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漢鋼1號(hào)高爐布料矩陣探索與實(shí)踐
摘要：布料矩陣是調(diào)整高爐料制的重要手段。漢鋼1號(hào)高爐通過不斷探索研究高爐布料矩陣，理論與實(shí)際相結(jié)合，制定出適合目前外圍條件的裝料制度，保證了高爐爐況順行，進(jìn)而取得了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的提升。
關(guān)鍵詞：布料矩陣;料流軌跡;煤氣利用率;高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
1、引言
裝料制度是高爐四大基本操作制度之一。裝料制度目的是根據(jù)爐頂設(shè)備的特點(diǎn)和原燃料的物理性能，通過調(diào)整爐料在爐喉的分布狀態(tài)與上升煤氣流達(dá)到有效的配合，以實(shí)現(xiàn)最大限度的利用煤氣熱能和化學(xué)能(表1)。通過裝料制度的調(diào)整，可以保持合理的操作爐型，使高爐獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長(zhǎng)壽。而高爐布料矩陣的調(diào)整是調(diào)整裝料制度的重要手段，通過對(duì)布料矩陣的研究，可以科學(xué)的分析布料規(guī)律，應(yīng)用布料方程計(jì)算出料流軌跡，達(dá)到最合理的裝料制度[1]。
2、漢鋼1號(hào)高爐爐頂設(shè)備參數(shù)
漢鋼1號(hào)高爐有效容積設(shè)計(jì)為1080m3,采用串罐式無鐘爐頂系統(tǒng)，上料系統(tǒng)所有閥門全液壓推動(dòng)，設(shè)有自動(dòng)、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)兩種操作模式，以時(shí)間、料罐料位兩種控制料流閥工作。
3、布料矩陣相關(guān)計(jì)算
3.1 布料軌跡理論計(jì)算
為科學(xué)研究布料，先根據(jù)理論計(jì)算出布料軌跡，再與實(shí)踐相結(jié)合，探索最合理的布料矩陣。爐喉面積等分。根據(jù)等面積同心圓的原理，將爐喉斷面11等分。
爐喉總面積S:
S=π(D/2)2=28.274m2 (1)
式中：D-1號(hào)高爐爐喉直徑，取6m。
每等分環(huán)的面積S1:
S1=S/11-2.57m2 (2)
由此可計(jì)算出每環(huán)的半徑及到中心的距離(表2),得出各環(huán)中心的位置。
3.2 布料方程
料在溜槽末端的速度
爐料離開溜槽末端，在爐喉斷面的投影：
爐料落在爐喉斷面后，距高爐中心的實(shí)際距離，即爐料在爐喉內(nèi)的具體位置：
式中：a-布料溜槽角;lo-溜槽長(zhǎng)度，取2.5m;w
-溜槽轉(zhuǎn)速，取0.125r/s;e-溜槽傾動(dòng)距，取0.5m;h
-料線距溜槽垂直底部高度，h=h1+h2;h1-操作料線高度，取1.3m;h2-溜槽垂直底部到料線零點(diǎn)的距離，取1m;M-摩擦系數(shù)，焦炭摩擦系數(shù)取0.3,礦石摩擦系數(shù)取0.53;g-重力加速度，取0.98m/s2。
根據(jù)劉云彩布料方程[2],計(jì)算可出1號(hào)高爐的料流軌跡，再根據(jù)表2核對(duì)實(shí)際a角料流落點(diǎn)，便于結(jié)合實(shí)際做調(diào)整優(yōu)化(表3)。
4、布料矩陣優(yōu)化實(shí)踐
在以前的操作中，1號(hào)高爐強(qiáng)調(diào)發(fā)展中心氣流，中心無礦區(qū)過大。雖然形成了較強(qiáng)的中心氣流，但不穩(wěn)定，并且煤氣利用不佳，造成燃料比升高。1號(hào)高爐從12月初配合送風(fēng)制度開始不斷調(diào)整布料矩陣(表4)。
4.1 第一階段
由于1號(hào)高爐設(shè)計(jì)爐腹角偏大，邊緣煤氣流容易發(fā)展。由表3和表4可看出，調(diào)整之前，高爐布礦時(shí)最外檔堆角離爐喉鋼磚有25.3cm距離，距離偏大，對(duì)邊緣氣流的抑制不佳，生產(chǎn)中時(shí)常出現(xiàn)邊緣某個(gè)方向氣流過強(qiáng)。1號(hào)高爐通過不斷摸索實(shí)踐，計(jì)劃將礦焦檔位同時(shí)向外推一檔(距爐喉鋼磚距離縮小至11.6cm),使邊緣爐料形成一定寬度的平臺(tái)。
這樣適當(dāng)加重邊緣，既可減少邊緣煤氣對(duì)爐墻的破壞作用，有利于高爐長(zhǎng)壽，又可改善煤氣分布，提高煤氣利用率[3]。
12月初開始調(diào)整，將礦焦向外沿推一檔，疏導(dǎo)中心氣流，同時(shí)抑制邊沿氣流的發(fā)展。此階段爐況無較大波動(dòng)，但風(fēng)量較之前減少，煤氣利用稍有改善。
4.2 第二階段
12月12日，取消焦炭次中心環(huán)。原本計(jì)劃逐步減少中心焦比例，但由于此階段原燃料條件出現(xiàn)惡化，爐況順行不佳。主要表現(xiàn)出：憋壓、風(fēng)量不穩(wěn)、崩料，為保證高爐順行，中心焦比例加大。實(shí)踐中，往往出現(xiàn)不可預(yù)料的情況發(fā)生(如原燃料成分波動(dòng)，外圍設(shè)備影響等),在這種情況下，首先應(yīng)保證爐況順行。
4.3 第三階段
12月15日-22日，開始逐步減少中心焦炭。
通過第二階段的調(diào)整，形成了較強(qiáng)的中心煤氣流，且原燃料條件好轉(zhuǎn)，于是逐步將中心焦減少至3環(huán)。
此階段爐況順行較好，從十字測(cè)溫曲線看出(圖1),中心氣流穩(wěn)定維持在400℃。此階段爐溫表現(xiàn)出自動(dòng)上行，綜合負(fù)荷多次增加。
4.4 第四階段
12月25日之后，每日通過對(duì)煤氣流變化觀察，對(duì)布料矩陣進(jìn)行微調(diào)，高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷上升(圖2、圖3)。
5、調(diào)整布料矩陣效果分析
漢鋼1號(hào)高爐長(zhǎng)期使用的是一級(jí)焦配加二級(jí)焦。因?yàn)榻固抠|(zhì)量差且成分波動(dòng)大，所以煤氣利用率一直偏低。
通過高爐布料矩陣的不斷優(yōu)化，1號(hào)高爐煤氣分布更趨于合理，煤氣利用率穩(wěn)固提高(圖4)。爐喉紅外監(jiān)控顯示中心高溫區(qū)域明顯減小，形成穩(wěn)定、較強(qiáng)的中心氣流。從十字測(cè)溫上看，邊緣氣流得到合理抑制，中心氣流穩(wěn)定;從爐身溫度曲線上看，爐身溫度波動(dòng)小，操作爐型日趨合理。
在現(xiàn)有的原燃料條件下，1號(hào)通過對(duì)高爐布料矩陣的研究和實(shí)踐，高爐的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在不斷提升(表5)。
6、結(jié)語
(1)優(yōu)化布料矩陣，調(diào)整裝料制度，必須理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過計(jì)算及實(shí)踐總結(jié)，結(jié)合自身的特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)踐操作。
(2)布料矩陣的調(diào)整，對(duì)高爐指標(biāo)的提高有一定的局限性，其中受原燃料影響較大。漢鋼1號(hào)高爐由于長(zhǎng)期使用二級(jí)焦炭，因此從實(shí)踐的結(jié)果來看，對(duì)煤氣利用率提升效果有限，今后還需在其他方面做工作。
(3)在原料成分、外圍條件發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)視情況調(diào)整布料矩陣及裝料制度，切不可盲目追求指標(biāo)。漢鋼1號(hào)高爐在調(diào)整時(shí)，受原燃料變化影響，及時(shí)改變應(yīng)對(duì)策略，爐況未受影響。
(4)布料矩陣的優(yōu)化必須堅(jiān)持發(fā)展中心、兼顧邊沿的指導(dǎo)思想，促進(jìn)高爐的順行和穩(wěn)定。
(5)漢鋼1號(hào)高爐在布料矩陣的探索與實(shí)踐中，取得了一定的成績(jī)，下一步應(yīng)結(jié)合自身原燃料特點(diǎn)，繼續(xù)不斷優(yōu)化操作，提升各項(xiàng)指標(biāo)。
實(shí)時(shí)匯聚核
心行業(yè)動(dòng)態(tài)
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實(shí)時(shí)匯聚核心行業(yè)動(dòng)態(tài)
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