低。期間產生大量的落地料，不但造成生產成本升高，而且在處理過程中還會產生揚塵和設備負荷加重的問題。河鋼宣鋼 360m2 燒結機在開機過程中也存著大量的落地料、成品率較 低等問題。為此，組建了技術攻關小組，通過開發自動加水系統、制定并實施標準化操作法、優化參數等措施，使開機成品率大幅提高。
1 穩定混合料入燒水分
燒結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、制粒時的外加水，燃料中碳氫化合物燃燒產生的水汽，以及空氣中帶入的水蒸氣。水在燒結過程中主要起制粒、導熱、潤滑和助燃作用[2]，它是提高燒結礦質量必不可少的條件之一。實驗數據表明，與正常入燒水分7.0％ 時的燒結對比，將混合料水分烘干至2.3％，其利用系數從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 個方面，具體包括原始水分波動、原料取樣或化驗不準確、配料精度低、生石灰消化情況、加水調節滯后[3] 。因此，穩定混合料入燒水分是保證開機成品率的重要手段。
1.1 開發自動加水系統
從混合料帶入水的途徑來看，應重點考慮穩定混合、制粒時的外加水。燒結車間生產過程中混合、 制粒加水以人工操作為主，在調整加水量時，依靠人工控制混合料水分以及加水時間準確性不高，易出現水分波動現象。同時在原料結構、料批、配比出現變化時僅憑經驗判斷水分大小來做調整，誤差大。目前，國內同行業兄弟單位普遍采用加水專家系統來解決上述問題，如寶鋼的混合料水分自動控制系統[4]和萊鋼的一次混合料水分自動調控裝置[5]，河鋼宣鋼決定自主研發和運用自動化程序控制代替人工經驗操作控制混合料水分。
圖1為河鋼宣鋼某燒結車間自主開發的自動加水系統。該系統通過設定混合、制粒機出口混合料水分，經過PID 運算，系統自動調節加水量，實現加水工藝自動控制。該系統投用后，借鑒了河鋼承鋼紅外水分測控系統應用經驗[6]，在入混合機前加裝微波測水儀，進一步提高水分的檢測準確性，為優化開機生產時加水環節創造條件。
1.2 量化加水時間
量化加水時間的目的是使混合料進入混合機后，能夠與生產水同時接觸，更好地進行潤濕和混勻，過早或過晚都會影響入燒混合料的水分，而適宜的水分對混合料制粒至關重要。 制粒的目的是使細顆粒黏附在核顆粒上，保證燒結料層具有良好透氣性[7]。生產過程中，往往會出現各種情況的停機、設 備故障等，而這些不同情況對于加水時機的要求又各不相同，比如加水前的設備沒有混合料，這時加水時間按照各配料秤的下料時間依次計算。但如果加 水前的設備有混合料就必須考慮重新設定加水時間。 因此，第一步要梳理所有可能影響開機混合料水分的各種情況，第二步則需要對加水時間進行量化，精確到秒，才能將開機成品率最大化，動加水系統投用后，通過現場測算、水分化驗、數據對比，重點研究混合料和水入混合機時的拋物線的落點，準確地量化出不同情況下加水時間，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或開機生產時，當原燃料配比、料批、原料結構出現變化引起入燒混合料水分波動而采取的措施，由于開機生產對于入燒混合料水分準確性要求更高，以往粗放的加水量控制方式不利于燒結礦質量的提升，容易造成成品率下降。
自動加水系統投用后，針對不同情況，采用前饋＋后饋的計算方式，寫入程序控制加水量。根據原料重量和原始水分率的跟蹤值及目標水分率，進行控制運算及修正處理，分別求出混合、制粒過程的 加水量的設定值。經過參數統計和對比，得出修正數據，比如，當石灰的使用量每調整1t，加水量相應調整 0.23m3，不同料批下加水量對入燒混合料水分值的影響，料批越大，加水量變化對混合料水分的影響越小，與水分基數無關，原料變化與加水量調整值的對應關系如表2所示。
1.4 系統運行情況
經過一段時間的在線調試，系統的各種控制功 能和運行效果基本上達到了設計要求，尤其在開機生產方面效果顯著，入燒混合料水分率控制誤差在 ± 0.2％ (絕對值) 以內，改善效果明顯，見圖 2。
2 優化過程參數
開機上料時，由于混合料的水分比正常生產波動大，且透氣性不好，同時燒結臺車篦條等設備還處于冷態狀態等因素，所以在開機情況下，對主要的過程參數進行了調整，如表3 所示。
燒結點火質量好壞直接影響到燒結成品率，燒結點火參數主要包括點火溫度和點火時間，點火溫度取決于固體燃料的燃燒以及火焰達到表面的溫度[8]，由于開機料層低，點火火焰長度不夠，因此需要提高煤氣流量，同時增加點火負壓。
3 標準化操作
結合在開機過程中出現的問題，先后制定包括《水分量化管理控制辦法》、《燒結機自動加水崗位操作指導書》、 《燒結工序質量提升管理辦法》等標準化操作文件，共細化開機操作步驟 23 項，進一步細化在開機過程中的每一環節，有效提高了開機時的過程控制。
4 應用效果
通過采取上述控制措施，開機后產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 結語
(1)提高燒結開機成品率應從穩定入燒混合料水分、優化控制參數、強化標準化操作 3 個方面著手，且 3個方面相互配合操作。
(2)穩定入燒混合料水分必須要精確地控制加水時間和加水量，粗放的操作無法保證產品質量，應盡量減少因原燃料變化和設備故障等因素對水分的影響。
(3) 專家系統是人工智能應用研究的主要領域，是一個具有大量專門知識與經驗的程序系統[9] ，是未來鋼鐵企業質量提升的方向，通過計算機控制代替人工操作有助于提高入爐混合料水分穩定性。
參考文獻
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