濟(jì)鋼3 200 m3高爐無(wú)料鐘爐頂料面實(shí)測(cè)分析

李慶洋，張作程，董龍果，張殿志

（濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

濟(jì)鋼3 200 m3高爐無(wú)料鐘爐頂料面實(shí)測(cè)分析

李慶洋，張作程，董龍果，張殿志

（濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

濟(jì)鋼3 200 m3高爐采用激光網(wǎng)格法進(jìn)行了開爐裝料實(shí)測(cè)，確定了料罐最大容積為66 m3，中心加焦角度為14.5°，同時(shí)找出了排料速度和料流調(diào)節(jié)閥開度的關(guān)系，測(cè)定了料流軌跡和寬度、料面形狀等，根據(jù)測(cè)量結(jié)果確定了開爐和正常生產(chǎn)時(shí)的布料參數(shù)。實(shí)踐證明，開爐后料面形狀合理，實(shí)現(xiàn)了高爐快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效，煤氣利用達(dá)到50.5％，燃料比510 kg/t。

高爐；無(wú)料鐘爐頂；料面；激光網(wǎng)格法；布料矩陣

1 前言

高爐料面形狀直接影響著爐內(nèi)的氣流分布，合適的煤氣流分布對(duì)于高爐煤氣能量利用及高爐的穩(wěn)定順行意義重大。控制合理的高爐料面形狀，需要根據(jù)不同高爐的爐型特點(diǎn)、原燃料特性、裝料設(shè)備參數(shù)等內(nèi)容確定適宜的裝料制度。濟(jì)鋼3 200 m3高爐于2010年8月建成投產(chǎn)，采用串罐無(wú)料鐘爐頂設(shè)備。為摸索濟(jì)鋼原燃料條件下無(wú)料鐘爐頂?shù)牟剂弦?guī)律，確定合理的布料參數(shù)，在開爐裝料過(guò)程中進(jìn)行了料面實(shí)測(cè)工作。

2 無(wú)料鐘爐頂布料實(shí)測(cè)內(nèi)容和方法

根據(jù)濟(jì)鋼原燃料特點(diǎn)，確定3 200 m3高爐使用中心加焦的布料模式。因此，在裝料過(guò)程中，進(jìn)行了料罐最大容積測(cè)定、中心加焦角度測(cè)定、FCG曲線測(cè)定、料流軌跡測(cè)定、料流寬度測(cè)定和料面形狀測(cè)定等。本次測(cè)量采用激光網(wǎng)格方法測(cè)定焦炭、礦石的料流軌跡，用激光掃描儀測(cè)量高爐各段的料面形狀，減小了測(cè)量的工作量，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性

1）料罐最大容積的測(cè)定：用料罐容積及填充系數(shù)可計(jì)算儲(chǔ)料罐有效容積，但料罐裝載能力往往與有效容積差別較大，所以開爐時(shí)用最大裝焦法標(biāo)定料罐最大容積，以充分發(fā)揮上料設(shè)備的能力。

2）中心加焦角度的測(cè)定：中心加焦的目的就是往高爐中心多加焦炭，改變焦炭填充床結(jié)構(gòu)，從而改變煤氣流分布，發(fā)展中心氣流。中心加焦原則上是越靠近中心越好，但受布料器限制，需要確定焦炭料流撞擊布料器橫桿的最大角度，從而確定中心加焦角度。

3）FCG曲線的測(cè)定：FCG曲線，也就是料流量與料流調(diào)節(jié)閥開度關(guān)系曲線，決定了批重與布料溜槽旋轉(zhuǎn)圈數(shù)之間的關(guān)系，用于指導(dǎo)正常生產(chǎn)時(shí)的料流閥開度，是布料是否精確的關(guān)鍵所在。根據(jù)生產(chǎn)時(shí)料流調(diào)節(jié)閥開度的可能范圍，測(cè)量各種爐料在不同料流調(diào)節(jié)閥開度時(shí)的排料速度，其測(cè)量間距和結(jié)果應(yīng)滿足繪制料流調(diào)節(jié)閥開度與排料流量關(guān)系曲線的需要。

4）料流軌跡測(cè)定：在溜槽檢修孔和對(duì)面的人孔處相向安裝2臺(tái)激光發(fā)射器，每臺(tái)激光發(fā)射器發(fā)射出20束激光，2臺(tái)激光器發(fā)出的多束激光在高爐內(nèi)交織成所需要的激光網(wǎng)格。在90°方向的打水孔位置處安裝攝像機(jī)。高爐裝料時(shí)，以爐內(nèi)的激光網(wǎng)格為背景攝取料流通過(guò)激光網(wǎng)格的圖像并把圖像錄制下來(lái)，用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，得到料流軌跡的數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)繪制料流軌跡圖，得出不同料線深度溜槽各個(gè)檔位的角度值。

5）料流寬度的測(cè)定：料流寬度對(duì)布料矩陣的確定，尤其是角差的確定有著重要的指導(dǎo)意義。料流寬度與爐料批重及下料閘門開度有關(guān)，開度越大則料流寬度越大。為了更好指導(dǎo)布料矩陣的制定，在十字測(cè)溫槍處安裝測(cè)量橫桿，通過(guò)安裝在橫桿上的感應(yīng)器測(cè)量料流寬度。

6）料面形狀的控制：裝料過(guò)程中，用激光掃描儀測(cè)量高爐各段的料面形狀。尤其是在最后5批料對(duì)料面形狀進(jìn)行測(cè)定及控制。

3 測(cè)定結(jié)果和數(shù)據(jù)處理

3.1 料罐最大容積和中心加焦角度

由于爐料在料罐中存在一定的堆積偏析，所以在料面的高側(cè)接近充壓孔高度時(shí)，即認(rèn)定為料罐的最大容積。經(jīng)測(cè)量，確定料罐最大容量為35 t焦炭，即最大容積為66 m3。

從開爐裝料第5批凈焦開始測(cè)量中心加焦角度，當(dāng)溜槽傾角為12°和13°時(shí)，焦炭料流會(huì)撞擊溜槽橫桿；當(dāng)溜槽傾角為14°和15°時(shí)，焦炭均可由溜槽順利落下，不會(huì)撞擊橫桿。所以，最后開爐布料確定中心加焦角度為14.5°。

3.2 FCG曲線

為確定排料速度和節(jié)流閥開度的關(guān)系，根據(jù)測(cè)量結(jié)果利用電腦分別繪制了焦炭和礦石的料流調(diào)節(jié)閥開度與排料速度關(guān)系曲線，如圖1、圖2所示。根據(jù)后續(xù)裝料驗(yàn)證，回歸曲線有效地應(yīng)對(duì)了料流調(diào)節(jié)閥開度和排料速度的變化，置信度較高。

圖1 焦炭FCG曲線

圖2 礦石FCG曲線

3.3 料流軌跡

通過(guò)圖像處理和數(shù)據(jù)分析，得到料流軌跡如圖3、圖4所示。

圖3 礦石料流軌跡

圖4 焦炭料流軌跡

3.4 料流寬度

通過(guò)對(duì)感應(yīng)器測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到焦炭、礦石料流寬度見表1、表2。表2中礦石料流調(diào)節(jié)閥角度均為30°。

3.5 料面形狀的控制

裝料過(guò)程中，用激光掃描儀測(cè)量高爐各段的料面形狀，尤其是在最后5批料對(duì)料面形狀進(jìn)行測(cè)定及控制，使中心區(qū)域形成一個(gè)合理的漏斗形狀，同時(shí)保持邊緣有0.8～1.2 m的平臺(tái)，保證點(diǎn)火送風(fēng)后上部氣流穩(wěn)定合理。

表1 1.3 m料線焦炭料流軌跡寬度

表2 1.3 m料線礦石料流軌跡寬度

4 確定布料制度

根據(jù)濟(jì)鋼原燃料條件特點(diǎn)，在充分參考國(guó)內(nèi)同類型高爐布料制度的基礎(chǔ)上，選擇了中心加焦的基本模式。在中心加焦布料模式的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制料面形狀，在保證活躍中心的基礎(chǔ)上，發(fā)展中心和邊緣兩股氣流，并且保持兩股氣流的平衡。

確定了基本的料面控制形狀，根據(jù)料面實(shí)測(cè)結(jié)果和計(jì)算分析，選取最大焦角為39°，最大礦角為37°。在開爐初期，以快速加風(fēng)為目標(biāo)，首先保證兩股氣流的通暢，最后確定開爐布料矩陣如下：

隨著開爐進(jìn)程的發(fā)展、負(fù)荷的加重，逐漸增加中心焦量以保證中心氣流的暢通，加重邊緣負(fù)荷、實(shí)現(xiàn)礦焦同檔布料，使料層進(jìn)一步平鋪，提高煤氣利用，最終調(diào)整成如下矩陣模式：

實(shí)踐證明，此矩陣實(shí)現(xiàn)了邊緣和中心氣流的匹配，獲得了較高的煤氣利用率和較低的燃料比，煤氣利用達(dá)到50.5％，燃料比為510 kg/t。

5 結(jié)語(yǔ)

高爐開爐時(shí)進(jìn)行料面測(cè)量是一代爐役中僅有的一次機(jī)會(huì)，利用它可以找到高爐自身的裝料規(guī)律。本次料面測(cè)量，確定了料罐最大容積和中心加焦角度，找出了排料速度和料流調(diào)節(jié)閥開度關(guān)系，測(cè)定了料流軌跡和寬度、料面形狀等內(nèi)容，為正確建立高爐上部布料制度提供依據(jù)。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，確定了合理的開爐矩陣，發(fā)展兩股氣流，實(shí)現(xiàn)了高爐的快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效；同時(shí)確定了正常生產(chǎn)時(shí)的布料矩陣，提高了煤氣利用，降低了燃料消耗。

Analysis on Measured Charge Levels of Jinan Steel’s 3 200 m3BF with Bell-less Top

LI Qing-yang,ZHANG Zuo-cheng,DONG Long-guo,ZHANG Dian-zhi
（Jinan Iron and Steel Group Corporation,Jinan 250101,China）

The measurement of charge distribution parameters of Jinan Steel’s 3 200 m3blast furnace was carried out with the laser-net technology.Then,identified max volume of the bucket is 66 m3and the central angle of coke charging is 14.5°.At the same time,the burden flow trajectory and width,the shape of charge level and the relation of charge flow rate and the opening of the regulating value were determined.So the distribution parameters of blowing-in and normal production were determined.Practices showed that the shape of charge level was reasonable and design production capacity was actualized quickly.Also,gas utilization efficiency attained to 50.5％and the fuel ratio attained to 510 kg/t.

blast furnace;bell-less top;charge level;laser grid method;burden distribution matrix

TF54

A

1004-4620（2011）04-0025-02

2011-04-13

李慶洋，男，1983年生，2008年畢業(yè)于北京科技大學(xué)鋼鐵冶金專業(yè)，碩士?，F(xiàn)為濟(jì)鋼煉鐵廠助理工程師，從事高爐生產(chǎn)工藝技術(shù)工作。