探索燒結(jié)富氧點(diǎn)火自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

申世武

摘要：在燒結(jié)領(lǐng)域中，點(diǎn)火爐作為一個(gè)在燒結(jié)工藝生產(chǎn)線上的核心設(shè)備，其點(diǎn)火效果對(duì)燒結(jié)礦品質(zhì)影響較大，在整個(gè)燒結(jié)工藝上處于極為關(guān)鍵的地位。為降低燒結(jié)廠的生產(chǎn)成本，提高燒結(jié)廠生產(chǎn)效益，需要積極引進(jìn)新技術(shù)，為燒結(jié)廠提供技術(shù)支持。富氧燒結(jié)燃燒技術(shù)作為改造成本低，生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益好的技術(shù)手段，受到了各個(gè)燒結(jié)廠的關(guān)注，通過(guò)對(duì)燒結(jié)設(shè)備的改造，借助于制氧設(shè)備，創(chuàng)造富氧燃燒條件，可取得良好的生產(chǎn)效益。本文就燒結(jié)富氧點(diǎn)火自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)機(jī);富氧燃燒;自動(dòng)控制

1引言

富氧燒結(jié)技術(shù)是通過(guò)提高點(diǎn)火助燃空氣和抽人料層空氣的含氧量，改善燃料燃燒條件，增強(qiáng)燃燒帶的氧化性氣氛，提高燃料利用率，使得燒結(jié)液相生成量增加，高溫保持時(shí)間延長(zhǎng)，提高燒結(jié)礦成品率、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，降低能耗，實(shí)現(xiàn)厚料層燒結(jié)。

2燒結(jié)富氧生產(chǎn)優(yōu)化的目的

燒結(jié)是為高爐冶煉提供“精料”的一種加工方法，其實(shí)質(zhì)是將準(zhǔn)備好的各種原料（精礦、礦粉、燃料、熔劑、返礦及含鐵生產(chǎn)廢料等），按一定比例經(jīng)過(guò)配料，混合與制粒，得到符合要求的燒結(jié)料。燒結(jié)廠目前存在氧化物處理能力低，造成氧化物料積存大量鉛、鋅等物料。為了改善這一問(wèn)題，需要將中間物料進(jìn)一步處理，將這些物料再次放入鉛鋅混合礦燒結(jié)機(jī)中，每年處理鉛鋅物料過(guò)多，造成設(shè)備處理能力無(wú)法滿足生產(chǎn)實(shí)踐，燒結(jié)工序所使用的原料硫化礦含量顯著降低，而氧化物料和硫酸鹽的成分出現(xiàn)明顯增加，造成燒結(jié)機(jī)氧化焙燒條件發(fā)生變化，對(duì)燒結(jié)機(jī)煙罩氣體溫度進(jìn)行監(jiān)控，若低于780℃，可能產(chǎn)生大型波動(dòng)，降低燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)能力降低，日產(chǎn)量只能達(dá)到 650t左右，殘硫率也顯著升高。設(shè)備需要處理氧化物料，造成燒結(jié)塊質(zhì)量降低。為了完成生產(chǎn)任務(wù)，點(diǎn)火爐投入燒結(jié)塊增加了 40t，使得處理量和生產(chǎn)量不相匹配，不利于燒結(jié)廠的生產(chǎn)實(shí)踐和發(fā)展。為了提升燒結(jié)塊生產(chǎn)力，借助于制氧站剩余的氧氣，使用富氧方法，提高燒結(jié)焙燒的效果，讓燒結(jié)生產(chǎn)力和燒結(jié)質(zhì)量得到提高，保證生產(chǎn)工序正常進(jìn)行，解決燒結(jié)機(jī)以及點(diǎn)火爐產(chǎn)能不適配的矛盾，保證燒結(jié)廠的正常生產(chǎn)，為燒結(jié)廠發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

3燒結(jié)富氧點(diǎn)火使用效果及分析

3.1點(diǎn)火助燃空氣含氧濃度的影響

隨著點(diǎn)火助燃空氣中含氧濃度的提高，煤氣燃燒條件改善，燃燒效率提高，點(diǎn)火溫度及料面溫度同步上升。這有利于加快點(diǎn)火煤氣與混合料之間的熱交換，改善混合料的點(diǎn)火狀況，加速點(diǎn)火器區(qū)域內(nèi)燒結(jié)料層表面固體燃料的燃燒。顯然，這對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)是十分有利的。

3.2富氧點(diǎn)火對(duì)燃燒溫度的影響

隨著氧氣過(guò)剩系數(shù)的提高，點(diǎn)火煙氣的溫度是逐漸降低的，同時(shí)可以看出，在氧氣過(guò)剩系數(shù)不變的情況下，增加助燃風(fēng)中氧氣的配比，可以提升燒結(jié)點(diǎn)火的溫度。

3.3富氧點(diǎn)火對(duì)燒結(jié)燃耗的影響

隨著點(diǎn)火助燃空氣中含氧濃度的提高，點(diǎn)火器爐膛內(nèi)溫度及料面溫度同步上升，使厚料層燒結(jié)作用得到發(fā)揮，燒結(jié)料層中的固體燃料得到充分燃燒，提高了燃料利用率，使燃耗得到了明顯降低。

4燒結(jié)富氧點(diǎn)火自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

4.1工藝條件

由于高爐煤氣受到了加壓處理，傳送至設(shè)備后，壓力昀大值達(dá)到15kPa～20kPa，氧氣壓力正常值為 10kPa～20kPa，制氧車(chē)間的氧氣輸出量達(dá)到 1.6MPa。在容量滯后環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)管道壓力，完成無(wú)靜差調(diào)節(jié)，可使用模擬PID進(jìn)行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)器設(shè)定比例度、微分時(shí)間以及積分時(shí)間。根據(jù)點(diǎn)火溫度對(duì)氧氣壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了便于觀察火工操作，能夠?qū)毫M(jìn)行調(diào)節(jié)，使用負(fù)反饋閉環(huán)進(jìn)行控制，壓力調(diào)節(jié)范圍為 0MPa～0.1MPa。為了快速響應(yīng)，要使用帶電氣定位器薄膜進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)控制過(guò)程，可以選擇正作用、氣開(kāi)式。PID調(diào)節(jié)器使用內(nèi)給定和反作用式。當(dāng)積分時(shí)間無(wú)限大時(shí)，微分時(shí)間為 0，適當(dāng)調(diào)整比例度，系統(tǒng)將按照純比例進(jìn)行應(yīng)用。在系統(tǒng)穩(wěn)定后，減小比例度數(shù)值，在外界作用下，對(duì)過(guò)程變化進(jìn)行觀察，確定臨界參數(shù)。將比例度提高，加入積分時(shí)間和微分時(shí)間，以達(dá)到生產(chǎn)指標(biāo)的要求。在富氧點(diǎn)火后，有效減少了臺(tái)車(chē)表面松散料，提高垂直燒結(jié)效率，加快燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)的速度，大幅提高產(chǎn)量，降低返礦率，讓生產(chǎn)率得到提高。提高點(diǎn)火助燃空氣氧濃度，讓點(diǎn)火器爐膛溫度升高，充分發(fā)揮燒結(jié)作用，充分燃燒固體燃料，讓燃料利用率顯著提高，降低燃耗能量。操作工人勞動(dòng)強(qiáng)度能到顯著降低，無(wú)需使用鼓風(fēng)助燃，可依據(jù)煤氣量以及燒成情況，調(diào)整氧氣含量，讓勞動(dòng)效率得到先祖提高。

4.2實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，改善操作條件

操作工人改變?cè)姓{(diào)整鼓風(fēng)助燃風(fēng)門(mén)操作方式，根據(jù)煤氣量及燒成情況，及時(shí)改變氧氣量，方便操作，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

4.3操作實(shí)踐

混合料給到燒結(jié)機(jī)臺(tái)車(chē)上后，首先通過(guò)點(diǎn)火爐將其點(diǎn)燃。點(diǎn)火爐的溫度過(guò)高，會(huì)使料層表面熔化，透氣性變差;溫度太低，料層表面點(diǎn)火不好，影響燒結(jié)礦的燃燒。上述兩種情況，都會(huì)使燒結(jié)礦的產(chǎn)量減少，質(zhì)量降低。因此，為了保證混合料很好燒結(jié)，要求料層有昀佳的點(diǎn)火溫度，同時(shí)為了使燃?xì)獬浞值娜紵?，還需要有合理的空氣與燃?xì)獗戎担瑸榇?，?shí)現(xiàn)點(diǎn)火爐燃燒控制是十分重要的。

提高風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)氧氣濃度，能夠讓燒結(jié)料層燃燒速度得到提高，燒結(jié)床層溫度和無(wú)富氧時(shí)的濃度對(duì)比，存在一定程度的提高。富氧前，燒穿監(jiān)測(cè)溫度達(dá)到 680℃～780℃，存在較大的波動(dòng)幅度。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，燒穿點(diǎn)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，可以將溫度提高至 780℃之上。富氧鼓風(fēng)在燒結(jié)床層中快速形成高溫條件，能夠促進(jìn)燒結(jié)物脫硫，提高結(jié)塊率，進(jìn)而將燒結(jié)塊產(chǎn)量提高10%以上。燒結(jié)工序精礦從 32t/h～33t/h提高至36t/h～40t/h，改變了操作期間精礦投入量局限。當(dāng)供風(fēng)含氧量超過(guò) 21%～23%后，風(fēng)機(jī)總風(fēng)量顯著減少，煙氣總管氣量以及制酸系統(tǒng)，能夠保證氣量達(dá)到平衡，煙氣外溢情況得到顯著改善。富氧燒結(jié)提高了焙燒效果，解決了結(jié)塊率的問(wèn)題。在富氧生產(chǎn)環(huán)境中，減少鉛精礦配比，含鉛降低至 18%左右，從而減少對(duì)鉛精礦的消耗。對(duì)比不同耗氧區(qū)間的燒結(jié)塊指數(shù)，燒結(jié)風(fēng)機(jī)耗氧量為 1400m 3/h時(shí)，結(jié)塊率稍好過(guò)正常生產(chǎn)，產(chǎn)塊量只能達(dá)到 687t，滿足生產(chǎn)需要。增加用氧量后，脫硫率出現(xiàn)升高趨勢(shì)，用氧量達(dá)到 2600m 3/h后，投入硫量增加，殘硫率也隨之提高，產(chǎn)塊量達(dá)到740t，但遠(yuǎn)超過(guò)鼓風(fēng)爐能力。富氧濃度并不是越高越適合燒結(jié)，若富氧含量過(guò)高，出現(xiàn)氧化反應(yīng)增加，物料硅酸鉛成分過(guò)早熔融，更容易粘結(jié)成塊，無(wú)法脫硫。因此要將燒結(jié)工藝風(fēng)機(jī)的富氧濃度穩(wěn)定在 21%～23%之間，耗氧區(qū)間穩(wěn)定在 2000Nm 3/h～2300Nm3/h之間，可以達(dá)到良好的燒結(jié)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

5結(jié)語(yǔ)

燒結(jié)采用富氧點(diǎn)火工藝，改善了點(diǎn)火質(zhì)量，對(duì)燒結(jié)的增產(chǎn)、節(jié)能、改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度均有明顯效果;實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，快速調(diào)節(jié)點(diǎn)火溫度，方便操作。條件允許，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。富氧燃燒提高了燒結(jié)焙燒的效果，彌補(bǔ)了燒結(jié)塊含鉛質(zhì)量的短板，經(jīng)過(guò)富氧燃燒的改造，有效改善鉛精礦含量，降低燒結(jié)塊含鉛量，提高鉛精礦使用效率。另外，控制富氧濃度保持在 21%～23%，耗氧區(qū)間保持 2000Nm 3/h～2300Nm3/h，可達(dá)到良好的生產(chǎn)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

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