探索燒結富氧點火自動控制的實現與應用

申世武

摘要：在燒結領域中，點火爐作為一個在燒結工藝生產線上的核心設備，其點火效果對燒結礦品質影響較大，在整個燒結工藝上處于極為關鍵的地位。為降低燒結廠的生產成本，提高燒結廠生產效益，需要積極引進新技術，為燒結廠提供技術支持。富氧燒結燃燒技術作為改造成本低，生產效益和經濟效益好的技術手段，受到了各個燒結廠的關注，通過對燒結設備的改造，借助于制氧設備，創造富氧燃燒條件，可取得良好的生產效益。本文就燒結富氧點火自動控制的實現與應用展開探討。

關鍵詞：燒結機;富氧燃燒;自動控制

1引言

富氧燒結技術是通過提高點火助燃空氣和抽人料層空氣的含氧量，改善燃料燃燒條件，增強燃燒帶的氧化性氣氛，提高燃料利用率，使得燒結液相生成量增加，高溫保持時間延長，提高燒結礦成品率、轉鼓強度，降低能耗，實現厚料層燒結。

2燒結富氧生產優化的目的

燒結是為高爐冶煉提供“精料”的一種加工方法，其實質是將準備好的各種原料（精礦、礦粉、燃料、熔劑、返礦及含鐵生產廢料等），按一定比例經過配料，混合與制粒，得到符合要求的燒結料。燒結廠目前存在氧化物處理能力低，造成氧化物料積存大量鉛、鋅等物料。為了改善這一問題，需要將中間物料進一步處理，將這些物料再次放入鉛鋅混合礦燒結機中，每年處理鉛鋅物料過多，造成設備處理能力無法滿足生產實踐，燒結工序所使用的原料硫化礦含量顯著降低，而氧化物料和硫酸鹽的成分出現明顯增加，造成燒結機氧化焙燒條件發生變化，對燒結機煙罩氣體溫度進行監控，若低于780℃，可能產生大型波動，降低燒結機生產能力降低，日產量只能達到 650t左右，殘硫率也顯著升高。設備需要處理氧化物料，造成燒結塊質量降低。為了完成生產任務，點火爐投入燒結塊增加了 40t，使得處理量和生產量不相匹配，不利于燒結廠的生產實踐和發展。為了提升燒結塊生產力，借助于制氧站剩余的氧氣，使用富氧方法，提高燒結焙燒的效果，讓燒結生產力和燒結質量得到提高，保證生產工序正常進行，解決燒結機以及點火爐產能不適配的矛盾，保證燒結廠的正常生產，為燒結廠發展創造良好的條件。

3燒結富氧點火使用效果及分析

3.1點火助燃空氣含氧濃度的影響

隨著點火助燃空氣中含氧濃度的提高，煤氣燃燒條件改善，燃燒效率提高，點火溫度及料面溫度同步上升。這有利于加快點火煤氣與混合料之間的熱交換，改善混合料的點火狀況，加速點火器區域內燒結料層表面固體燃料的燃燒。顯然，這對燒結生產是十分有利的。

3.2富氧點火對燃燒溫度的影響

隨著氧氣過剩系數的提高，點火煙氣的溫度是逐漸降低的，同時可以看出，在氧氣過剩系數不變的情況下，增加助燃風中氧氣的配比，可以提升燒結點火的溫度。

3.3富氧點火對燒結燃耗的影響

隨著點火助燃空氣中含氧濃度的提高，點火器爐膛內溫度及料面溫度同步上升，使厚料層燒結作用得到發揮，燒結料層中的固體燃料得到充分燃燒，提高了燃料利用率，使燃耗得到了明顯降低。

4燒結富氧點火自動控制的實現與應用

4.1工藝條件

由于高爐煤氣受到了加壓處理，傳送至設備后，壓力昀大值達到15kPa～20kPa，氧氣壓力正常值為 10kPa～20kPa，制氧車間的氧氣輸出量達到 1.6MPa。在容量滯后環節調節管道壓力，完成無靜差調節，可使用模擬PID進行調節。在調節器設定比例度、微分時間以及積分時間。根據點火溫度對氧氣壓力進行調節。為了便于觀察火工操作，能夠對壓力進行調節，使用負反饋閉環進行控制，壓力調節范圍為 0MPa～0.1MPa。為了快速響應，要使用帶電氣定位器薄膜進行調節，根據控制過程，可以選擇正作用、氣開式。PID調節器使用內給定和反作用式。當積分時間無限大時，微分時間為 0，適當調整比例度，系統將按照純比例進行應用。在系統穩定后，減小比例度數值，在外界作用下，對過程變化進行觀察，確定臨界參數。將比例度提高，加入積分時間和微分時間，以達到生產指標的要求。在富氧點火后，有效減少了臺車表面松散料，提高垂直燒結效率，加快燒結機臺車的速度，大幅提高產量，降低返礦率，讓生產率得到提高。提高點火助燃空氣氧濃度，讓點火器爐膛溫度升高，充分發揮燒結作用，充分燃燒固體燃料，讓燃料利用率顯著提高，降低燃耗能量。操作工人勞動強度能到顯著降低，無需使用鼓風助燃，可依據煤氣量以及燒成情況，調整氧氣含量，讓勞動效率得到先祖提高。

4.2實現自動控制，改善操作條件

操作工人改變原有調整鼓風助燃風門操作方式，根據煤氣量及燒成情況，及時改變氧氣量，方便操作，降低勞動強度，提高勞動生產率。

4.3操作實踐

混合料給到燒結機臺車上后，首先通過點火爐將其點燃。點火爐的溫度過高，會使料層表面熔化，透氣性變差;溫度太低，料層表面點火不好，影響燒結礦的燃燒。上述兩種情況，都會使燒結礦的產量減少，質量降低。因此，為了保證混合料很好燒結，要求料層有昀佳的點火溫度，同時為了使燃氣充分的燃燒，還需要有合理的空氣與燃氣比值，為此，實現點火爐燃燒控制是十分重要的。

提高風機鼓風氧氣濃度，能夠讓燒結料層燃燒速度得到提高，燒結床層溫度和無富氧時的濃度對比，存在一定程度的提高。富氧前，燒穿監測溫度達到 680℃～780℃，存在較大的波動幅度。實驗過程中，燒穿點進行溫度監測，可以將溫度提高至 780℃之上。富氧鼓風在燒結床層中快速形成高溫條件，能夠促進燒結物脫硫，提高結塊率，進而將燒結塊產量提高10%以上。燒結工序精礦從 32t/h～33t/h提高至36t/h～40t/h，改變了操作期間精礦投入量局限。當供風含氧量超過 21%～23%后，風機總風量顯著減少，煙氣總管氣量以及制酸系統，能夠保證氣量達到平衡，煙氣外溢情況得到顯著改善。富氧燒結提高了焙燒效果，解決了結塊率的問題。在富氧生產環境中，減少鉛精礦配比，含鉛降低至 18%左右，從而減少對鉛精礦的消耗。對比不同耗氧區間的燒結塊指數，燒結風機耗氧量為 1400m 3/h時，結塊率稍好過正常生產，產塊量只能達到 687t，滿足生產需要。增加用氧量后，脫硫率出現升高趨勢，用氧量達到 2600m 3/h后，投入硫量增加，殘硫率也隨之提高，產塊量達到740t，但遠超過鼓風爐能力。富氧濃度并不是越高越適合燒結，若富氧含量過高，出現氧化反應增加，物料硅酸鉛成分過早熔融，更容易粘結成塊，無法脫硫。因此要將燒結工藝風機的富氧濃度穩定在 21%～23%之間，耗氧區間穩定在 2000Nm 3/h～2300Nm3/h之間，可以達到良好的燒結質量和經濟效益。

5結語

燒結采用富氧點火工藝，改善了點火質量，對燒結的增產、節能、改善產品質量，降低工人勞動強度均有明顯效果;實現自動控制，快速調節點火溫度，方便操作。條件允許，還可實現遠程控制。富氧燃燒提高了燒結焙燒的效果，彌補了燒結塊含鉛質量的短板，經過富氧燃燒的改造，有效改善鉛精礦含量，降低燒結塊含鉛量，提高鉛精礦使用效率。另外，控制富氧濃度保持在 21%～23%，耗氧區間保持 2000Nm 3/h～2300Nm3/h，可達到良好的生產質量和經濟效益。

參考文獻

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