昆鵬公司配料給料設備改造的思考

（涼山礦業股份有限公司，四川 會理 615141）

昆鵬銅業公司自2010年8月投產以來，在備料環節，無煙精煤、石英砂等輔料的給料一直存在下料困難、給料不連續、給料穩定性差、現場勞動強度大等問題，直接對艾薩爐生產過程產生不利影響，造成艾薩爐的爐溫、渣型、冰銅品位、用氧量波動，導致艾薩爐操作困難，惡化爐況，縮短爐壽，增加燃料消耗，同時因為用氧量的波動，氧氣利用率較低，制約了艾薩爐下料量的進一步提高，生產潛力未得到挖掘，冰銅品位、渣型的波動，也會引起電爐功率、電極插入深度等頻繁調整，高溫區也隨之變化，對排放、爐結控制都有不良影響，另外，冰銅品位波動劇烈時，因為分析的滯后，轉爐的工藝控制也難以及時調整，每爐吹煉爐時長短不一，也增加了生產協調的不確定性，因此，輔料的給料控制精度需要提高，減少后續生產環節的不穩定因素，提高生產效率。

1 原有給料設備的結構及存在的問題

輔料的給料設備由物料容器配以棒條閥控制下料速度，棒條閥下為拖料皮帶，拖料皮帶驅動電機為變頻電機，DCS系統控制，給料值設定后，自動控制給料量。

1.1 設備基本結構

物料容器為一體式四角錐形漏斗，漏斗下口尺寸為400mm×400mm，下口安裝棒條閥，棒條閥下方定量給料機，皮帶與棒條閥之間為導料槽。

1.2 主要存在的問題

下料困難，物料不能自由下落到皮帶上，即使在料斗內加裝壓縮風，也沒有明顯改善，需不斷以人工敲擊料斗來下料，但皮帶上的物料呈不連續狀態，具體問題為：

a物料在料斗內粘接，形成“架橋”狀態，難以順利通過料斗下口落下。

b棒條閥阻礙了物料的落下，容易堵塞。

c導料槽內的物料不能順利拖出，給料不穩定。

d料斗需要操作人員經常敲擊倉壁，勞動強度大，效率低。

1.3 問題分析

設備選型及結構形式不能不能滿足物料的下料、出料需求。

a物料的物理性質以無煙精煤為代表，經水洗后的無煙精煤含水量較高，在料斗內容易粘結并形成“架橋”狀態。

b料斗下方出口尺寸僅為400mm×400mm，狹小的空間內，物料極易粘接，難以順利排料。

c配料設定值較低時，物料不能通過狹小的導料槽出料口，且出料口距離定量給料機稱重傳感器距離較遠，稱量數據滯后于DCS調節要求。

2 問題的解決思路

通過以上分析，問題的焦點在于設備的選型及結構形式需針對物料的物理性質來進行。

2.1 料斗的選擇

本廠原設計的料斗為方錐形，并不適用于所使用的無煙精煤，但考慮到成本因素及施工時間因素，并且物料的堆積及“架橋”主要集中于料斗下部的狹小空間，決定保留料斗上段，將料斗下段截斷，改造后的下段料斗上部與上段方形料斗連接，并從上到下由方形過渡到圓形，以減輕物料的粘結情況。

結合實際使用經驗，下端出口尺寸由400mm×400mm擴大為Φ800mm，可以減輕“架橋”情況，同時，改造后的下段料斗不再焊接在上段料斗上，而是采取吊掛方式，掛在上段料斗上，成為活動料斗，在活動料斗上安裝一個倉壁振動器，在振動器的作用下，活動料斗產生抖動，則可解決物料“架橋”的問題。

2.2 給料設備的選擇

常用的固體物料給料設備主要有膠帶給料機、振動給料機、螺旋給料機、圓盤給料機等，對物料的適用程度如表1所示。

綜合考慮無煙精煤粒度、含水以及現有設備狀況，選用直徑1.5m的圓盤給料機即可滿足使用要求。

表1 給料機對物料粒度的適用程度

2.3 第一期改造設備的連接及效果

第一期改造時，活動料斗落料到圓盤給料機，再從圓盤給料機落到定量給料機，以定量給料機稱量數據為依據，控制目標為圓盤轉速，自動控制給料量，實現了流暢給料的要求。

在設定值發生變化時，設備能夠自動調整給料量，使反饋值不斷向設定值逼近，形成圍繞設定直線上下波動的曲線。

在一段區間內，給料總量與設定值計算料量吻合，偏差低于0.3%，而之前的給料偏差大于1%。

2.4 第二期改造

在第一期改造中，實現了自動控制下的流暢給料，改善了輔料配料條件，雖然一段區間內的給料能達到設定需求，但從瞬間來看，曲線振幅仍然較大，在設定值2t/h的時候，振幅能達到0.7t/h，效果還不令人滿意。

在前面的給料穩定性分析中所述，稱重傳感器距離圓盤給料點較遠，調節滯后，而且圓盤給料條件下，圓盤轉速調節有慣性，這就導致了給料曲線振幅較大，定量給料機皮帶上的料層也呈曲線狀。

2.4.1 設備改造

在給料不穩定的情況下，采用緩沖料斗的方式濾去料層波峰，同時填平波谷，以拖料方式進行給料。

在第一期改造中，為節約改造成本，料斗位置、定量給料機位置未做改動，圓盤給料機位于定量給料機皮帶正上方，改造完成后，圓盤盤面距離定量給料機皮帶約1.2m，圓盤落料點距離稱重傳感器1.5m，在此空間制作緩沖料斗。

緩沖料斗尺寸為400mm×600mm×750mm，秤架與活動閘門之間距離600mm，緩沖料斗與活動閘門之間的過渡段高400mm，長500mm，緩沖料斗與皮帶之間安裝膠皮作為擋邊。

緩沖料斗容積量計算：

0.4×0.6×0.75+0.4×0.4×0.5=0.26（m3）。

取無煙精煤堆密度為1.0，則料斗中物料重量：

0.26×1.0=0.26（t）。

一般配煤設定范圍為4t/h～10t/h，取上限折算為2.78kg/s。

在圓盤不供料時緩沖料斗可以提供的供料時間：0.26×1000÷2.78=93（s），可以有充裕的時間調整圓盤給料量。

2.4.2 控制及操作方式

緩沖料斗與定量給料機配合作為一套膠帶給料設備，控制邏輯為拖料皮帶控制邏輯，自動控制皮帶速度來控制給料量，緩沖料斗前端的活動閘門主要用于調整給料范圍。

圓盤給料機僅作為補料設備，目的是保持緩沖料斗內隨時有料，圓盤調速為遠程控制，現場監控攝像機監控中心為緩沖料斗，范圍包含圓盤下料口與緩沖料斗出料口，主控室操作員關注緩沖料斗料位，料位不足時增加圓盤轉速，只要圓盤不堵料，在適合的圓盤轉速下，圓盤給料速度接近緩沖料斗出料速度時，即可在較長時間段不用調整圓盤轉速。

在這樣的控制、操作情況下，當圓盤上方的料斗內物料“架橋”、圓盤不給料時，仍然有2分鐘的反應時間，主控室啟動倉壁震動器，將“架橋”的物料震落，及時向緩沖料斗補料，達到穩定給料的目的。

3 設備改造后的效果

改造后的設備給料效果如圖1所示。

圖1 設備改造后的給料趨勢圖

由圖中可知，曲線1為未改造的圓盤→定量給料機給料控制方式，曲線振幅明顯較大，而曲線2和曲線3為改造后的圓盤→緩沖料斗→定量給料機給料控制方式，曲線振幅處于稱量設備最小分度值內上下震蕩，達到了預期效果。

4 結論

昆鵬公司給料設備經兩次技術改造投入使用后，經過5個多月的運行實踐表明，本次技術改造取得了預期效果，從艾薩爐操作數據看，除了爐溫波動范圍縮小外，氧氣波動減小后，利用率得到明顯提高，在同等供氧條件下，下料量達到了歷史新高，在較長區間內，每班8小時下料量（干料）甚至超過了500噸，這在歷史上都是未曾達到過的。

在現代銅冶煉中，入爐物料的穩定性起著舉足輕重的作用，在生產流程前端穩定后，才具備穩產、高產的基礎條件，同時提高物料利用率，降低能耗，從而降低企業生產成本。