影響小配比筒倉配煤準確度的原因及改善措施分析

劉傳勛

（河北鋼鐵集團邯鋼公司焦化廠， 河北 邯鄲 056015）

1 邯鋼公司焦化廠配煤概況

河鋼邯鋼公司焦化廠備煤系統(tǒng)由20 個直徑21 m的儲煤筒倉組成。每一個筒倉最大儲煤量可達1 萬t，其下面各有6 個漏斗狀下料口，每個漏斗狀下料口配置有6 臺空氣炮，即每個筒倉配置36 臺空氣炮。每一個下料口下部配置一臺直徑為2 m 的圓盤給料機進行定量下料，每3 個下料圓盤共用1 臺計量皮帶稱[1-3]。按照生產(chǎn)工藝要求，備煤系統(tǒng)采用北京金日公司提供的電子秤自動配料系統(tǒng)進行自動配煤，將各單種煤按給定比例進行配合，以滿足焦爐生產(chǎn)高質(zhì)量焦炭的需要。

筒倉里的煤料通過圓盤給料機落到下方計量皮帶秤上，計量皮帶秤的計稱量系統(tǒng)計算實際給料量，通過PLC 反饋系統(tǒng)將實際給料量與設(shè)定的給料量不斷進行比較，并經(jīng)變頻器系統(tǒng)適當調(diào)整圓盤給料機的轉(zhuǎn)動速度，使之保持較為恒定的轉(zhuǎn)動速率給料，由此保持下料量基本恒定。

邯鋼焦化廠所配煤種主要為焦煤、肥煤、1/3 焦煤、氣煤、瘦煤，配煤皮帶集合量設(shè)定為350 t/h，單個筒倉配比在3%～15%之間，配煤準確度誤差為相對誤差，即配煤準確度=（實際負荷- 設(shè)定負荷）/設(shè)定負荷。筒倉配煤系統(tǒng)自2010 年投產(chǎn)以來，通過在生產(chǎn)實踐中不斷摸索、改善，配煤準確度較開工時期有較大程度的提高，配煤比較大的筒倉配料誤差基本能滿足公司制定的介于±5%之間的標準，但對于配比≤5%的筒倉，下料的準確度還不太穩(wěn)定。

2 影響小配比配煤準確度因素分析

2.1 筒倉容積對配煤準確度的影響

邯鋼焦化廠筒倉庫存通常滿足單種煤消耗20 d以上，但對于小配比煤種而言，煤料用量少，該筒倉下料周期較長，煤料在筒倉中長時間存放，煤中水分因重力作用會慢慢沉浸到下部，造成筒倉內(nèi)的煤料呈現(xiàn)上部干燥結(jié)塊，而下部下料口煤料水分特別大，甚至在下料口呈煤泥湯狀態(tài)，因此在配煤生產(chǎn)過程中，容易造成濕煤噴出，下料量持續(xù)偏高，且不容易控制，甚至會造成計量皮帶粘煤過多的情況，配煤準確度難以保證。

2.2 變頻控制系統(tǒng)對配煤準確率的影響

圓盤給料機是配煤系統(tǒng)中重要的給料設(shè)備，其通過變頻電機隨時改變圓盤轉(zhuǎn)數(shù)，而達到精確控制下料的目的。頻率的控制范圍對于變頻系統(tǒng)的執(zhí)行效率有著重要的影響[4]。配煤過程中，變頻電機頻率在0～50 Hz 的范圍內(nèi)穩(wěn)定變化。由于計量皮帶秤及圓盤給料機變頻器自身控制精度有限，當通過電子皮帶秤的煤料在12 t/h 以下時，配煤波動時間較長，配煤圓盤達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的時間比較長，影響了整體配煤過程的穩(wěn)定性。此外，由于小配比筒倉下料量較少，實際下料量與理論下料量的相對誤差較大。

2.3 空氣炮系統(tǒng)對配煤準確率的影響

煉焦煤料本身黏性較大，在煤倉中存儲時間過長會產(chǎn)生結(jié)塊現(xiàn)象，大多數(shù)情況下煤料會在配煤圓盤上方2 m 處蓬住，將煤料卡在漏斗嘴上方，導(dǎo)致配煤的連續(xù)性受到影響。在邯鋼焦化廠筒倉的每個配煤圓盤上方下料口配置6 臺空氣炮，上部2 臺空氣炮呈同一水平面布置，下部4 臺空氣炮呈上下相隔布置。自動配煤系統(tǒng)通過計量皮帶秤計算瞬時超差，當通過計量皮帶秤的煤料超差為10%時，自動啟動下料嘴的空氣炮，由于計量皮帶秤對應(yīng)3 個配煤圓盤，其不能識別哪一個配煤圓盤下料不暢，會使正常下料的空氣炮誤開啟，造成下料順暢的料口頻繁動作，煤料反而被打死造成堵料。

2.4 煤中雜物對配煤準確度的影響

為適應(yīng)當前環(huán)保要求，杜絕煤料灑落，各路局火車來煤會用編織袋、草繩、泡沫膠等密封車皮縫隙。為防止車皮小門變形，還會用木板、鐵板擋門，并用木棍加鋼絲繩固定小門[5]。邯鋼焦化廠火車卸車煤橋篦子口開度原為150 mm×200 mm，可以有效防止卸車雜物進入煤倉。為適應(yīng)接卸焦炭要求，篦子口開度改為200 mm×300 mm。篦子口開度增大后，會使一些雜物經(jīng)過卸車煤橋篦子、皮帶溜槽進而進入筒倉，進入圓盤給料機后，木板、木棍等雜物甚至會卡死圓盤，不僅會損壞減速機，導(dǎo)致設(shè)備停轉(zhuǎn)，而且還會堵住圓盤扇形出料口，造成配煤準確率偏低。

2.5 下料點不正對配煤準確度的影響

配煤計量小皮帶寬度為800 mm，由于皮帶較窄且為平皮帶運行，配煤圓盤煤料下落時高度較高，且小配比筒倉煤流量較其他筒倉小，造成煤料下料點位置偏離皮帶的中心線，甚至會出現(xiàn)煤料從計量小皮帶上掉落現(xiàn)象，掉落的煤料如果卷入計量皮帶機尾滾筒，會造成計量皮帶嚴重跑偏，不僅對設(shè)備造成損壞，還大大影響計量皮帶秤的準確性。

3 提高配煤準確度的措施

3.1 設(shè)定最佳啟動頻率

圓盤電機啟動頻率和稱量小皮帶電機啟動頻率系統(tǒng)通常分別設(shè)定為30 Hz、50 Hz。對于配比≤5%的煤倉，由于開車后下料量穩(wěn)定至設(shè)定流量值時所需時間較長，因此將配比為5%的煤倉圓盤啟動頻率和計量皮帶電機啟動頻率分別設(shè)定為10 Hz、35 Hz；對于配比為3%的煤倉，可以將圓盤啟動頻率和計量皮帶電機啟動頻率分別設(shè)定為5 Hz、30 Hz。通過一段時間運行發(fā)現(xiàn)，此調(diào)整可有效減少該過程調(diào)節(jié)所需時間，使系統(tǒng)開車后，整個配煤過程快速趨于穩(wěn)定。

3.2 規(guī)范空氣炮的使用

針對空氣炮運行中存在的問題，將中控遠程自動控制6 個空氣炮改為控制最下方2 個，因這2 個空氣炮離料口較近，最能發(fā)揮作用，而將其他4 個離料口較遠的空氣炮改為中央手動方式[6]。對于配比≤5%的筒倉，我們通常一次只開3 臺配煤圓盤中的1 個圓盤，并設(shè)置每小時輪換一次。這樣既可以避免3 臺圓盤同時運轉(zhuǎn)造成的下料不易控制問題，還可以有效避免空氣炮誤動作。在配煤過程中，根據(jù)煤質(zhì)實際情況，選擇中央自動或現(xiàn)場手動，避免在處理下料不暢時將其他料嘴煤料打死。

3.3 減少進倉雜物

對卸車煤橋篦子進行定期檢查更換，將落在篦子上雜物及時撿出，且禁止將撿出的雜物堆放在煤橋上，需做到每周至少徹底清理一次，以減少雜物進入卸煤坑。在進入筒倉之前的皮帶處設(shè)置自動除鐵器裝置，可有效避免鋼絲繩、鐵器等進入筒倉，確保配煤生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定。在配煤生產(chǎn)前要先檢查配煤圓盤中是否有雜物卡住，必須確保將要開啟的配煤圓盤中沒有異物，配煤生產(chǎn)過程中需每小時對圓盤檢查一次，如有雜物卡住，則立即清理，從而保證配煤圓盤下料穩(wěn)定。

3.4 穩(wěn)定下料點

為防止下料口所下煤料偏離皮帶中心線位置，造成皮帶跑偏，在每個配煤圓盤的下料口處加裝了可調(diào)節(jié)角度的擋煤板，可根據(jù)每個下料口的下料量大小，合理調(diào)節(jié)擋煤板的傾斜角度[7]。在下料口下方皮帶兩側(cè)加裝擋板，并使擋板呈前端小后端大的喇叭口狀，煤料通過擋板時，絕大部分被收攏到皮帶中心位置。在計量皮帶兩側(cè)加裝通長的擋料護皮，可有效避免煤料運行過程中灑落，降低因皮帶跑偏對稱量系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差。

4 改進后效果

通過實施以上改進措施，經(jīng)過一年生產(chǎn)運行跟蹤，配合煤質(zhì)量波動次數(shù)明顯減少，現(xiàn)對2021 年以來小配比筒倉配煤準確度進行統(tǒng)計，如表1 所示。

表1 2021 年小配比（≤4%）筒倉平均配煤準確度

由表1 可以看出，經(jīng)過一系列措施改進，小配比筒倉配煤準確度由年初的90%左右穩(wěn)步提升，最終穩(wěn)定在97%以上。

由于配煤準確度得到了穩(wěn)定提高，配合煤質(zhì)量也變得相對穩(wěn)定，為穩(wěn)定焦炭質(zhì)量提供了有利保障。2021 年焦炭熱性能完成為CRI=22.4%，CSR=67.9%，滿足了高爐生產(chǎn)的需要。焦炭綜合合格率由改進前的85%提高為改進后的95%以上，效果顯著。

5 結(jié)語

邯鋼焦化廠配煤系統(tǒng)是自動配煤控制系統(tǒng)的典型應(yīng)用，但對于小配比（≤4%）筒倉，其配煤精度有限。經(jīng)過生產(chǎn)過程中一系列改進措施，配煤準確度較以前有了明顯提升，有利地保障了自動配煤準確度，使配合煤質(zhì)量得到穩(wěn)定。