徐 冰， 黃世來， 梁長賀， 馬 鵬， 解 超， 王 猛
（安徽省馬鞍山鋼鐵股份有限公司， 安徽 馬鞍山 243000）
摘 要：馬鋼燒結(jié) 380 m2 燒結(jié)機采用新型幕簾式點火爐，實現(xiàn)了在配備有無熱源保溫罩的前提下，提升點火效果，改善燒結(jié)礦的質(zhì)量。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了點火爐保溫爐爐膛負(fù)壓的技術(shù)調(diào)整，實現(xiàn)了保溫爐爐溫平衡，解決了表層燒結(jié)礦開裂等一系列難題。實現(xiàn)了焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣單獨點火情況下的點火強度自動控制系統(tǒng)的開發(fā)。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)；點火爐；自動化
0 引言
馬鋼 380 m2 燒結(jié)機點火爐采用幕簾式點火方式，配備有無熱源保溫罩，點火效果明顯改善，燒結(jié)礦的質(zhì)量也有了較為顯著的提高。其點火嘴 4 個為一組進(jìn)行組合，并形成獨立的燒嘴塊，10 個燒嘴塊橫向排列，組合成整體點火燒嘴。第一排燒嘴使用焦?fàn)t煤氣，第二排燒嘴使用轉(zhuǎn)爐煤氣。保溫罩采用箱式或管式預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱點火爐空氣，以期達(dá)到節(jié)約煤氣的效果。
由于馬鋼首次使用幕簾式點火爐，在使用過程中存在燒結(jié)料邊緣點火質(zhì)量差、點火爐爐襯承受復(fù)雜的熱應(yīng)力、氣流沖刷和混合料飛濺物的侵蝕以及有效降低點火能耗與固耗上升如何平衡等問題，有待不斷完善和提升。
1 點火技術(shù)的升級與應(yīng)用
當(dāng)燒結(jié)機臺車慢慢通過點火爐時，燒結(jié)開始，由抽風(fēng)機供氧，從表層向下燃燒，完成燒結(jié)過程。如果燃燒熱量不足或溫度過低，則燒結(jié)不徹底，難以成燒結(jié)礦。如燃燒過量或溫度偏高，則燒結(jié)料過分熔化而結(jié)殼，會降低表層燒結(jié)礦的透氣性。因此，點火環(huán)節(jié)對燒結(jié)礦質(zhì)量、對燒結(jié)過程有著重要影響[1-3]。
1.1 提高燒結(jié)機邊緣區(qū)域的點火強度
馬鋼在使用采用新型幕簾式點火爐后，一直存在邊緣點火差的問題。在進(jìn)行了大量的生產(chǎn)實踐調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)點火爐中部點火過剩，而兩側(cè)點火煤氣量不足，故對點火煤氣分布進(jìn)行優(yōu)化，在總煤氣量大致不變的情況下，將中部點火煤氣使用量減少，加大邊緣煤氣使用量，并適當(dāng)控制兩側(cè)空煤比例，增強火焰強度，改造前后對比如圖 1、圖 2 所示。同時，對布料系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使用一次整形、二次壓料的方式，將邊緣布料強化，從而增強邊緣點火效果。
1.2 點火負(fù)壓的調(diào)整與控制
點火負(fù)壓是燒結(jié)點火的關(guān)鍵，點火負(fù)壓過高或過低，對燒結(jié)點火質(zhì)量影響較大。點火負(fù)壓低，會造成點好火的混合料表層熱量不易向下引。負(fù)壓過高，又會造成點火段燃燒物外噴，熱量損失較大。實踐證明，1—3 號風(fēng)箱負(fù)壓控制在抽風(fēng)負(fù)壓的 50％～60％范圍，即 6.0～8.0 kPa，是合適的點火負(fù)壓。
在日常檢修期間，加大了對 1—3 號風(fēng)箱的維護，及時進(jìn)行疏通及補漏。實際操作中，對 1—3 號風(fēng)箱進(jìn)行輪換制自動開啟，優(yōu)化開啟時間，將蝶閥開啟時間由原來的 1 min、開度 0～100％降低至 30 s、開度 0～60％，既解決了過度開啟造成負(fù)壓波動大的問題，又有效解決了風(fēng)箱在線堵塞問題。
1.3 使用微正壓保溫技術(shù)解決燒結(jié)礦表面龜裂
保溫制度不完善容易造成料層表面出現(xiàn)欠熔現(xiàn)象，燒結(jié)礦表面出現(xiàn)浮灰，產(chǎn)生大量返礦，從而導(dǎo)致燒結(jié)生產(chǎn)率降低、燒結(jié)礦冶金性能下降以及燒結(jié)能耗升高。
燒結(jié)混合料點火后，進(jìn)入保溫爐進(jìn)行保溫。為強化保溫效果，一般采用通入熱風(fēng)進(jìn)行保溫。但此種方式投資高，且有含塵氣體進(jìn)入，惡化了燒結(jié)透氣性。如不采用熱風(fēng)保溫技術(shù)，在點火保溫段會出現(xiàn)從臺車兩側(cè)滲入冷空氣，燒結(jié)表層燒結(jié)礦急速降溫，造成燒結(jié)礦表面龜裂嚴(yán)重，致使點火后燒結(jié)料層透氣性變化較大，影響燒結(jié)過程的穩(wěn)定性。
針對燒結(jié)機點火爐投用后表層燒結(jié)礦龜裂較多的情況，繼續(xù)使用原來的點火爐保溫箱，延長了點火爐保溫段長度，保溫時間延長了 5～6 min，緩解了燒結(jié)礦表面龜裂多、點火效果差的情況。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷與不足，采用微正壓保溫技術(shù)，利用保溫爐下部風(fēng)箱開度控制和保溫爐熱循環(huán)風(fēng)量控制方法，將保溫爐內(nèi)爐膛壓力維持在微正壓狀態(tài)，確保保溫爐內(nèi)溫度在 150～350 ℃，并利用表層燒結(jié)自顯熱冷將空氣加熱到 120 ℃。
保溫控制系統(tǒng)根據(jù)保溫段爐膛壓力變化情況，首先控制保溫爐下部風(fēng)箱蝶閥開度，通過調(diào)整燒結(jié)料層風(fēng)量，實現(xiàn)保溫爐內(nèi)爐膛壓力的調(diào)整。通過在循環(huán)熱風(fēng)管道設(shè)置風(fēng)量檢測系統(tǒng)，控制循環(huán)熱風(fēng)量，使用保溫爐爐膛壓力信息反饋回風(fēng)量控制器，調(diào)整進(jìn)入保溫爐內(nèi)的熱風(fēng)風(fēng)量，使保溫爐爐膛壓力穩(wěn)定。在循環(huán)熱風(fēng)管道設(shè)置溫度測量儀表，控制保溫爐爐膛壓力，降低保溫爐爐膛內(nèi)部溫度，使循環(huán)熱風(fēng)溫度穩(wěn)定。
1.4 進(jìn)行燒結(jié)總體風(fēng)量的再平衡分配
燒結(jié)風(fēng)量調(diào)整分配后，解決了尾部燒結(jié)礦冷卻速度較快的問題，但前部風(fēng)箱風(fēng)量增加，垂直燒結(jié)速度加快，致使上部燒結(jié)料高溫保持時間縮短，上部燒結(jié)料存在夾生料的情況。對燒結(jié) 4—6 號風(fēng)箱進(jìn)行再控制，尾部風(fēng)箱控制適當(dāng)放寬，適當(dāng)延長上部燒結(jié)礦燒結(jié)時間，燒結(jié)礦整體強度得到提升。
1.5 對 A 燒結(jié)機進(jìn)行優(yōu)化
根據(jù) B 燒結(jié)機點火爐先期使用一年情況中發(fā)現(xiàn)的不足，在更換 A 燒結(jié)機點火爐時進(jìn)行優(yōu)化。
1）B 燒結(jié)機新型點火爐前后爐墻據(jù)料面高度為150 mm，造成前后兩端冷風(fēng)串入較多，影響到點火爐一排點火效果以及保溫爐保溫效果。因此，A 燒結(jié)機點火爐將前后爐墻高度降低 50 mm。
2）B 燒結(jié)機點火爐空氣主管進(jìn)入預(yù)熱箱入口段在點火爐爐內(nèi)溫度發(fā)生變化時，主管道抖動嚴(yán)重。幕簾風(fēng)直接與空氣主管相連，在大幅使用幕簾風(fēng)時，料面急劇冷卻，致使料面裂紋增加。A 燒結(jié)機幕簾式點火爐使用預(yù)熱風(fēng)，且直接接入空氣主管，消除了 B 燒結(jié)機點火爐問題。
3）B 燒結(jié)機新型點火爐保溫爐換熱箱使用長方體設(shè)計，換熱箱使用期間換熱箱底部出現(xiàn)變形、焊接點脫焊等故障，致使空氣大面積竄出，嚴(yán)重影響到點火爐的安全使用以及點火效果，煤氣消耗上升約 10％。
A 燒結(jié)機預(yù)熱箱改造為管式設(shè)計，消除了熱應(yīng)力，并采用蛇形布置，空氣預(yù)熱溫度由 B 燒結(jié)機的 65 ℃提高到 92 ℃水平。
1.6 燒結(jié)點火自動程序的開發(fā)與應(yīng)用
馬鋼原點火方式為焦?fàn)t煤氣點火，經(jīng)過多年改造，形成了獨特的焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣點火方式，且應(yīng)用于新型點火爐，點火效果好。
但是，點火控制中焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐的使用比例、焦?fàn)t轉(zhuǎn)爐時的空煤比等數(shù)據(jù)，均需要人工進(jìn)行控制，煤氣浪費較為嚴(yán)重。為實現(xiàn)點火穩(wěn)定，需要根據(jù)點火強度、機速等計算煤氣流量，并根據(jù)物料濕度進(jìn)行修正，在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)點火爐溫度對流量進(jìn)行微調(diào)。
因為轉(zhuǎn)換爐煤氣的單位熱值價格較低，所以，在本設(shè)計中在一排使用焦?fàn)t煤氣，并進(jìn)行小流量定量控制。由二排轉(zhuǎn)爐煤氣來實現(xiàn)點火溫度的穩(wěn)定。自動控制模型原理如圖 3 所示。
1）自動控制。根據(jù)機速、混合料濕度的跟蹤及目標(biāo)點火溫度，并與實際測定值相對比，計算得出轉(zhuǎn)爐煤氣的設(shè)定值，輸出控制信號調(diào)節(jié)閥位，實現(xiàn)在線實時自動控制。
2）定量設(shè)定。操作員能夠設(shè)定閥位，控制加水量。
2 應(yīng)用效果
A 燒結(jié)機點火爐投用后，點火能耗較 B 燒結(jié)機點火爐下降 10％左右，并且在加強燒結(jié)表面點火、解決邊緣點火差及燒結(jié)上部燒結(jié)礦強度的同時，燒結(jié)內(nèi)返率下降，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量上升。
從表 1 可以看出，燒結(jié)內(nèi)返率由改造前的平均18.74％降低至現(xiàn)在的平均 17.02％水平，燒結(jié)礦成品率上升 1.72％。按照 2016 年 1—10 月份燒結(jié)礦產(chǎn)量707.6 萬 t 計算，增產(chǎn)可達(dá)到 6.9 萬 t，按燒結(jié)礦加工成本為 51.78 元 /t 保守計算，年降本可達(dá)到 357 萬元。
3 結(jié)語
燒結(jié)生產(chǎn)正朝著大型化、智能化方向發(fā)展，尤其對大型燒結(jié)機而言，生產(chǎn)過程平衡是確保燒結(jié)質(zhì)量的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。馬鋼使用新型點火爐，通過應(yīng)用點火爐預(yù)熱風(fēng)溫控制、保溫爐爐膛壓力及溫度控制以及點火強度自動控制等技術(shù)，實現(xiàn)了降低表層燒結(jié)礦龜裂、提高點火強度和降低返粉的目標(biāo)。燒結(jié)全過程自動化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化控制，將是燒結(jié)生產(chǎn)提標(biāo)降耗的必由之路，也是十分有意義的研究方向。
參考文獻(xiàn)
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