高炉烧结矿槽最优加槽方案探讨

邱懿飞

摘 要：给高炉槽输送烧结矿是原料分厂主要生产内容之一。高炉槽烧结矿槽位的稳定与否对烧结矿的物理性状（如粒度的偏析）有较大的影响，也直接影响高炉的稳定顺行，所以从稳定高炉槽位的加槽方法上进行探讨和改进，以避免高炉矿槽的低槽位和空槽现象，有效地提高槽位的稳定性和设备的寿命，并对各种直送烧结矿的加槽方案，做了大量的加槽试验，然后对各种方案进行比较，最终得出最佳的直送烧结矿加槽方案。

关键词：烧结矿；槽位；小车

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2014）15-0197-02

1 概述

高炉是原料分厂的主要用户之一，经皮带机和卸料小车向给高炉槽输送烧结矿是原料分厂主要生产内容之一。高炉要求生产顺行、操作稳定，对原料槽位的要求进不断提高。若要保证合理的槽位，则需从稳定高炉槽位的操作方法上进行探讨和改进，避免高炉烧结矿槽的低槽位和空槽现象，有效提高槽位的稳定性和设备的寿命。原料三期PLC控制系统投入正常使用后，直送烧结矿的槽位管理也有所变化。原料分厂的烧结矿直送系统（P系统）是由烧结向高炉供料（烧结矿）的主作业线，其生产的稳定与否，直接能影响到烧结、高炉生产的稳定。目前原料中控采用顺序走槽进行加料，而中控操作人员控制槽位波动，取决于对槽位的波动原因分析和槽位趋势的掌握，然后确立合理的槽位参数即最佳槽位控制值，一旦这个值设定不合理，则顺序走槽加料有可能造成低槽位、空槽、或者满槽等生产事故，进而造成P系统故障停机等等。所以，讨论最佳加槽方案，不仅可以减少低槽位、空槽、满槽情况的发生，也可以减少P系统故障停机，稳定烧结和高炉的生产。

2 高炉烧结矿槽加料方案不当产生的问题

原料分厂制定了一系列烧结矿槽槽位管理制度，以此来加强槽位稳定管理的力度。三期控制系统正常投入使用后，作业方式发生了一些改变，由计算机根据预先设定的槽位上限值控制卸料小车按照槽顺序号来实现顺序走槽，改变了原来一期制定的“槽位最低者优先入槽”的原则。由于这一变化，对生产也带来了一些问题。

2.1 烧结矿槽加料上限值设定过高

料位较低而加槽上限值设定过高的情况烧结矿平均槽位低时，若设定的每个槽的加槽上限值过高（如图1所示），虽然平均的槽位值不是很低，但由于小车顺序加槽，将会造成个别槽的槽位过低或空槽发生，这样就会影响高炉的安全、顺行，如图2所示，当小车由3A逐个加槽，当加至7A时，8A槽已被切空。另一方面，由于烧结矿个别槽位低，物料从卸料小车到槽内烧结矿表面的落差大，“烧结矿及球团矿的机械强度直接影响高炉中的粉末数量。这些人造富矿在进入高炉料仓前，经过多次转运、碰撞摔打及本身之间的摩擦产生了许多粉末。

图2 加槽上限值设定过高出现空槽的情况酒钢曾经对烧结矿在运输过程中的破损作过测定。自环冷机出口通过皮带运输到高炉矿槽料面，再经矿槽料面至卸料口，电磁振动给料机出口，总落差前者为18.7米，后者为12.14米。烧结矿<5mm的由原来的2.48%增加到10.60%；而<10mm者则从12.74%增加到36.2%。由此可见烧结矿在输送过程中如果落差过大就会造成粉化，使烧结矿的粒度不均匀。烧结矿小粒度的增加直接影响高炉料柱的透气性，粉化现象越严重，炉子上部的透气性就越差，影响高炉的正常使用，也影响高炉的产量与焦比。

2.2 烧结矿槽加料上限值设定过低

由于槽位高，而设定的加槽上限值等于或低于实际槽位（如图3所示），使加料小车频繁走槽，容易形成加料小车走失，造成烧结停机次数增多，影响烧结矿的产量和质量。同时，小车频繁走槽，使得设备的损耗加大、故障发生频繁（如小车的轮子、轴承、走行电机、限位开关等），降低了设备使用寿命，增加设备维修费用。

图3 上限值设定在实际槽位以上5%的各槽的槽位情况2.3 造成烧结故障停机

如果不能合理的控制烧结矿槽位，没有合理的烧结矿加料方案，则会在加料过程中产生各种各样的故障，造成烧结故障停机，表1就是2012年全年烧结故障停机原因统计数据。

由此可见，其中因为加槽上限值设定过低，造成卸料小车Tr频繁走行出现不到位而形成的Tr走失故障，是造成烧结停机主要因素；而Tr频繁走行造成机械磨损高，出现设备部件故障，也是主要因素之一；还有就是加槽上限值设定过高时，在某一低槽位矿槽的加料时间过长，会造成加槽槽位过高而没有及时走槽产生满槽，造成烧结停机；所以，使用合理的烧结矿加料方案，合理的控制烧结矿槽位能够极大程度地减少烧结故障停机次数。

3 最优烧结矿槽加槽方案的确定

已知条件假设为：加槽的物料流量A为每小时600吨，槽下每个槽的切出流量B为每小时100吨，共有6个槽，槽容量的100%为900吨，且从3A槽到8A槽进行顺序加槽。

按照技术规程，烧结矿槽位的管理标准是60%至90%，因此推导过程是在假设烧结矿的初始实际槽位符合标准要求为60%以上（实际槽位是指所有烧结矿槽的平均槽位）。利用方程①、②进行计算，并作出槽位推移图。

输出时槽位的变化情况：①H=h-Bt/900*100%（h为初始槽位）。

加槽时槽位的变化情况：②H=（A-B）t/900*100%+h（h为初始槽位）。

下面是几种加槽方案的比较：

3.1 P系统5%加槽方案

如果将加槽的上限值设定在实际槽位以上的5%，以实际槽位在75%时，加槽上限值设定在80%为例，经过推算可以知道：3A槽的加槽时间是6分钟、4A槽是7分钟、5A槽是7分钟、6A槽是8分钟、7A槽是10分钟、8A槽是12分钟、3A槽的再加槽时间是9分钟，图4是槽位推移图。

图4 料位较高而加槽上限值设定过低的情况从5%加槽方案的加槽情况可以看出：槽位管理方面是没有问题的，但是加料小车在每一个槽的加料时间约为8分钟左右，这样槽上的卸料小车每小时平均走8次，卸料小车在槽上不停地行走，对设备的损耗和故障频率就大大增加了，不符合生产过程中的质量管理要求。因此，5%加槽方案不可行。

3.2 P系统10%加槽方案

实际槽位在70%时，加槽上限值设定在80%。经过推算可以知道：3A槽的加槽时间是11分钟、4A槽是13分钟、5A槽是16分钟、6A槽是19分钟、7A槽是22分钟、8A槽是26分钟、3A槽的再加槽时间是19分钟。图5是槽位推移图。

图5 上限值设定在实际槽位以上10%的各槽的槽位情况因此，实际槽位在70%时用10%加槽法切实可行的。同样，实际槽位在80%时，加槽上限值设定在90%，根据以上加料时间可以计算等到加最后的8A槽时的槽位是：720-100×1.35=585（吨），完全符合槽位管理的要求。因此，10%加槽法无论是从槽位管理的角度还是从设备管理的角度看都起到了很大的作用。

3.3 P系统15%加槽方案

现将加槽的上限值设定在实际槽位以上的15%，如果实际槽位在70%时，加槽上限值设定在85%，图六是槽位推移图，经过推算可以知道：3A槽的加槽时间是16分钟、4A槽是19分钟、5A槽是23分钟、6A槽是28分钟、7A槽是33分钟、8A槽是40分钟、3A槽的再加槽时间是29分钟。等到加8A槽时的槽位是：630-100×1.98=432（吨），槽位为48%，这时的槽位已在下限以下，实际平均槽位虽在60%以上，但各个槽位不均现象严重，使烧结矿的成分产生偏析。同时由于加料时的落差较大，如前面所分析的那样，容易使烧结矿粉化，对烧结矿的成分稳定不利，使高炉生产产生不稳定因素，造成质量管理失控。另外，如果设备出现故障就很容易出现空槽。不符合生产过程中的质量管理要求，因此，15%加槽方案也不可取。

图6 上限值设定在实际槽位以上15%的各槽的槽位情况4 对比选择加槽方案

综上所述，对各种方案进行比较，去除各方案的缺点，总结各方案的优点，最终制定出最佳的直送烧结矿加槽方案——10%加槽法。

P系统10%加槽方案就是将加槽的上限值设定在实际槽位以上的10%（如果实际槽位在70%，那么将加槽的上限值设定在80%），这样就能解决以上的各种问题，提高了直送烧结矿槽位管理的能力。执行槽位差10%加槽法后，每班对槽位进行一次人工走槽测量即可，降低了工作人员的压力，并且成功解决了低槽位率与高设备故障率之间的矛盾。经过以上一系列的措施，就能使高炉的烧结矿槽位稳定在70%到80%之间，可以杜绝高炉烧结矿槽的空槽现象，降低了低槽位的概率，使操作人员的操业技能得到了进一步的提高。

参考文献

[1]朱仁君.宝钢原料场生产工艺[M].北京：冶金工业出版社，1995.