顧亞楠
(河鋼集團宣鋼公司 煉鐵廠，河北 宣化 075100)
摘要：為進一步降低燒結(jié)生產(chǎn)成本，解決燒結(jié)系統(tǒng)在開機時因水分不穩(wěn)定、料層不均、點火質(zhì)量差、漏風(fēng) 等因素造成成品率低下的問題，河鋼宣鋼在360m2 燒結(jié)機系統(tǒng)進行了一系列創(chuàng)新，通過開發(fā)自動加水系統(tǒng)、量化加水時間和加水量、優(yōu)化過程參數(shù)、實施標準化操作等措施，開機后產(chǎn)生的落地料由平均88.6t / 次減少至 22t / 次，開機成品率由67.1％ 提高至 80％。
關(guān)鍵詞：燒結(jié)；開機成品率；混合料；水分；自動加水
0 引言
機燒返礦率是衡量燒結(jié)生產(chǎn)管理水平，體現(xiàn)質(zhì) 量、成本的一項綜合性指標[1] ，其中，燒結(jié)開機時的 成品率控制尤為重要。燒結(jié)開機成品率是指燒結(jié)系統(tǒng)輕負荷投料后，燒結(jié)機一個運轉(zhuǎn)平面(有效長度) 生產(chǎn)的燒結(jié)礦篩上量與燒成量的比值。燒結(jié)開機生產(chǎn)與正常生產(chǎn)時的特點不同，它存在水分、料層布料 控制難度大、風(fēng)量利用率低等問題，很多燒結(jié)廠在開 機時的成品率都很低。期間產(chǎn)生大量的落地料，不但造成生產(chǎn)成本升高，而且在處理過程中還會產(chǎn)生揚塵和設(shè)備負荷加重的問題。河鋼宣鋼 360m2 燒結(jié)機在開機過程中也存著大量的落地料、成品率較 低等問題。為此，組建了技術(shù)攻關(guān)小組，通過開發(fā)自動加水系統(tǒng)、制定并實施標準化操作法、優(yōu)化參數(shù)等措施，使開機成品率大幅提高。
1 穩(wěn)定混合料入燒水分
燒結(jié)過程中混合料的水分主要來自物料原始含有的物理水，混合、制粒時的外加水，燃料中碳氫化合物燃燒產(chǎn)生的水汽，以及空氣中帶入的水蒸氣。水在燒結(jié)過程中主要起制粒、導(dǎo)熱、潤滑和助燃作用[2]，它是提高燒結(jié)礦質(zhì)量必不可少的條件之一。實驗數(shù)據(jù)表明，與正常入燒水分7.0％ 時的燒結(jié)對比，將混合料水分烘干至2.3％，其利用系數(shù)從1.11 t / (m2•h) 降至 0.66 t/ (m2•h)，影響混合料水分控制精度的因素主要有5 個方面，具體包括原始水分波動、原料取樣或化驗不準確、配料精度低、生石灰消化情況、加水調(diào)節(jié)滯后[3] 。因此，穩(wěn)定混合料入燒水分是保證開機成品率的重要手段。
1.1 開發(fā)自動加水系統(tǒng)
從混合料帶入水的途徑來看，應(yīng)重點考慮穩(wěn)定混合、制粒時的外加水。燒結(jié)車間生產(chǎn)過程中混合、 制粒加水以人工操作為主，在調(diào)整加水量時，依靠人工控制混合料水分以及加水時間準確性不高，易出現(xiàn)水分波動現(xiàn)象。同時在原料結(jié)構(gòu)、料批、配比出現(xiàn)變化時僅憑經(jīng)驗判斷水分大小來做調(diào)整，誤差大。目前，國內(nèi)同行業(yè)兄弟單位普遍采用加水專家系統(tǒng)來解決上述問題，如寶鋼的混合料水分自動控制系統(tǒng)[4]和萊鋼的一次混合料水分自動調(diào)控裝置[5]，河鋼宣鋼決定自主研發(fā)和運用自動化程序控制代替人工經(jīng)驗操作控制混合料水分。
圖1為河鋼宣鋼某燒結(jié)車間自主開發(fā)的自動加水系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過設(shè)定混合、制粒機出口混合料水分，經(jīng)過PID 運算，系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)加水量，實現(xiàn)加水工藝自動控制。該系統(tǒng)投用后，借鑒了河鋼承鋼紅外水分測控系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)驗[6]，在入混合機前加裝微波測水儀，進一步提高水分的檢測準確性，為優(yōu)化開機生產(chǎn)時加水環(huán)節(jié)創(chuàng)造條件。
1.2 量化加水時間
量化加水時間的目的是使混合料進入混合機后，能夠與生產(chǎn)水同時接觸，更好地進行潤濕和混勻，過早或過晚都會影響入燒混合料的水分，而適宜的水分對混合料制粒至關(guān)重要。 制粒的目的是使細顆粒黏附在核顆粒上，保證燒結(jié)料層具有良好透氣性[7]。生產(chǎn)過程中，往往會出現(xiàn)各種情況的停機、設(shè) 備故障等，而這些不同情況對于加水時機的要求又各不相同，比如加水前的設(shè)備沒有混合料，這時加水時間按照各配料秤的下料時間依次計算。但如果加 水前的設(shè)備有混合料就必須考慮重新設(shè)定加水時間。 因此，第一步要梳理所有可能影響開機混合料水分的各種情況，第二步則需要對加水時間進行量化，精確到秒，才能將開機成品率最大化，動加水系統(tǒng)投用后，通過現(xiàn)場測算、水分化驗、數(shù)據(jù)對比，重點研究混合料和水入混合機時的拋物線的落點，準確地量化出不同情況下加水時間，具體如表1所示。
1.3 量化加水量
量化加水量的目的是為避免正常生產(chǎn)或開機生產(chǎn)時，當原燃料配比、料批、原料結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化引起入燒混合料水分波動而采取的措施，由于開機生產(chǎn)對于入燒混合料水分準確性要求更高，以往粗放的加水量控制方式不利于燒結(jié)礦質(zhì)量的提升，容易造成成品率下降。
自動加水系統(tǒng)投用后，針對不同情況，采用前饋＋后饋的計算方式，寫入程序控制加水量。根據(jù)原料重量和原始水分率的跟蹤值及目標水分率，進行控制運算及修正處理，分別求出混合、制粒過程的 加水量的設(shè)定值。經(jīng)過參數(shù)統(tǒng)計和對比，得出修正數(shù)據(jù)，比如，當石灰的使用量每調(diào)整1t，加水量相應(yīng)調(diào)整 0.23m3，不同料批下加水量對入燒混合料水分值的影響，料批越大，加水量變化對混合料水分的影響越小，與水分基數(shù)無關(guān)，原料變化與加水量調(diào)整值的對應(yīng)關(guān)系如表2所示。
1.4 系統(tǒng)運行情況
經(jīng)過一段時間的在線調(diào)試，系統(tǒng)的各種控制功 能和運行效果基本上達到了設(shè)計要求，尤其在開機生產(chǎn)方面效果顯著，入燒混合料水分率控制誤差在 ± 0.2％ (絕對值) 以內(nèi)，改善效果明顯，見圖 2。
2 優(yōu)化過程參數(shù)
開機上料時，由于混合料的水分比正常生產(chǎn)波動大，且透氣性不好，同時燒結(jié)臺車篦條等設(shè)備還處于冷態(tài)狀態(tài)等因素，所以在開機情況下，對主要的過程參數(shù)進行了調(diào)整，如表3 所示。
燒結(jié)點火質(zhì)量好壞直接影響到燒結(jié)成品率，燒結(jié)點火參數(shù)主要包括點火溫度和點火時間，點火溫度取決于固體燃料的燃燒以及火焰達到表面的溫度[8]，由于開機料層低，點火火焰長度不夠，因此需要提高煤氣流量，同時增加點火負壓。
3 標準化操作
結(jié)合在開機過程中出現(xiàn)的問題，先后制定包括《水分量化管理控制辦法》、《燒結(jié)機自動加水崗位操作指導(dǎo)書》、 《燒結(jié)工序質(zhì)量提升管理辦法》等標準化操作文件，共細化開機操作步驟 23 項，進一步細化在開機過程中的每一環(huán)節(jié)，有效提高了開機時的過程控制。
4 應(yīng)用效果
通過采取上述控制措施，開機后產(chǎn)生的落地料大幅減少，由平均 88.6 t / 次減少至 22 t / 次，成品率由 67.1％ 提升至 80％。
5 結(jié)語
(1)提高燒結(jié)開機成品率應(yīng)從穩(wěn)定入燒混合料水分、優(yōu)化控制參數(shù)、強化標準化操作 3 個方面著手，且 3個方面相互配合操作。
(2)穩(wěn)定入燒混合料水分必須要精確地控制加水時間和加水量，粗放的操作無法保證產(chǎn)品質(zhì)量，應(yīng)盡量減少因原燃料變化和設(shè)備故障等因素對水分的影響。
(3) 專家系統(tǒng)是人工智能應(yīng)用研究的主要領(lǐng)域，是一個具有大量專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)[9] ，是未來鋼鐵企業(yè)質(zhì)量提升的方向，通過計算機控制代替人工操作有助于提高入爐混合料水分穩(wěn)定性。
參考文獻
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