專利名稱：：高爐溜槽多環布料方法
技術領域：
：本發明涉及一種高爐煉鐵布料工藝的改進，具體涉及一種高爐溜槽多環布料方法。多環布料，顧名思義是一罐料多個一角，即在同一罐料的布料過程中布料溜槽具有不同的布料角度，屬于冶煉
技術領域：
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背景技術：
：高爐冶煉傳統的布料方式主要有料鐘爐頂布料和無料鐘溜槽布料，無料鐘溜槽布料目前采用的是單環布料方式。料鐘爐頂布料方式存在爐料偏析、煤氣利用率不高、調節手段單一等缺陷。溜槽單環布料，顧名思義一罐料一個^角，而目前的單環布料普遍采用單環加中焦的布料方式，雖然相對料鐘爐頂布料方式有所改進，但隨著生產的發展、產能的增加，單環布料的劣勢逐漸顯現，己不能適應高效節能的現代化工業生產。單環布料存在著許多自身無法克服的缺陷，主要表現在1、嚴重制約上料能力。通常高爐上料主皮帶由兩幅組成，兩上料主皮帶之間沒有轉運站過渡，從槽下集中斗配料到爐料拉入料罐，一批正料需時間390"，再加中焦耗時180"，因此，完成完整的一批料共耗時約十分鐘，即每小時上料能力為6批/小時(對應礦批23t土)。當礦批較小，小時料批大于6批時，很難保證正常料線作業。2、單環布料裝料制度為2CCI00I+J。I(即二批正料再加一次中焦)，由于上料能力不足，中焦不可能每批加入，采取二批正料再加一次中焦，人為造成中心焦量的大幅波動，從而造成中心焦的分布不均勻，中心氣窗"時關時閉"，中心氣流不穩，并且有時由于料速不均或空料線時，因上料能力不足進而改中焦4批走一次，更加劇了中心氣流波動。3、煤氣分布不合理，利用不高，調節手段單一，調節效果不好。以下為某高爐單環布料的基本裝料制度裝料順序2〔CCI00I)+J。變動幅度料線1.0m0.81.2礦批23.512324J"o:0.4X20.350.556:313032.56:29.528.530.5A(^:1.51.42.0日常調劑常用手段為改變A^，其次為中焦量的增減，其煤氣分布的特點為最高點在邊緣，第二點，次中心點較低《13.5%，整體呈中心環帶太寬的喇叭花型，在調劑中增大A^邊緣加重，環帶更寬，爐頂成像顯示中心環帶寬而火焰無力，減小A^邊緣偏輕，頂成像邊緣環帶寬，總之，調劑實際效果較差。4、布料偏析及堆尖出現無法解決。高爐無料鐘布一批料，溜槽轉動10圈，每圈8秒鐘，爐料在緩慢流動中，停留，離開溜槽的爐料，粉末在堆尖附近，大粒的爐料滾入下邊，在爐內形成自動分級形成爐料偏析，如果加大^k，由于粉料緣故容易引起邊緣加重，并且一批料布料完畢，在料面形成爐料堆尖，引起礦層厚度不均。無鐘單環布料，不僅失去無鐘的技術優勢，反而發揮了它的短處。
發明內容針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種上料能力強、調節手段豐富、高爐煤氣利用率高、降低焦比、改善壓量關系、提高高爐產能的高爐溜槽多環布料方法。本發明的目的是這樣實現的高爐溜槽多環布料方法，其特征在于它包括如下步驟-(一)推導出統一布料方程(1)計算爐料落入溜槽前的初速度c。'C。'=;i^3.2grr="4^g-重力加速度D'—導料管直徑mZ/—爐料(燒結礦)平均粒度m/l一礦石系數取0.3(2)爐料進入溜槽的初速度C。因C。的上限應小于C。'，有一個計算系數S，即C。-SC。'，0.98》5^0.92;(3)爐料在溜槽末端的初速度d<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，1。為溜槽長度，e為溜槽與水平面的夾角，U為爐料摩擦系數，"為溜槽轉速;(4)計算爐料離開溜槽末端后在xy平面上X方向的投影LLx=丄cfcos2〃{tan2〃+22g2[/。(1_sin〃)+/z_tan〃}g"\|qcos〃(5)計算爐料落到xy平面后其中心距高爐中心的距離nn=、/。2cos2/+2/。cosy^,+(1+——r^)丄〗——統一布料方程(二)確定溜槽理論上的最大布料角度^,和最小布料角度^min布料角度^=90°-e，根據爐料落到xy平面(爐喉橫截面所在平面)后其中心距高爐中心的距離n不能大于爐喉半徑的原則，由統一布料方程計算出高爐理論上的最大布料角度少■和最小布料角度^*;(三)根據該理論上的最大布料角度^max和最小布料角度^m化分別確定礦石和焦碳的外環、內環布料角度；(四)確定礦石和焦碳布料環數；(五)按等面積布料原則分別確定礦石和焦碳中間環的布料角度和相鄰環與環之間的角度差；(六)確定礦石和焦碳每環的布料圈數。進一步地，所述第四步礦石和焦碳的布料環數分別為五環。所述第三步焦碳外環布料角度大于礦石外環布料角度，焦碳內環布料角度小于礦石內環布料角度。本技術方案的提出，其至少具有如下有益效果1、多環布料工藝具有料層均勻、煤氣流穩定等特點，可以進一步增大礦批，提高高爐產能，利用系數、噸鐵成本等各項經濟技術指標明顯向好。2、高爐氣流分布大大改善，礦批實現重大突破，高爐適應能力增強，長期休風后高爐恢復順利。3、多環布料調節手段有布料圈數、環數、角度，而單環布料的主要調節手段是角度及角差，因此多環布料可以極大地豐富高爐上部的調節手段，改變煤氣分布，從而有效地提高高爐煤氣利用率，降低焦比，降低消耗，增加抗波動能力，實現高爐長期的穩定順行。4、單環布料需加入中心焦，多環布料取消中心焦，極大地提高了上料能力，同時克服爐料偏析，在入爐原燃料條件下降的情況下，實現了產量的提高，綜合焦比下降。5、單環布料產生嚴重偏析，多環布料能消除爐料偏析及堆尖的存在。單環布料改變不同裝料制度比較困難，變動結果不僅影響邊緣氣流，同時也影響中心，引起的變化較大，多環布料按要求將爐料加到一定的位置，可以滿足冶煉需要。由于多環布料爐料分布更合理，更有利于爐況順行和煤氣利用的提高，有利于強化冶煉、降低綜合焦比，改善壓量關系，承壓能力增強，高爐更進一步提高風量。6、多環布料是無料鐘布料的發展方向，更能充分發揮無鐘爐頂的優越性，是高爐布料的必然發展趨勢，應大力推廣應用。圖1-爐料離開溜槽末端后在Xy平面上X方向的投影Lx幾何關系圖;圖2-爐料落到xy平面后其中心距高爐中心的距離n幾何關系圖；圖3-多環布料實施前后煤氣分布曲線圖。具體實施方式以下結合實施例和附圖詳細介紹本發明。本實施例高爐可能涉及到的一些具體參數爐喉直徑d^5.5m，溜槽長度1。-2.25m，爐料摩擦系數u=o.42，溜槽轉速"=0.2圈/秒，e值溜槽傾動距離0.622m，料線為1.Om。本高爐溜槽多環布料方法具體步驟如下(一)推導出統一布料方程(1)計算爐料落入溜槽前的初速度(V￡)'—6'0.6—0.015(V=義"3-2^r=^^=4'=0.146m/sg-重力加速度，取9.81D'—導料管直徑，0.6m6'—爐料(燒結礦)平均粒度，0.015m^一礦石系數，取0.3C。'=0.3W3.2x9.81x0.146=0.64m/s(2)爐料進入溜槽的初速度C。因為C。的上限應小于C。'，故取一個經驗計算系數S，C。=SC。'，0.98》S》0.92，即5在0.92-0.98之間取值，本例中實際取"=0.6m/s，此時S為0.938。引入S是為了表述的需要，實際取值時可根據經驗直接取一個略小于C。'的值即可，而不必確定S。(3)爐料在溜槽末端的初速度d(sin"—wcos々)+4;r2<y2/，cos/(cos/+wsin>9)+d其中，1。為溜槽長度，e為溜槽與水平面的夾角，u為爐料摩擦系數，"為溜槽轉速;(4)計算爐料離開溜槽末端后在xy平面上x方向的投影Lx1^=丄《(;032々{」1&112〃+22g2[/0(1_sin+tan/}，其幾何關系見圖1;gc,cos〃(5)計算爐料落到xy平面后其中心距高爐中心的距離nn=」/。2cos2/+2/。COS^,+(l+~，此即為統一布料方程，幾何關系見圖2;(二)確定溜槽理論上的最大布料角度^max和最小布料角度^,布料角度^=90°-e，根據爐料落到xy平面后其中心距高爐中心的距離n不能大于爐喉半徑的原則，可以由統一布料方程計算出高爐理論上的最大布料角度^,和最小布料角度^min;當P取不同的角度時，計算結果見下表；455055606570454035302520Cl5.165.655.505.725.936.131.1621.1300.7780.6180.4810.360ri2.782.632.111.721.451.14由統一布料方程計算得知，當/=45°時，即^=45°時，n=2.78m，大于爐喉半徑2.75米，因此，高爐布料的最大角度應小于45°。由統一布料方程反推出高爐最大布料角度為44.8°，即理論最大布料角度^,=44.8°，這是一個極為重要的參數。同理，由統一布料方程并結合布料溜槽的具體安裝結構可推出溜槽的理論最小布料角度Zmifl1.3。，這與實際所用的最小角度11.5。極為接近。綜上所述高爐的布料角度范圍為11.3°44.8°之間。(三)根據該理論上的最大布料角度^max和最小布料角度^min分別確定礦石和焦碳的外環、內環布料角度；針對上述具體高爐入爐燒結礦整體粒級小，末子含量高的特點，為了保持爐況的穩定順行，適度照顧邊緣氣流，同時保證邊緣焦碳有一個占位的作用，因此選擇一個大焦角，即焦碳外環布料角度大于礦石外環布料角度，實際焦角34。比礦角33.5°大0.5°。為了中心有足夠的氣流和焦碳占位，選擇了一個內環較小的焦角，即焦碳內環布料角度(20°)小于礦石內環布料角度(27.5°)。此種裝料制度的選擇保證了邊緣和中心都有足夠的焦碳，從而保證了兩道氣流的穩定形成，利于爐況順行。(四)確定礦石和焦碳布料環數；結合本實施例高爐爐喉直徑5.5米，礦批基礎批重24噸，以三燒粒級整體偏小的特點，確定礦石和焦碳布料環數均為五環。(五)按等面積布料原則分別確定礦石和焦碳中間環的布料角度和相鄰環與環之間的角度差；由于布料溜槽轉速"值為一點，爐喉圓周周長由外向內逐漸減小，料流速度均本一致，因此，如果按等角差布料勢必造成爐料環與環之間帶溝的深淺不一，而按等面積布料，環與環之間的角差由外到內依次增大，從而能消除上述缺陷。爐喉直徑為dl^5.5m,將爐喉面積分成相等的N個環帶，則對應布料環的直徑為didi:」N-"、1，而n二丄(山+di+1)假設爐喉面積10等份，則可算出各等份各環的直徑及對應溜槽角度，見下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>(六)確定礦石和焦碳每環的布料圈數。總體思路是礦、焦比保持相對穩定且適應，并適當兼顧邊緣和中心氣流，因此，環帶的礦焦比基本相同的前提下，適當加重邊緣、中心有所疏松。以下是一個具體的布料制度(該布料制度為初期的布料制度，以后應根據具體情況逐步優化和調整，但應以爐況的平穩過渡為原則)本布料制度的確定是以上述高爐07年2月份的裝料制度作為參考起點，以爐況的平穩過渡為原則，以改善壓量關系為核心來選擇角度和角差，通過反復對比分析，論證選擇以C2342323^MI0233'533°'5I作為多環布料裝料制度的基礎起點。從該布料制度可以看出，礦石外環、內環布料角度分別為33.5°和27.5°，焦碳外環、內環布料角度分別為34°和20°。礦石由外向內每環的布料圈數為2圈、2圈、3圈、2圈和1圈，焦碳由外向內每環的布料圈數為2圈、2圈、3圈、2圈和1圈。礦石加權平均角度為ZK=(33.5X2+32X2+30.5X3+29X2+27.5)+10=30.8°A^K=6°(A^K為最大布料角度和最小布料角度之差)，環與環之間角差L5。，焦碳加權平均角度為(^j二(34X2+32X2+30X3+27X2+20)+10=29.6°△^j=14°(△^j為最大布料角度和最小布料角度之差)△^=^K—^=30.8-29.6=1.2°而上述高爐07年1月份基本裝料制度中^K二30.8、^.,=29.4、A>=1.4對比分析，二者基本相同，爐況能平衡過渡。高爐布料調節原則、標準基本裝料制度設計完成后，就基本決定了煤氣流的分布。在日常的調劑中，堅持一個原則，即無壓量關系的穩定和煤氣利用的提高，按照多環布料調節對爐況影響的順序規定，在日常生產調節中堅持1.外環焦碳角度、圈數盡可能不變或少變動。2.焦碳層盡可能穩定、負荷的調整采取固定焦批調礦批的方式。3.先調環數，其次是角度，盡可能調整環帶的參數。4.綜合判斷上下部調劑相適。以下詳細介紹上述高爐多環布料的實際應用過程上述單環布料的高爐爐頂配備有上下兩個容積22.4m3料罐。布料溜槽工作角度1050°，溜槽長度2.25m，爐喉直徑5.5m，與此配套有兩條膠帶機，料流闊采用電磁闊檢測料流速度，具備多環布料的條件。1、投運前的準備工作1.1針對該高爐槽下燒結礦篩分效率差的特點，加裝了給料機改進篩板為棒條篩，提高了篩分效率。1.2焦碳布料圈數不穩定，主要是焦碳稱量集中斗中心偏位造成批量不穩定，對焦碳稱量集中斗進行了改造。1.3加強工長的理論培訓，開展專題講座，對多環布料的理論知識，操作技能進行研討，提高工長的感性知識。2、基礎方案的投運2007年3月1曰該高爐裝料制度采用C23423233。227t20I0233.523233°'5229,.54礦批24\入爐風差1605mVmin，AP120KP，爐況順行，壓量關系改善較明顯，指標對比見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從表上可看出，入爐批量增加36nf/min，沒有引起AP的升高，說明壓量關系改善明顯，CCVF降0.14個百分點，說明煤氣利用有所下降，裝料制度按下表調整，2007年7月2日形成較為理想的基本布料制度。曰期布料方式礦角角差焦角角差礦石外-內環角度焦外-內環角度<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>3、裝料制度的不斷優化過程。多環布料基礎裝料制度的研究是保證爐況操作制度的平衡過渡，由前面的理論研究可知角度的選擇整體偏小，因而應不斷優化選擇，其過程結果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>中心氣流偏弱邊緣氣流較發展(十字測溫邊緣>200'c邊緣c02《14%)34.532.530.527.524.5|^34.53331.530|321屮U2332+nooo「36.534.532.52825|n3634.53331.530.5|爐頂成像顯示03—28匕22321+U23311邊緣環帶太寬rvrvrr137'535.533.53026|n3735.53432|04—051^22321+U2332+,--p38363430.525.504—11U232137.53634.532.5IO2332A/(0/1^38.536.534.53126.5|n38.53735.53433|(J4一24匕22231+U23311+1605160615921664166416871689120117時有邊緣管道形成05-08C239237335231.5,10239,5236,5,I基本裝料制度確立171105—30IUi3321+06—254L*2322MDdIn3937.53634.06-29IU2222mmiA3937.536!34.07-024023223333i2+33"n同時加入礦焦角119內環焦角大幅增124126同柳隊123同呦nA,K,j126,PX(^j126爐況穩順用礦石圏數的125分布作調劑2322微調1691;中心1705環帶過寬1748125I1703126在上述優化調整過程中，礦批逐漸加大，礦批由基期的24t逐漸加大到29.5t，爐況順行良好。風量由1600mVmin，逐漸增加到1730nf/min，增幅8.12%，而壓差并沒有引起升高。同時調節手段得到了豐實和完善，調節方法先調環帶圈數，后調礦焦角度，調節過程中盡可能避免出現堆尖帶溝現象，調節邊緣和中心可用內、夕卜環的圈數及角度的變動來實現，調節布料環帶的氣流分布可直接增減布料圈數。4、實際運用效果上述高爐多環布料從07年3月投運到7月31日，經過不斷的優化調整，形成了多環布料的基本操作制度，應用期間效果明顯。4.l從順行方面的比較多環布料應用后高爐壓量關系改善，入爐風量增加，順行良好，應用期和基期比較如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>4.2煤氣利用多環布料目的，除改善壓量關系外主要目的是控制爐料在爐內的合理分布，從而達到提高煤氣利用，降低綜合焦比的目的。應用前后煤氣分布對比如下表，圖3是根據下表繪制的應用前后煤氣分布對比圖，圖中的虛線和實線分別代表多環布料實施后和實施前的煤氣分布曲線。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>07年3-7月2.83202154.9652219.6411501.2007年1-2月2.629187955.3754019.2411150.81比較+0.201+142-0.41-18+0.43+35+0.39入爐綜合品位下降0.41個百分點降低產量3.0%X0.41=1.23%綜合焦比2%X0.41=0.82%C02提高0.4個百分點增加產量3.5%X0.4=1.4%降低綜合焦比22X0.4=8.8Kg風溫提高35'C:降低焦比35+100X4%=1.4%增加產量35+100X4%=1.4%富氧率提高0.39個百分點增加產量0.39X4.5%=1.755%降低綜合焦比:0.44%X0.39=0.17%3-7月，從指標絕對值看，累計產量增加7.56%，綜合焦比下降3.33%，扣除上述因素，通過多環布料技術運用的效果為增產7.56+1.23+1.4-1.4-1.755=7.035%降低綜合焦比:3.33+0.82-0.17=3.98%5、結論及推廣應用5.1單環布料產生嚴重偏析，多環布料能減少偏析，單環布料改變不同裝料制度比較困難，變動結果不僅影響邊緣氣流，同時也影響中心，引起的變化較大，多環布料按要求將爐料加到一定的位置，可以滿足冶煉需要。5.2多環布料調節手段有布料圈數、環數、角度，而單環布料的主要調節手段是角度及角差。因此，多環布料調節手段極為豐實。5.3單環布料需加入中心焦，多環布料取消中心焦，極大地提高了上料能力。5.4多環布料爐料分布更合理，更有利于爐況順行和煤氣利用的提高，有利于強化冶煉、降低綜合焦比。5.5多環布料是無料鐘布料的發展方向，更能充分發揮無鐘爐頂的優越性，是高爐布料的必然發展趨勢，應大力推廣應用。5.6多環布料參數的選擇，一定要有理論依據，^raax、^min及等環布料各環^角、n值是重要的選擇依據。權利要求1、高爐溜槽多環布料方法，其特征在于它包括如下步驟(一)推導出統一布料方程(1)計算爐料落入溜槽前的初速度C0′2、根據權利要求1所述的高爐溜槽多環布料方法，其特征在于所述第四步礦石和焦碳的布料環數分別為五環。3、根據權利要求1或2所述的高爐溜槽多環布料方法，其特征在于所述第三步焦碳外環布料角度大于礦石外環布料角度，焦碳內環布料角度小于礦石內環布料角度。全文摘要本發明公開了一種高爐溜槽多環布料方法，其步驟為1.計算爐料落到xy平面后其中心距高爐中心的距離；2.確定理論上的最大、最小布料角度；3.確定礦石和焦碳的外環、內環實際布料角度；4.確定礦石和焦碳布料環數；5.按等面積布料原則分別確定礦石和焦碳中間環的布料角度和相鄰環與環之間的角度差；6.確定礦石和焦碳每環的布料圈數。本方法極大地豐富了高爐上部的調節手段，改變煤氣分布，有效地提高高爐煤氣利用率，降低焦比，實現高爐長期的穩定順行；上料能力強，能消除爐料偏析及堆尖的存在，爐料分布更合理，有利于強化冶煉，改善壓量關系，高爐更進一步提高風量。文檔編號C21B7/18GK101250602SQ200810069489公開日2008年8月27日申請日期2008年3月20日優先權日2008年3月20日發明者劉孝華,陳永忠,雷有高,魏功亮,魯德昌申請人:重慶鋼鐵(集團)有限責任公司