CN116042948B - 一种欧冶炉熔融造气炉布料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种欧冶炉熔融造气炉布料方法，具体包括含铁炉料、部分小焦炭通过上部预还原竖炉加入，获得一定金属化率的海绵铁后，再经竖炉底部八台海绵铁螺旋排入气化炉；在每台螺旋下料口各对应一个拱顶圆周海绵铁翻板布料器，用于将海绵铁布到熔融造气炉预定的位置，同时煤沫、部分焦炭和熔剂通过熔融造气炉拱顶中部煤焦布料器加入，拱顶圆周海绵铁翻板布料器和拱顶中部煤焦布料器共同完成原燃料在气化炉落点的控制，以此实现适宜矿焦比的料层结构，最终得到合格铁水和炉渣。
Description
技术领域
本发明涉及一种欧冶炉熔融造气炉布料方法。
背景技术
欧冶炉非高炉炼铁工艺分成两炉式工艺，由上部的还原竖炉和下部的熔融造气炉组成。现有的欧冶炉熔融造气炉布料方法布料的物料分布是海绵铁和煤、焦的分布过于集中在中央，使中心呈凸出状态，由于煤在螺旋出口存在水平卸料速度，在实际布煤、焦时，煤、焦流还会偏离中心约1米，同时大量的煤、焦流进入其灼热地带，形成压力冲击，另外，后续的物料由于中心凸起而形成大颗粒流向炉壁，小颗粒及粉状颗粒留在中央，一方面中心死区的负担加重，透气性减弱，影响熔融造气炉的煤气流分布；另一方面，由于物料分布的不均匀，造成炉壁温度升高，影响熔融造气炉耐材的使用寿命和损坏冷却设备，因此合适的熔融造气炉布料方法不仅决定了炉内料的分布，同时直接影响熔融造气炉气流的分布和反应的速率。
发明内容
为了解决欧冶炉熔融造气炉布料的弊端，使海绵铁和煤、焦在炉内的分布呈“V”字形，促使气流进入中心，自由控制物料的分布，从而达到控制气流分布，同时确保海绵铁和煤、焦在炉内在炉内均匀平整，布料范围广，布料调节方便，本发明提出一种欧冶炉熔融造气炉布料方法。
本发明所采取的技术方案是：一种欧冶炉熔融造气炉布料方法，具体包括含铁炉料、部分小焦炭通过上部预还原竖炉加入，获得一定金属化率的海绵铁后，再经竖炉底部八台海绵铁螺旋排入气化炉；在每台螺旋下料口各对应一个拱顶圆周海绵铁翻板布料器，用于将海绵铁布到熔融造气炉预定的位置，同时煤沫、部分焦炭和熔剂通过熔融造气炉拱顶中部煤焦布料器加入，拱顶圆周海绵铁翻板布料器和拱顶中部煤焦布料器共同完成原燃料在气化炉落点的控制，以此实现适宜矿焦比的料层结构，最终得到合格铁水和炉渣；
所述的拱顶中部煤焦布料器具体流程：槽下储料装置→称量装置→第一上料胶带机→第二上料胶带机→第三上料胶带机→第一料罐→第二料罐→第三料罐→第一螺旋→第二螺旋→拱顶中部煤焦布料器→熔融造气炉；同时包括拱顶圆周海绵铁布料具体流程：竖炉→海绵铁螺旋→下料管→拱顶圆周海绵铁翻板布料器→熔融造气炉；
欧冶炉熔融造气炉采用拱顶中部煤焦布料器和拱顶圆周海绵铁翻板布料器配合完成熔融造气炉料层结构的铺设，该两种布料器均在气化炉距离中心0-5m设定11环档位，每0.5m为一环；所述的海绵铁螺旋通过转速控制海绵铁的下料量，拱顶圆周海绵铁翻板布料器控制海绵铁螺旋输入海绵铁的布料方向，其实现动态连续环形布料或定点方向在某一环集中布料；拱顶圆周海绵铁翻板布料器通过程序控制，程序失效或者海绵铁螺旋停转，则拱顶圆周海绵铁翻板布料器的翻板开度自动至-4º，在5m环布料。
所述的拱顶中部煤焦布料器，通过控制第一螺旋、第二螺旋转速控制煤焦下料量，第一螺旋、第二螺旋的转速需要匹配统一，拱顶中部煤焦布料器控制煤焦在熔融造气炉拱顶中部布料的角度和方向，其布料方式具体的包含3种布料方法：
1）定点布料方法：通过拱顶中部煤焦布料器中的圆筒状摆动溜槽，可在以拱顶为中心的0-360 º范围的任意某一档位定点集中布料，其中具体的同时包括熔融造气炉中心圆点布料。
2）旋转角速度布料方法：可设定拱顶中部煤焦布料器中的圆筒状摆动溜槽的旋转角速度，速度范围控制在0-10rpm，以恒定角速度布料，档位根据设定运行；
3）扇形布料方法：可以熔融造气炉拱顶中部圆形为圆点的任意扇区集中布料，通过设定起始角度0°和终止角度360°之间的任意角度，档位根据设定运行；
熔融造气炉具体的操作方法将风速控制和压差，以及布料档位相结合， 根据实际风速和压差，调整海绵铁布料外圈4.5m档位和内圈2.0m或者2.5m的厚度，在3.0m和3.5m处则适当增加厚度，保证跟煤气流的充分接触反应，煤、焦则根据海绵铁布料在3.0m和3.5m处同样略微增加厚度；
所述的拱顶中部煤焦布料，通常正常炉况生产情况下，拱顶中部煤焦布料器以旋转角速度布料方法进行布料，异常炉况时，如熔融造气炉料面倾斜或者管道可采用扇形布料方法，定点布料方法主要使用在局部煤气流过盛，压住过盛煤气流时使用，拱顶中部煤焦布料器运行通过程序控制。
本发明利用拱顶圆周海绵铁翻板布料器的特殊结构和其角度的可调性，海绵铁经下料管撞击翻板后转向，可以实现在欧冶炉熔融造气炉离中心2-4米的半径内以“环形”的形式均匀布在料层的表面，从而达到对进入欧冶炉熔融造气炉的海绵铁的布料控制。本发明的最优控制当海绵铁翻板处于-22°到-11°之间时，可以得到最优的布料效果，海绵铁均匀分布于距熔融造气炉中心2-4米的环面上。所述的海绵铁翻板翻板的最大摆动角被设定小于-8°，其目的是防止海绵铁下落对炉壁形成冲刷，所述的海绵铁翻板翻板的摆动角度小于-22°时，海绵铁将产生偏离，熔融性能很快恶化，出现瞬时的热损失高峰。将造成熔融造气炉4％的焦炭损失。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
1、由于熔融造气炉拱顶结构的特殊性，使得熔融造气炉内物料的合理分布对优化炉况的需求尤为突出。熔融造气炉布料包括煤、焦布料和海绵铁布料，其布料制度直接影响炉况及各项关键工艺参数，是非高炉欧冶炉工艺操作的重点控制方向。合理的熔融造气炉布料制度不仅可以稳定操作，减少煤耗氧耗，降低生产成本，提高铁水质量，还可以降低炉壁和耐材热负荷，延长炉缸的寿命。
2、欧冶炉熔融造气炉炉内的煤气流分布从形成到排出炉外经过了两次分布.在风口回旋区内由风口鼓入的氧气与半焦然烧生成高温还原性气体，形成了熔融造气炉炉内煤气流的初始分布；煤气流经过煤焦床和料床直至熔融造气炉拱顶空区为其第二次分布，采用本方法使熔融造气炉煤焦床和料床内炉料构成了空隙度形成了适宜的煤气流的二次分布，更加利于炉料的还原，降低焦比。
附图说明
图1是本发明布料方法的工艺流程控制示意图。
图2是本发明布料厚度与布料半径的相对关系图。
图3为本发明料单坐标图。
图中标记：1熔融造气炉；2 还原竖炉；3海绵铁螺旋；4下料管；5拱顶圆周海绵铁翻板布料器；6槽下储料装置；7称量装置；8第一上料胶带机；9第二上料胶带机；10第三上料胶带机； 11第一料罐；12第二料罐；13第三料罐；14第一螺旋；15第二螺旋；16拱顶中部煤焦布料器。
实施方式
一种欧冶炉熔融造气炉布料方法，具体包括含铁炉料、部分小焦炭通过上部预还原竖炉加入，获得一定金属化率的海绵铁后，再经竖炉底部八台海绵铁螺旋排入气化炉；在每台螺旋下料口各对应一个拱顶圆周海绵铁翻板布料器，用于将海绵铁布到熔融造气炉预定的位置，同时煤沫、部分焦炭和熔剂通过熔融造气炉拱顶中部煤焦布料器加入，拱顶圆周海绵铁翻板布料器和拱顶中部煤焦布料器共同完成原燃料在气化炉落点的控制，以此实现适宜矿焦比的料层结构，最终得到合格铁水和炉渣；
所述的拱顶中部煤焦布料具体流程：槽下储料装置6→称量装置7→第一上料胶带机8→第二上料胶带机9→第三上料胶带机10→第一料罐11→第二料罐12→第三料罐13→第一螺旋14→第二螺旋15→拱顶中部煤焦布料器16→熔融造气炉1；同时包括拱顶圆周海绵铁布料具体流程：还原竖炉2→海绵铁螺旋3→下料管4→拱顶圆周海绵铁翻板布料器5→熔融造气炉1。
欧冶炉熔融造气炉采用拱顶中部煤焦布料器和拱顶圆周海绵铁翻板布料器配合完成熔融造气炉料层结构的铺设，该两种布料器均在气化炉距离中心0-5m设定11环档位，每0.5m为一环；所述的海绵铁螺旋通过转速控制海绵铁的下料量，拱顶圆周海绵铁翻板布料器控制海绵铁螺旋输入海绵铁的布料方向，其实现动态连续环形布料或定点方向在某一环集中布料；拱顶圆周海绵铁翻板布料器通过程序控制，程序失效或者海绵铁螺旋停转，则拱顶圆周海绵铁翻板布料器的翻板开度自动至-4º，在5m环布料。
所述的拱顶中部煤焦布料器，通过控制第一螺旋、第二螺旋转速控制煤焦下料量，第一螺旋、第二螺旋的转速需要匹配统一，拱顶中部煤焦布料器控制煤焦在熔融造气炉拱顶中部布料的角度和方向，其布料方式具体的包含3种布料方法：
1）定点布料方法：通过拱顶中部煤焦布料器中的圆筒状摆动溜槽，可在以拱顶为中心的0-360 º范围的任意某一档位定点集中布料，其中具体的同时包括熔融造气炉中心圆点布料。
2）旋转角速度布料方法：可设定拱顶中部煤焦布料器中的圆筒状摆动溜槽的旋转角速度，速度范围控制在0-10rpm，以恒定角速度布料，档位根据设定运行；
3）扇形布料方法：可以熔融造气炉拱顶中部圆形为圆点的任意扇区集中布料，通过设定起始角度0°和终止角度360°之间的任意角度，档位根据设定运行；
熔融造气炉具体的操作方法将风速控制和压差，以及布料档位相结合， 根据实际风速和压差，调整海绵铁布料外圈4.5m档位和内圈2.0m或者2.5m的厚度，在3.0m和3.5m处则适当增加厚度，保证跟煤气流的充分接触反应，煤、焦则根据海绵铁布料在3.0m和3.5m处同样略微增加厚度；
所述的拱顶中部煤焦布料，通常正常炉况生产情况下，拱顶中部煤焦布料器以旋转角速度布料方法进行布料，异常炉况时，如熔融造气炉料面倾斜或者管道可采用扇形布料方法，定点布料方法主要使用在局部煤气流过盛，压住过盛煤气流时使用，拱顶中部煤焦布料器运行通过程序控制。
实施例：熔融造气炉布料档位的实际控制和实现方法。
熔融造气炉具体的操作方法将风速控制和压差，以及布料档位相结合， 根据实际风速和压差，调整海绵铁布料外圈4.5m档位和内圈2.0m或者2.5m的厚度，在3.0m和3.5m处则适当增加厚度，保证跟煤气流的充分接触反应，煤、焦则根据海绵铁布料在3.0m和3.5m处同样略微增加厚度，具体如图2所示，其中横坐标为半径方向的径向距离，纵坐标为料层相对厚度。
如图3料单所示，其横坐标为布料半径，纵坐标表示在每一环上的布料厚度，其拱顶中部煤焦布料器的布料循环时间为3分钟，旋转速度为6 rpm,布料起始角度和布料停止角度分别为0º和360º，采用旋转角速度布料的方法，设定拱顶中部煤焦布料器中的圆筒状摆动溜槽的旋转角速度，速度范围控制在0-10rpm，以恒定角速度布料，档位根据设定运行；拱顶中部煤焦布料器的动作是从中心点开始的，从上面的料单设定我们可看出，真正的布料是从半径1.5m开始的，在1.5m半径到3.5m半径，共有5个布料环上布料，设定布料厚度均为1，根据上述提供的参数，PLC根据编程可以算出拱顶中部煤焦布料器在每一环上所布料的时间（通过圈数控制，旋转角度不变），来控制布料厚度。一个布料循环周期结束，时间为3分钟，拱顶中部煤焦布料器的动作是由内圈往外圈布料，最终又回到中间起点，完成一个循环。
与此同时第一螺旋、第二螺旋转速和海绵铁螺旋速度决定物料了入炉物料给定量的大小，如速度快，则单位时间内进入炉内的物料的量就越多，则对布料器来说，下料速度快，则在每一环上布料时停留的时间就短（如果要求布料厚度一定的话），相应地其圈数可算出。改变参数、配方或布料的模式，则相应的布料结构随之发生改变。
海绵铁的布料的基础是拱顶圆周海绵铁翻板布料器，利用其特殊结构和其角度的可调性，达到对进入熔融造气炉的海绵铁的布料控制，对8个点的海绵铁下料角度进行控制。采用液压控制，调节海绵铁I布料挡板的角度，使其在可控范围内作倾动运动，达到控制不同布料圆环的目的。
在实际操作中，对熔融熔融造气炉的布料，煤布料与DRI的布料是结合使用的，以控制合理的料层结构，达到最佳布料效果。
具体见下部布料矩阵挡位对应的布料厚度：
竖炉入熔融造气炉DRI翻板布料：1.5/0、2.0/0、2.5/0.3、3.0/1、3.5/1、4.0/1、4.5/0.9、5.0/0；
拱顶中部煤焦布料器布料：1.5/0、2.0/0、2.5/0、3.0/1、3.5/1、4.0/1、4.5/1、5.0/0；
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种欧冶炉熔融造气炉布料方法，其特征在于具体包括含铁炉料、部分小焦炭通过上部预还原竖炉加入，获得一定金属化率的海绵铁后，再经竖炉底部八台海绵铁螺旋排入气化炉；在每台螺旋下料口各对应一个拱顶圆周海绵铁翻板布料器，用于将海绵铁布到熔融造气炉预定的位置，同时煤沫、部分焦炭和熔剂通过熔融造气炉拱顶中部煤焦布料器加入，拱顶圆周海绵铁翻板布料器和拱顶中部煤焦布料器共同完成原燃料在气化炉落点的控制，以此实现适宜矿焦比的料层结构，最终得到合格铁水和炉渣；
所述的拱顶中部煤焦布料器具体流程：槽下储料装置→称量装置→第一上料胶带机→第二上料胶带机→第三上料胶带机→第一料罐→第二料罐→第三料罐→第一螺旋→第二螺旋→拱顶中部煤焦布料器→熔融造气炉；同时包括拱顶圆周海绵铁布料具体流程：竖炉→海绵铁螺旋→下料管→拱顶圆周海绵铁翻板布料器→熔融造气炉；
欧冶炉熔融造气炉采用拱顶中部煤焦布料器和拱顶圆周海绵铁翻板布料器配合完成熔融造气炉料层结构的铺设，该两种布料器均在气化炉距离中心0-5m设定11环档位，每0.5m为一环；所述的海绵铁螺旋通过转速控制海绵铁的下料量，拱顶圆周海绵铁翻板布料器控制海绵铁螺旋输入海绵铁的布料方向，其实现动态连续环形布料或定点方向在某一环集中布料；拱顶圆周海绵铁翻板布料器通过程序控制，程序失效或者海绵铁螺旋停转，则拱顶圆周海绵铁翻板布料器的翻板开度自动至-4º，在5m环布料；
所述的拱顶中部煤焦布料器，通过控制第一螺旋、第二螺旋转速控制煤焦下料量，第一螺旋、第二螺旋的转速需要匹配统一，拱顶中部煤焦布料器控制煤焦在熔融造气炉拱顶中部布料的角度和方向，其布料方式包含3种布料方法：
1）定点布料方法：通过拱顶中部煤焦布料器中的圆筒状摆动溜槽，在以拱顶为中心的0-360 º范围的任意某一档位定点集中布料，其中具体同时包括熔融造气炉中心圆点布料；
2）旋转角速度布料方法：设定拱顶中部煤焦布料器中的圆筒状摆动溜槽的旋转角速度，速度范围控制在0-10rpm，以恒定角速度布料，档位根据设定运行；
3）扇形布料方法：以熔融造气炉拱顶中部圆形为圆点的任意扇区集中布料，通过设定起始角度0°和终止角度360°之间的任意角度，档位根据设定运行；
熔融造气炉操作方法将风速控制和压差，以及布料档位相结合，根据实际风速和压差，调整海绵铁布料外圈4.5m档位和内圈2.0m或者2.5m的厚度，在3.0m和3.5m处则适当增加厚度，保证跟煤气流的充分接触反应，煤、焦则根据海绵铁布料在3.0m和3.5m处同样略微增加厚度；
所述的拱顶中部煤焦布料，正常炉况生产情况下，拱顶中部煤焦布料器以旋转角速度布料方法进行布料，异常炉况时，具体当熔融造气炉料面倾斜或者管道时采用扇形布料方法，当局部煤气流过盛时采用定点布料方法，压住过盛煤气流，拱顶中部煤焦布料器运行通过程序控制。
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