高爐燒結(jié)礦槽最優(yōu)加槽方案探討

邱懿飛

摘 要：給高爐槽輸送燒結(jié)礦是原料分廠(chǎng)主要生產(chǎn)內(nèi)容之一。高爐槽燒結(jié)礦槽位的穩(wěn)定與否對(duì)燒結(jié)礦的物理性狀（如粒度的偏析）有較大的影響，也直接影響高爐的穩(wěn)定順行，所以從穩(wěn)定高爐槽位的加槽方法上進(jìn)行探討和改進(jìn)，以避免高爐礦槽的低槽位和空槽現(xiàn)象，有效地提高槽位的穩(wěn)定性和設(shè)備的壽命，并對(duì)各種直送燒結(jié)礦的加槽方案，做了大量的加槽試驗(yàn)，然后對(duì)各種方案進(jìn)行比較，最終得出最佳的直送燒結(jié)礦加槽方案。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)礦；槽位；小車(chē)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3198（2014）15-0197-02

1 概述

高爐是原料分廠(chǎng)的主要用戶(hù)之一，經(jīng)皮帶機(jī)和卸料小車(chē)向給高爐槽輸送燒結(jié)礦是原料分廠(chǎng)主要生產(chǎn)內(nèi)容之一。高爐要求生產(chǎn)順行、操作穩(wěn)定，對(duì)原料槽位的要求進(jìn)不斷提高。若要保證合理的槽位，則需從穩(wěn)定高爐槽位的操作方法上進(jìn)行探討和改進(jìn)，避免高爐燒結(jié)礦槽的低槽位和空槽現(xiàn)象，有效提高槽位的穩(wěn)定性和設(shè)備的壽命。原料三期PLC控制系統(tǒng)投入正常使用后，直送燒結(jié)礦的槽位管理也有所變化。原料分廠(chǎng)的燒結(jié)礦直送系統(tǒng)（P系統(tǒng)）是由燒結(jié)向高爐供料（燒結(jié)礦）的主作業(yè)線(xiàn)，其生產(chǎn)的穩(wěn)定與否，直接能影響到燒結(jié)、高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定。目前原料中控采用順序走槽進(jìn)行加料，而中控操作人員控制槽位波動(dòng)，取決于對(duì)槽位的波動(dòng)原因分析和槽位趨勢(shì)的掌握，然后確立合理的槽位參數(shù)即最佳槽位控制值，一旦這個(gè)值設(shè)定不合理，則順序走槽加料有可能造成低槽位、空槽、或者滿(mǎn)槽等生產(chǎn)事故，進(jìn)而造成P系統(tǒng)故障停機(jī)等等。所以，討論最佳加槽方案，不僅可以減少低槽位、空槽、滿(mǎn)槽情況的發(fā)生，也可以減少P系統(tǒng)故障停機(jī)，穩(wěn)定燒結(jié)和高爐的生產(chǎn)。

2 高爐燒結(jié)礦槽加料方案不當(dāng)產(chǎn)生的問(wèn)題

原料分廠(chǎng)制定了一系列燒結(jié)礦槽槽位管理制度，以此來(lái)加強(qiáng)槽位穩(wěn)定管理的力度。三期控制系統(tǒng)正常投入使用后，作業(yè)方式發(fā)生了一些改變，由計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的槽位上限值控制卸料小車(chē)按照槽順序號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)順序走槽，改變了原來(lái)一期制定的“槽位最低者優(yōu)先入槽”的原則。由于這一變化，對(duì)生產(chǎn)也帶來(lái)了一些問(wèn)題。

2.1 燒結(jié)礦槽加料上限值設(shè)定過(guò)高

料位較低而加槽上限值設(shè)定過(guò)高的情況燒結(jié)礦平均槽位低時(shí)，若設(shè)定的每個(gè)槽的加槽上限值過(guò)高（如圖1所示），雖然平均的槽位值不是很低，但由于小車(chē)順序加槽，將會(huì)造成個(gè)別槽的槽位過(guò)低或空槽發(fā)生，這樣就會(huì)影響高爐的安全、順行，如圖2所示，當(dāng)小車(chē)由3A逐個(gè)加槽，當(dāng)加至7A時(shí)，8A槽已被切空。另一方面，由于燒結(jié)礦個(gè)別槽位低，物料從卸料小車(chē)到槽內(nèi)燒結(jié)礦表面的落差大，“燒結(jié)礦及球團(tuán)礦的機(jī)械強(qiáng)度直接影響高爐中的粉末數(shù)量。這些人造富礦在進(jìn)入高爐料倉(cāng)前，經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)運(yùn)、碰撞摔打及本身之間的摩擦產(chǎn)生了許多粉末。

圖2 加槽上限值設(shè)定過(guò)高出現(xiàn)空槽的情況酒鋼曾經(jīng)對(duì)燒結(jié)礦在運(yùn)輸過(guò)程中的破損作過(guò)測(cè)定。自環(huán)冷機(jī)出口通過(guò)皮帶運(yùn)輸?shù)礁郀t礦槽料面，再經(jīng)礦槽料面至卸料口，電磁振動(dòng)給料機(jī)出口，總落差前者為18.7米，后者為12.14米。燒結(jié)礦<5mm的由原來(lái)的2.48%增加到10.60%；而<10mm者則從12.74%增加到36.2%。由此可見(jiàn)燒結(jié)礦在輸送過(guò)程中如果落差過(guò)大就會(huì)造成粉化，使燒結(jié)礦的粒度不均勻。燒結(jié)礦小粒度的增加直接影響高爐料柱的透氣性，粉化現(xiàn)象越嚴(yán)重，爐子上部的透氣性就越差，影響高爐的正常使用，也影響高爐的產(chǎn)量與焦比。

2.2 燒結(jié)礦槽加料上限值設(shè)定過(guò)低

由于槽位高，而設(shè)定的加槽上限值等于或低于實(shí)際槽位（如圖3所示），使加料小車(chē)頻繁走槽，容易形成加料小車(chē)走失，造成燒結(jié)停機(jī)次數(shù)增多，影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。同時(shí)，小車(chē)頻繁走槽，使得設(shè)備的損耗加大、故障發(fā)生頻繁（如小車(chē)的輪子、軸承、走行電機(jī)、限位開(kāi)關(guān)等），降低了設(shè)備使用壽命，增加設(shè)備維修費(fèi)用。

圖3 上限值設(shè)定在實(shí)際槽位以上5%的各槽的槽位情況2.3 造成燒結(jié)故障停機(jī)

如果不能合理的控制燒結(jié)礦槽位，沒(méi)有合理的燒結(jié)礦加料方案，則會(huì)在加料過(guò)程中產(chǎn)生各種各樣的故障，造成燒結(jié)故障停機(jī)，表1就是2012年全年燒結(jié)故障停機(jī)原因統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

由此可見(jiàn)，其中因?yàn)榧硬凵舷拗翟O(shè)定過(guò)低，造成卸料小車(chē)Tr頻繁走行出現(xiàn)不到位而形成的Tr走失故障，是造成燒結(jié)停機(jī)主要因素；而Tr頻繁走行造成機(jī)械磨損高，出現(xiàn)設(shè)備部件故障，也是主要因素之一；還有就是加槽上限值設(shè)定過(guò)高時(shí)，在某一低槽位礦槽的加料時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)造成加槽槽位過(guò)高而沒(méi)有及時(shí)走槽產(chǎn)生滿(mǎn)槽，造成燒結(jié)停機(jī)；所以，使用合理的燒結(jié)礦加料方案，合理的控制燒結(jié)礦槽位能夠極大程度地減少燒結(jié)故障停機(jī)次數(shù)。

3 最優(yōu)燒結(jié)礦槽加槽方案的確定

已知條件假設(shè)為：加槽的物料流量A為每小時(shí)600噸，槽下每個(gè)槽的切出流量B為每小時(shí)100噸，共有6個(gè)槽，槽容量的100%為900噸，且從3A槽到8A槽進(jìn)行順序加槽。

按照技術(shù)規(guī)程，燒結(jié)礦槽位的管理標(biāo)準(zhǔn)是60%至90%，因此推導(dǎo)過(guò)程是在假設(shè)燒結(jié)礦的初始實(shí)際槽位符合標(biāo)準(zhǔn)要求為60%以上（實(shí)際槽位是指所有燒結(jié)礦槽的平均槽位）。利用方程①、②進(jìn)行計(jì)算，并作出槽位推移圖。

輸出時(shí)槽位的變化情況：①H=h-Bt/900*100%（h為初始槽位）。

加槽時(shí)槽位的變化情況：②H=（A-B）t/900*100%+h（h為初始槽位）。

下面是幾種加槽方案的比較：

3.1 P系統(tǒng)5%加槽方案

如果將加槽的上限值設(shè)定在實(shí)際槽位以上的5%，以實(shí)際槽位在75%時(shí)，加槽上限值設(shè)定在80%為例，經(jīng)過(guò)推算可以知道：3A槽的加槽時(shí)間是6分鐘、4A槽是7分鐘、5A槽是7分鐘、6A槽是8分鐘、7A槽是10分鐘、8A槽是12分鐘、3A槽的再加槽時(shí)間是9分鐘，圖4是槽位推移圖。

圖4 料位較高而加槽上限值設(shè)定過(guò)低的情況從5%加槽方案的加槽情況可以看出：槽位管理方面是沒(méi)有問(wèn)題的，但是加料小車(chē)在每一個(gè)槽的加料時(shí)間約為8分鐘左右，這樣槽上的卸料小車(chē)每小時(shí)平均走8次，卸料小車(chē)在槽上不停地行走，對(duì)設(shè)備的損耗和故障頻率就大大增加了，不符合生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量管理要求。因此，5%加槽方案不可行。

3.2 P系統(tǒng)10%加槽方案

實(shí)際槽位在70%時(shí)，加槽上限值設(shè)定在80%。經(jīng)過(guò)推算可以知道：3A槽的加槽時(shí)間是11分鐘、4A槽是13分鐘、5A槽是16分鐘、6A槽是19分鐘、7A槽是22分鐘、8A槽是26分鐘、3A槽的再加槽時(shí)間是19分鐘。圖5是槽位推移圖。

圖5 上限值設(shè)定在實(shí)際槽位以上10%的各槽的槽位情況因此，實(shí)際槽位在70%時(shí)用10%加槽法切實(shí)可行的。同樣，實(shí)際槽位在80%時(shí)，加槽上限值設(shè)定在90%，根據(jù)以上加料時(shí)間可以計(jì)算等到加最后的8A槽時(shí)的槽位是：720-100×1.35=585（噸），完全符合槽位管理的要求。因此，10%加槽法無(wú)論是從槽位管理的角度還是從設(shè)備管理的角度看都起到了很大的作用。

3.3 P系統(tǒng)15%加槽方案

現(xiàn)將加槽的上限值設(shè)定在實(shí)際槽位以上的15%，如果實(shí)際槽位在70%時(shí)，加槽上限值設(shè)定在85%，圖六是槽位推移圖，經(jīng)過(guò)推算可以知道：3A槽的加槽時(shí)間是16分鐘、4A槽是19分鐘、5A槽是23分鐘、6A槽是28分鐘、7A槽是33分鐘、8A槽是40分鐘、3A槽的再加槽時(shí)間是29分鐘。等到加8A槽時(shí)的槽位是：630-100×1.98=432（噸），槽位為48%，這時(shí)的槽位已在下限以下，實(shí)際平均槽位雖在60%以上，但各個(gè)槽位不均現(xiàn)象嚴(yán)重，使燒結(jié)礦的成分產(chǎn)生偏析。同時(shí)由于加料時(shí)的落差較大，如前面所分析的那樣，容易使燒結(jié)礦粉化，對(duì)燒結(jié)礦的成分穩(wěn)定不利，使高爐生產(chǎn)產(chǎn)生不穩(wěn)定因素，造成質(zhì)量管理失控。另外，如果設(shè)備出現(xiàn)故障就很容易出現(xiàn)空槽。不符合生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量管理要求，因此，15%加槽方案也不可取。

圖6 上限值設(shè)定在實(shí)際槽位以上15%的各槽的槽位情況4 對(duì)比選擇加槽方案

綜上所述，對(duì)各種方案進(jìn)行比較，去除各方案的缺點(diǎn)，總結(jié)各方案的優(yōu)點(diǎn)，最終制定出最佳的直送燒結(jié)礦加槽方案——10%加槽法。

P系統(tǒng)10%加槽方案就是將加槽的上限值設(shè)定在實(shí)際槽位以上的10%（如果實(shí)際槽位在70%，那么將加槽的上限值設(shè)定在80%），這樣就能解決以上的各種問(wèn)題，提高了直送燒結(jié)礦槽位管理的能力。執(zhí)行槽位差10%加槽法后，每班對(duì)槽位進(jìn)行一次人工走槽測(cè)量即可，降低了工作人員的壓力，并且成功解決了低槽位率與高設(shè)備故障率之間的矛盾。經(jīng)過(guò)以上一系列的措施，就能使高爐的燒結(jié)礦槽位穩(wěn)定在70%到80%之間，可以杜絕高爐燒結(jié)礦槽的空槽現(xiàn)象，降低了低槽位的概率，使操作人員的操業(yè)技能得到了進(jìn)一步的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]朱仁君.寶鋼原料場(chǎng)生產(chǎn)工藝[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1995.