探索烧结富氧点火自动控制的实现与应用

申世武

摘要：在烧结领域中，点火炉作为一个在烧结工艺生产线上的核心设备，其点火效果对烧结矿品质影响较大，在整个烧结工艺上处于极为关键的地位。为降低烧结厂的生产成本，提高烧结厂生产效益，需要积极引进新技术，为烧结厂提供技术支持。富氧烧结燃烧技术作为改造成本低，生产效益和经济效益好的技术手段，受到了各个烧结厂的关注，通过对烧结设备的改造，借助于制氧设备，创造富氧燃烧条件，可取得良好的生产效益。本文就烧结富氧点火自动控制的实现与应用展开探讨。

关键词：烧结机;富氧燃烧;自动控制

1引言

富氧烧结技术是通过提高点火助燃空气和抽人料层空气的含氧量，改善燃料燃烧条件，增强燃烧带的氧化性气氛，提高燃料利用率，使得烧结液相生成量增加，高温保持时间延长，提高烧结矿成品率、转鼓强度，降低能耗，实现厚料层烧结。

2烧结富氧生产优化的目的

烧结是为高炉冶炼提供“精料”的一种加工方法，其实质是将准备好的各种原料（精矿、矿粉、燃料、熔剂、返矿及含铁生产废料等），按一定比例经过配料，混合与制粒，得到符合要求的烧结料。烧结厂目前存在氧化物处理能力低，造成氧化物料积存大量铅、锌等物料。为了改善这一问题，需要将中间物料进一步处理，将这些物料再次放入铅锌混合矿烧结机中，每年处理铅锌物料过多，造成设备处理能力无法满足生产实践，烧结工序所使用的原料硫化矿含量显著降低，而氧化物料和硫酸盐的成分出现明显增加，造成烧结机氧化焙烧条件发生变化，对烧结机烟罩气体温度进行监控，若低于780℃，可能产生大型波动，降低烧结机生产能力降低，日产量只能达到 650t左右，残硫率也显著升高。设备需要处理氧化物料，造成烧结块质量降低。为了完成生产任务，点火炉投入烧结块增加了 40t，使得处理量和生产量不相匹配，不利于烧结厂的生产实践和发展。为了提升烧结块生产力，借助于制氧站剩余的氧气，使用富氧方法，提高烧结焙烧的效果，让烧结生产力和烧结质量得到提高，保证生产工序正常进行，解决烧结机以及点火炉产能不适配的矛盾，保证烧结厂的正常生产，为烧结厂发展创造良好的条件。

3烧结富氧点火使用效果及分析

3.1点火助燃空气含氧浓度的影响

随着点火助燃空气中含氧浓度的提高，煤气燃烧条件改善，燃烧效率提高，点火温度及料面温度同步上升。这有利于加快点火煤气与混合料之间的热交换，改善混合料的点火状况，加速点火器区域内烧结料层表面固体燃料的燃烧。显然，这对烧结生产是十分有利的。

3.2富氧点火对燃烧温度的影响

随着氧气过剩系数的提高，点火烟气的温度是逐渐降低的，同时可以看出，在氧气过剩系数不变的情况下，增加助燃风中氧气的配比，可以提升烧结点火的温度。

3.3富氧点火对烧结燃耗的影响

随着点火助燃空气中含氧浓度的提高，点火器炉膛内温度及料面温度同步上升，使厚料层烧结作用得到发挥，烧结料层中的固体燃料得到充分燃烧，提高了燃料利用率，使燃耗得到了明显降低。

4烧结富氧点火自动控制的实现与应用

4.1工艺条件

由于高炉煤气受到了加压处理，传送至设备后，压力昀大值达到15kPa～20kPa，氧气压力正常值为 10kPa～20kPa，制氧车间的氧气输出量达到 1.6MPa。在容量滞后环节调节管道压力，完成无静差调节，可使用模拟PID进行调节。在调节器设定比例度、微分时间以及积分时间。根据点火温度对氧气压力进行调节。为了便于观察火工操作，能够对压力进行调节，使用负反馈闭环进行控制，压力调节范围为 0MPa～0.1MPa。为了快速响应，要使用带电气定位器薄膜进行调节，根据控制过程，可以选择正作用、气开式。PID调节器使用内给定和反作用式。当积分时间无限大时，微分时间为 0，适当调整比例度，系统将按照纯比例进行应用。在系统稳定后，减小比例度数值，在外界作用下，对过程变化进行观察，确定临界参数。将比例度提高，加入积分时间和微分时间，以达到生产指标的要求。在富氧点火后，有效减少了台车表面松散料，提高垂直烧结效率，加快烧结机台车的速度，大幅提高产量，降低返矿率，让生产率得到提高。提高点火助燃空气氧浓度，让点火器炉膛温度升高，充分发挥烧结作用，充分燃烧固体燃料，让燃料利用率显著提高，降低燃耗能量。操作工人劳动强度能到显著降低，无需使用鼓风助燃，可依据煤气量以及烧成情况，调整氧气含量，让劳动效率得到先祖提高。

4.2实现自动控制，改善操作条件

操作工人改变原有调整鼓风助燃风门操作方式，根据煤气量及烧成情况，及时改变氧气量，方便操作，降低劳动强度，提高劳动生产率。

4.3操作实践

混合料给到烧结机台车上后，首先通过点火炉将其点燃。点火炉的温度过高，会使料层表面熔化，透气性变差;温度太低，料层表面点火不好，影响烧结矿的燃烧。上述两种情况，都会使烧结矿的产量减少，质量降低。因此，为了保证混合料很好烧结，要求料层有昀佳的点火温度，同时为了使燃气充分的燃烧，还需要有合理的空气与燃气比值，为此，实现点火炉燃烧控制是十分重要的。

提高风机鼓风氧气浓度，能够让烧结料层燃烧速度得到提高，烧结床层温度和无富氧时的浓度对比，存在一定程度的提高。富氧前，烧穿监测温度达到 680℃～780℃，存在较大的波动幅度。实验过程中，烧穿点进行温度监测，可以将温度提高至 780℃之上。富氧鼓风在烧结床层中快速形成高温条件，能够促进烧结物脱硫，提高结块率，进而将烧结块产量提高10%以上。烧结工序精矿从 32t/h～33t/h提高至36t/h～40t/h，改变了操作期间精矿投入量局限。当供风含氧量超过 21%～23%后，风机总风量显著减少，烟气总管气量以及制酸系统，能够保证气量达到平衡，烟气外溢情况得到显著改善。富氧烧结提高了焙烧效果，解决了结块率的问题。在富氧生产环境中，减少铅精矿配比，含铅降低至 18%左右，从而减少对铅精矿的消耗。对比不同耗氧区间的烧结块指数，烧结风机耗氧量为 1400m 3/h时，结块率稍好过正常生产，产块量只能达到 687t，满足生产需要。增加用氧量后，脱硫率出现升高趋势，用氧量达到 2600m 3/h后，投入硫量增加，残硫率也随之提高，产块量达到740t，但远超过鼓风炉能力。富氧浓度并不是越高越适合烧结，若富氧含量过高，出现氧化反应增加，物料硅酸铅成分过早熔融，更容易粘结成块，无法脱硫。因此要将烧结工艺风机的富氧浓度稳定在 21%～23%之间，耗氧区间稳定在 2000Nm 3/h～2300Nm3/h之间，可以达到良好的烧结质量和经济效益。

5结语

烧结采用富氧点火工艺，改善了点火质量，对烧结的增产、节能、改善产品质量，降低工人劳动强度均有明显效果;实现自动控制，快速调节点火温度，方便操作。条件允许，还可实现远程控制。富氧燃烧提高了烧结焙烧的效果，弥补了烧结块含铅质量的短板，经过富氧燃烧的改造，有效改善铅精矿含量，降低烧结块含铅量，提高铅精矿使用效率。另外，控制富氧浓度保持在 21%～23%，耗氧区间保持 2000Nm 3/h～2300Nm3/h，可达到良好的生产质量和经济效益。

参考文献

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