480m2 燒結(jié)系統(tǒng)降低燒結(jié)礦固體燃耗生產(chǎn)實踐

劉金金LIU Jin-jin

（萊蕪分公司煉鐵廠，濟(jì)南 271104）

0 引言

燒結(jié)礦固體燃耗占燒結(jié)工序能耗70%-80%，降低燒結(jié)礦固體燃耗，可以大幅降低燒結(jié)礦成本[1]；提高燒結(jié)礦固體燃耗穩(wěn)定率，可以穩(wěn)定燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量，滿足高爐長周期穩(wěn)定順行的需要。

由于自產(chǎn)焦粉供應(yīng)量不足，2022 年煉鐵廠2×480m2燒結(jié)機(jī)采取了混加外購焦粉和無煙煤的方式生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)報表統(tǒng)計顯示，2022 年一季度燒結(jié)礦燃耗50.98kg/t（未計入除塵灰），優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)（52kg/t），穩(wěn)定率為0.84，西格瑪水平需提高。

本項目目標(biāo)是要把燒結(jié)礦固體燃耗穩(wěn)定性西格瑪水平由0.84 提高到2.0 以上，并減少換料種、石灰石配比調(diào)整等對固體燃耗穩(wěn)定性影響。提高燒結(jié)礦固體燃耗穩(wěn)定性，有利于掌握控制燃料比下限，在保證燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量基礎(chǔ)上，降低燒結(jié)礦固體燃耗，降低燒結(jié)礦成本，達(dá)到降本增效目的。

1 關(guān)鍵影響因素分析

1.1 工藝流程分析

分析燒結(jié)工藝流程，使用SIPOC 組織系統(tǒng)模型分析供應(yīng)商、輸入、過程、輸出、還有客戶之間的相互關(guān)聯(lián)、互動關(guān)系[2]。使用“全景”視角分析從原燃料入廠到燒結(jié)礦供應(yīng)高爐的跨越職能部門界限的活動。

流程不可控部分主要在于原鐵礦粉、燃料、熔劑等原料的源頭采購，分析對流程影響程度后，認(rèn)為流程可控度大于80%。

通過原因因果圖、FMEA、柏拉圖分析得出可控因子8個：缺少料種控制模型、缺少標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)卡、電子秤零點漂移、四輥壁板固定方式有缺陷、鐵雜物控制設(shè)備、程序缺失5 個因子影響度合計81.4%。其中電子秤零點漂移、錘式破碎機(jī)壁板固定方式有缺陷、鐵雜物控制設(shè)備、程序缺失實施了快贏改善。見圖1。

圖1 柏拉圖

1.2 快速改善

1.2.1 改進(jìn)錘式破碎機(jī)壁板螺栓固定模式，延長壁板使用周期

燒結(jié)機(jī)運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生燃破系統(tǒng)發(fā)生錘式破碎機(jī)壁板脫落進(jìn)入四輥破碎機(jī)，造成四輥破碎機(jī)輥子打滑，電流瞬時增高造成壓料，以及劃傷皮帶等事故，影響燃破系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。快速改善措施如下：見圖2 和圖3。

圖2 改進(jìn)前錘式破碎機(jī)壁板平頭固體模式

圖3 改進(jìn)后錘式破碎機(jī)壁板沉頭固體模式

改進(jìn)錘式破碎機(jī)壁板螺栓固定模式，由原來平頭模式改為沉頭式并在螺栓四周用耐磨焊條將其周邊滿焊固定，解決錘式破碎機(jī)壁板固定螺栓磨透后壁板落，延長壁板使用周期。

快速改善后，錘式破碎機(jī)壁板使用周期由原來平均10 天，延長為一個檢修周期。

1.2.2 燃破生產(chǎn)程序系統(tǒng)中增加鐵雜物控制程序，自動控制燃破系統(tǒng)停止程序

燒結(jié)機(jī)投產(chǎn)后燃破系統(tǒng)發(fā)生鐵雜物造成四輥破碎機(jī)輥子打滑、電流瞬時增高，造成壓料，以及劃傷皮帶等事故，影響燃破系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性?？焖俑纳拼胧┤缦拢?/p>

設(shè)置、安裝鐵雜物控制程序，在燃破生產(chǎn)程序系統(tǒng)中增加鐵雜物控制程序，自動控制燃破系統(tǒng)停止程序。

鐵雜物自動控制程序運(yùn)行后，可以自動控制燃破系統(tǒng)停止程序，消除了鐵雜物卡在四輥破碎機(jī)內(nèi)事故。

1.2.3 提升計量準(zhǔn)確度，在線校核燃料下料量，復(fù)合標(biāo)定保證下料穩(wěn)定

燒結(jié)礦配料過程中，燒結(jié)配料自動上料系統(tǒng)物料在設(shè)定給定下料量的情況下，實際下料量存在較大波動，尤其物料下料量低的小料種，誤差更大，抽取燃料下料量進(jìn)行統(tǒng)計分析，實際下料誤差在10%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出工藝要求±3%?？焖俑纳拼胧┤缦拢阂妶D4。

圖4 燒結(jié)配料配比畫面燃料配加界面

將一種電子皮帶秤在線標(biāo)定技術(shù)ZL201910367455.X推廣到燃配加，采用穩(wěn)定性復(fù)合指標(biāo)，通過復(fù)合標(biāo)定和調(diào)整，提升計量準(zhǔn)確度。

改善后，燒結(jié)燃料下料量波動減小，燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量穩(wěn)定提高。

三月份燒結(jié)礦生產(chǎn)中存在電子秤零點漂移、錘式破碎機(jī)壁板固定方式有缺陷、鐵雜物控制設(shè)備、程序缺失等問題，造成燒結(jié)礦波動大，西格瑪水平較低。通過對電子秤零點漂移、錘式破碎機(jī)壁板固定方式、鐵雜物控制設(shè)備、程序采取改進(jìn)措施，燒結(jié)礦西格瑪水平由0.84 提升至1.25，改進(jìn)效果明顯。

1.3 實驗分析

1.3.1 噪聲因子

噪聲因子來自主控余熱操作人員水平差異，對燒結(jié)礦噸礦發(fā)電的預(yù)知預(yù)控條件上不可改變，但是部分受控，因此需對其進(jìn)行分析。

對操作人員的操作水平進(jìn)行方差分析，確定各班之間的操作差異（見圖5）。

圖5 噪聲因子分析圖

數(shù)據(jù)采集考慮生產(chǎn)穩(wěn)定、連續(xù)的過程下，抽取2022 年6 月1-6 月13 日四班操作數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

通過方差分析，主控四個班操作各班之間存在差異。上一階段噪聲因子分析后，結(jié)合480m2燒結(jié)機(jī)情況，各班對原料稱量、水分控制、燒結(jié)配碳、燒結(jié)終點控制等進(jìn)行經(jīng)驗交流，制定《燃料破碎操作標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)卡》、《燒結(jié)機(jī)布料操作標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)卡》，統(tǒng)一四班操作，提升燒結(jié)礦穩(wěn)定性。通過改善實施，各班均值和標(biāo)準(zhǔn)差有了一定改善。改善前后，燒結(jié)礦西格瑪水平8 月比6 月提高0.14 個，過程能力提高0.04。

1.3.2 試驗因子

確認(rèn)一元回歸模型預(yù)測數(shù)據(jù)可靠，通過分析燃料粒度、燃料配比、燃料料種（固定碳）參數(shù)，找出與燒結(jié)礦對應(yīng)關(guān)系。

建立回歸方程，模型回歸P 值=0 小于0.05（見圖6），回歸模型顯著。其中：

圖6 實驗分析1

燃料粒度、部分二階交互和三階交互效果不顯著，所以下一步將去除不顯著交互項后再做回歸分析。

刪除不明顯項分析回歸方程模型回歸P 值=0 小于0.05（見圖7），回歸模型顯著，二階交互交互效果不顯著。

圖7 實驗分析2

與全模型相比，刪減模型R-Sq 降低、R-Sq（調(diào)整）降低，可以接受；S 降低，R-Sq（預(yù)測）變化明顯。模型刪除不明顯項目可以接受。

2 關(guān)鍵因子控制

經(jīng)過DOE 分析，因子中燃料配比、燃料料種（固定碳）、燃料配比與燃料料種（固定碳）交互作用明顯[3]。其他交互作用、區(qū)組影響均不顯著。

系統(tǒng)改進(jìn)后，從響應(yīng)優(yōu)化結(jié)果看：從響應(yīng)優(yōu)化結(jié)果看：燃料配比最優(yōu)值4.2%，燃料料種（固定碳）85%，與確定控制水平基本吻合。（見圖8、圖9）

圖8 主效應(yīng)圖

圖9 響應(yīng)優(yōu)化器

3 改進(jìn)效果

燒結(jié)礦固體燃耗最佳效果顯著性驗證：取改善前（3月）和改善后（10 月）的數(shù)據(jù)，進(jìn)行雙樣本T 檢驗（各月份取30 組數(shù)據(jù)）。統(tǒng)計結(jié)論：燒結(jié)礦標(biāo)準(zhǔn)差降低0.18，標(biāo)準(zhǔn)誤差降低0.03，西格瑪水平由0.84 提高到2.1，質(zhì)量波動明顯降低。（見圖10）

圖10 燒結(jié)礦改善效果驗證

4 結(jié)論

立項前生產(chǎn)操作燃料電子秤效驗局限于線下實物校秤，受時間限制，間隔時間長，通過實施在線與線下復(fù)合效驗，提高了燃料下料量精確性，并且實施了錘式破碎機(jī)壁板固定模式改造、在燃破生產(chǎn)程序系統(tǒng)中增加鐵雜物控制程序，自動控制燃破系統(tǒng)停止程序，編制了《燃料破碎操作標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)卡》、《燒結(jié)機(jī)布料操作標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)卡》，建立了《燃料料種控制模型》等措施，實現(xiàn)提高燒結(jié)礦固體燃耗穩(wěn)定率的目的。實施后燒結(jié)礦固體燃耗穩(wěn)定性提高，成功解決了燃料小料種下料量波動大，局限于線下實物校秤，受時間限制，間隔時間長引起的燃料下料量波動帶來的燒結(jié)礦燃料下料量波動難題；運(yùn)用minitab 進(jìn)行實驗分析，得出燃料配比最優(yōu)值4.2%，燃料料種（固定碳）85%，與確定控制水平基本吻合等。

通過實施系列改進(jìn)實施，燒結(jié)礦西格瑪水平由0.84提升至2.1，改進(jìn)效果明顯，同時，在保證燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量前提下，燒結(jié)燃料配比按照下限控制，降低了燒結(jié)礦固體燃耗和生產(chǎn)成本。