徐 冰， 黃世來， 梁長(zhǎng)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(jī)采用新型幕簾式點(diǎn)火爐，實(shí)現(xiàn)了在配備有無熱源保溫罩的前提下，提升點(diǎn)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(diǎn)火爐保溫爐爐膛負(fù)壓的技術(shù)調(diào)整，實(shí)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(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣單獨(dú)點(diǎn)火情況下的點(diǎn)火強(qiáng)度自動(dòng)控制系統(tǒng)的開發(fā)。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)；點(diǎn)火爐；自動(dòng)化
0 引言
馬鋼 380 m2 燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐采用幕簾式點(diǎn)火方式，配備有無熱源保溫罩，點(diǎn)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(diǎn)火嘴 4 個(gè)為一組進(jìn)行組合，并形成獨(dú)立的燒嘴塊，10 個(gè)燒嘴塊橫向排列，組合成整體點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)火爐，在使用過程中存在燒結(jié)料邊緣點(diǎn)火質(zhì)量差、點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)火技術(shù)的升級(jí)與應(yīng)用
當(dāng)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車慢慢通過點(diǎn)火爐時(shí)，燒結(jié)開始，由抽風(fēng)機(jī)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(huì)降低表層燒結(jié)礦的透氣性。因此，點(diǎn)火環(huán)節(jié)對(duì)燒結(jié)礦質(zhì)量、對(duì)燒結(jié)過程有著重要影響[1-3]。
1.1 提高燒結(jié)機(jī)邊緣區(qū)域的點(diǎn)火強(qiáng)度
馬鋼在使用采用新型幕簾式點(diǎn)火爐后，一直存在邊緣點(diǎn)火差的問題。在進(jìn)行了大量的生產(chǎn)實(shí)踐調(diào)整后，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火爐中部點(diǎn)火過剩，而兩側(cè)點(diǎn)火煤氣量不足，故對(duì)點(diǎn)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(diǎn)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(qiáng)火焰強(qiáng)度，改造前后對(duì)比如圖 1、圖 2 所示。同時(shí)，對(duì)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(qiáng)化，從而增強(qiáng)邊緣點(diǎn)火效果。
1.2 點(diǎn)火負(fù)壓的調(diào)整與控制
點(diǎn)火負(fù)壓是燒結(jié)點(diǎn)火的關(guān)鍵，點(diǎn)火負(fù)壓過高或過低，對(duì)燒結(jié)點(diǎn)火質(zhì)量影響較大。點(diǎn)火負(fù)壓低，會(huì)造成點(diǎn)好火的混合料表層熱量不易向下引。負(fù)壓過高，又會(huì)造成點(diǎn)火段燃燒物外噴，熱量損失較大。實(shí)踐證明，1—3 號(hào)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(diǎn)火負(fù)壓。
在日常檢修期間，加大了對(duì) 1—3 號(hào)風(fēng)箱的維護(hù)，及時(shí)進(jìn)行疏通及補(bǔ)漏。實(shí)際操作中，對(duì) 1—3 號(hào)風(fēng)箱進(jìn)行輪換制自動(dòng)開啟，優(yōu)化開啟時(shí)間，將蝶閥開啟時(shí)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(dòng)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(diǎn)火后，進(jìn)入保溫爐進(jìn)行保溫。為強(qiáng)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(diǎn)火保溫段會(huì)出現(xiàn)從臺(tái)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(diǎn)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(duì)燒結(jié)機(jī)點(diǎn)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(diǎn)火爐保溫箱，延長(zhǎng)了點(diǎn)火爐保溫段長(zhǎng)度，保溫時(shí)間延長(zhǎng)了 5～6 min，緩解了燒結(jié)礦表面龜裂多、點(diǎn)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(shí)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(cè)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(cè)量?jī)x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(shí)間縮短，上部燒結(jié)料存在夾生料的情況。對(duì)燒結(jié) 4—6 號(hào)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(zhǎng)上部燒結(jié)礦燒結(jié)時(shí)間，燒結(jié)礦整體強(qiáng)度得到提升。
1.5 對(duì) A 燒結(jié)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化
根據(jù) B 燒結(jié)機(jī)點(diǎn)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(jī)點(diǎn)火爐時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。
1）B 燒結(jié)機(jī)新型點(diǎn)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(diǎn)火爐一排點(diǎn)火效果以及保溫爐保溫效果。因此，A 燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐將前后爐墻高度降低 50 mm。
2）B 燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐空氣主管進(jìn)入預(yù)熱箱入口段在點(diǎn)火爐爐內(nèi)溫度發(fā)生變化時(shí)，主管道抖動(dòng)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(shí)，料面急劇冷卻，致使料面裂紋增加。A 燒結(jié)機(jī)幕簾式點(diǎn)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(jī)點(diǎn)火爐問題。
3）B 燒結(jié)機(jī)新型點(diǎn)火爐保溫爐換熱箱使用長(zhǎng)方體設(shè)計(jì)，換熱箱使用期間換熱箱底部出現(xiàn)變形、焊接點(diǎn)脫焊等故障，致使空氣大面積竄出，嚴(yán)重影響到點(diǎn)火爐的安全使用以及點(diǎn)火效果，煤氣消耗上升約 10％。
A 燒結(jié)機(jī)預(yù)熱箱改造為管式設(shè)計(jì)，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(jī)的 65 ℃提高到 92 ℃水平。
1.6 燒結(jié)點(diǎn)火自動(dòng)程序的開發(fā)與應(yīng)用
馬鋼原點(diǎn)火方式為焦?fàn)t煤氣點(diǎn)火，經(jīng)過多年改造，形成了獨(dú)特的焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣點(diǎn)火方式，且應(yīng)用于新型點(diǎn)火爐，點(diǎn)火效果好。
但是，點(diǎn)火控制中焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐的使用比例、焦?fàn)t轉(zhuǎn)爐時(shí)的空煤比等數(shù)據(jù)，均需要人工進(jìn)行控制，煤氣浪費(fèi)較為嚴(yán)重。為實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火穩(wěn)定，需要根據(jù)點(diǎn)火強(qiáng)度、機(jī)速等計(jì)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(diǎn)火爐溫度對(duì)流量進(jìn)行微調(diào)。
因?yàn)檗D(zhuǎn)換爐煤氣的單位熱值價(jià)格較低，所以，在本設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)點(diǎn)火溫度的穩(wěn)定。自動(dòng)控制模型原理如圖 3 所示。
1）自動(dòng)控制。根據(jù)機(jī)速、混合料濕度的跟蹤及目標(biāo)點(diǎn)火溫度，并與實(shí)際測(cè)定值相對(duì)比，計(jì)算得出轉(zhuǎn)爐煤氣的設(shè)定值，輸出控制信號(hào)調(diào)節(jié)閥位，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)自動(dòng)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(jī)點(diǎn)火爐投用后，點(diǎn)火能耗較 B 燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火爐下降 10％左右，并且在加強(qiáng)燒結(jié)表面點(diǎn)火、解決邊緣點(diǎn)火差及燒結(jié)上部燒結(jié)礦強(qiáng)度的同時(shí)，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(wàn) t 計(jì)算，增產(chǎn)可達(dá)到 6.9 萬(wàn) t，按燒結(jié)礦加工成本為 51.78 元 /t 保守計(jì)算，年降本可達(dá)到 357 萬(wàn)元。
3 結(jié)語(yǔ)
燒結(jié)生產(chǎn)正朝著大型化、智能化方向發(fā)展，尤其對(duì)大型燒結(jié)機(jī)而言，生產(chǎn)過程平衡是確保燒結(jié)質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。馬鋼使用新型點(diǎn)火爐，通過應(yīng)用點(diǎn)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(diǎn)火強(qiáng)度自動(dòng)控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了降低表層燒結(jié)礦龜裂、提高點(diǎn)火強(qiáng)度和降低返粉的目標(biāo)。燒結(jié)全過程自動(dòng)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。
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