濟鋼3 200 m3高爐無料鐘爐頂料面實測分析

李慶洋，張作程，董龍果，張殿志

（濟南鋼鐵集團有限公司，山東 濟南 250101）

濟鋼3 200 m3高爐無料鐘爐頂料面實測分析

李慶洋，張作程，董龍果，張殿志

（濟南鋼鐵集團有限公司，山東 濟南 250101）

濟鋼3 200 m3高爐采用激光網格法進行了開爐裝料實測，確定了料罐最大容積為66 m3，中心加焦角度為14.5°，同時找出了排料速度和料流調節閥開度的關系，測定了料流軌跡和寬度、料面形狀等，根據測量結果確定了開爐和正常生產時的布料參數。實踐證明，開爐后料面形狀合理，實現了高爐快速達產達效，煤氣利用達到50.5％，燃料比510 kg/t。

高爐；無料鐘爐頂；料面；激光網格法；布料矩陣

1 前言

高爐料面形狀直接影響著爐內的氣流分布，合適的煤氣流分布對于高爐煤氣能量利用及高爐的穩定順行意義重大。控制合理的高爐料面形狀，需要根據不同高爐的爐型特點、原燃料特性、裝料設備參數等內容確定適宜的裝料制度。濟鋼3 200 m3高爐于2010年8月建成投產，采用串罐無料鐘爐頂設備。為摸索濟鋼原燃料條件下無料鐘爐頂的布料規律，確定合理的布料參數，在開爐裝料過程中進行了料面實測工作。

2 無料鐘爐頂布料實測內容和方法

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

1）料罐最大容積的測定：用料罐容積及填充系數可計算儲料罐有效容積，但料罐裝載能力往往與有效容積差別較大，所以開爐時用最大裝焦法標定料罐最大容積，以充分發揮上料設備的能力。

2）中心加焦角度的測定：中心加焦的目的就是往高爐中心多加焦炭，改變焦炭填充床結構，從而改變煤氣流分布，發展中心氣流。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曲線的測定：FCG曲線，也就是料流量與料流調節閥開度關系曲線，決定了批重與布料溜槽旋轉圈數之間的關系，用于指導正常生產時的料流閥開度，是布料是否精確的關鍵所在。根據生產時料流調節閥開度的可能范圍，測量各種爐料在不同料流調節閥開度時的排料速度，其測量間距和結果應滿足繪制料流調節閥開度與排料流量關系曲線的需要。

4）料流軌跡測定：在溜槽檢修孔和對面的人孔處相向安裝2臺激光發射器，每臺激光發射器發射出20束激光，2臺激光器發出的多束激光在高爐內交織成所需要的激光網格。在90°方向的打水孔位置處安裝攝像機。高爐裝料時，以爐內的激光網格為背景攝取料流通過激光網格的圖像并把圖像錄制下來，用計算機對圖像進行分析和數據處理，得到料流軌跡的數據。根據測量數據繪制料流軌跡圖，得出不同料線深度溜槽各個檔位的角度值。

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

6）料面形狀的控制：裝料過程中，用激光掃描儀測量高爐各段的料面形狀。尤其是在最后5批料對料面形狀進行測定及控制。

3 測定結果和數據處理

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，所以在料面的高側接近充壓孔高度時，即認定為料罐的最大容積。經測量，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批凈焦開始測量中心加焦角度，當溜槽傾角為12°和13°時，焦炭料流會撞擊溜槽橫桿；當溜槽傾角為14°和15°時，焦炭均可由溜槽順利落下，不會撞擊橫桿。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流閥開度的關系，根據測量結果利用電腦分別繪制了焦炭和礦石的料流調節閥開度與排料速度關系曲線，如圖1、圖2所示。根據后續裝料驗證，回歸曲線有效地應對了料流調節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

通過圖像處理和數據分析，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

通過對感應器測量數據進行處理，得到焦炭、礦石料流寬度見表1、表2。表2中礦石料流調節閥角度均為30°。

3.5 料面形狀的控制

裝料過程中，用激光掃描儀測量高爐各段的料面形狀，尤其是在最后5批料對料面形狀進行測定及控制，使中心區域形成一個合理的漏斗形狀，同時保持邊緣有0.8～1.2 m的平臺，保證點火送風后上部氣流穩定合理。

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

根據濟鋼原燃料條件特點，在充分參考國內同類型高爐布料制度的基礎上，選擇了中心加焦的基本模式。在中心加焦布料模式的基礎上，通過控制料面形狀，在保證活躍中心的基礎上，發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，根據料面實測結果和計算分析，選取最大焦角為39°，最大礦角為37°。在開爐初期，以快速加風為目標，首先保證兩股氣流的通暢，最后確定開爐布料矩陣如下：

隨著開爐進程的發展、負荷的加重，逐漸增加中心焦量以保證中心氣流的暢通，加重邊緣負荷、實現礦焦同檔布料，使料層進一步平鋪，提高煤氣利用，最終調整成如下矩陣模式：

實踐證明，此矩陣實現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，煤氣利用達到50.5％，燃料比為510 kg/t。

5 結語

高爐開爐時進行料面測量是一代爐役中僅有的一次機會，利用它可以找到高爐自身的裝料規律。本次料面測量，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節閥開度關系，測定了料流軌跡和寬度、料面形狀等內容，為正確建立高爐上部布料制度提供依據。根據測量結果，確定了合理的開爐矩陣，發展兩股氣流，實現了高爐的快速達產達效；同時確定了正常生產時的布料矩陣，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年畢業于北京科技大學鋼鐵冶金專業，碩士。現為濟鋼煉鐵廠助理工程師，從事高爐生產工藝技術工作。