趙國磊，高成云，孫劉恒

（中冶華天工程技術有限公司）

摘要：并罐式高爐是當前帶用的一種無鐘高爐，由于其固有結構缺陷，易造成爐內爐料分布偏析。在實標生產中，常通過“倒罐”模式裝料和改變溜槽轉向兩種手段來改善布料偏析狀況。通過分析可知，“倒罐”模式裝料時，爐料在料面上的落點半徑E1周分布曲線，以及瞬時流量圓周分布曲線均關于高爐中心對稱，而改變溜槽旋轉方向布料時，落點及流量H）周分布曲線均關于0°?180°線對稱，兩者均能夠減小爐內整體料柱的BI周偏析程度，改善爐內爐料分布狀況。

關鍵詞：并罐式無鐘高爐；布料；偏析

0  前言

高爐爐頂裝料系統(tǒng)是整個高爐系統(tǒng)的重要組成部分之一，當前主流的無鐘高爐爐頂按裝料料罐布置形式主要分為串罐式爐頂和并罐式爐頂兩種，均在鋼鐵企業(yè)中獲得了廣泛的應用。與串罐式無鐘爐頂系統(tǒng)相比，并罐式無鐘爐頂采用并列的兩個稱量料罐交替工作，裝料能力及趕料線能力強，且爐頂系統(tǒng)高度低、重量小、維修方便，主要以大型高爐應用居多。但并罐式無鐘爐頂也有其固有缺陷，由于兩料罐排料出口偏離高爐中心線，爐料在高爐內分布會岀現偏析現象，使得高爐圓周方向上爐料分布不均勻，對煤氣流分布及生產帶來明顯不利影響。在日常生產中，如何通過調整操作制度盡量減小并罐布料偏析的影響則顯得十分重要。

1  并罐布料偏析機理

對于并罐式無鐘爐頂，兩個料罐排料口通過中間漏斗裝置與中心喉管連接，將偏離中心線的料流引入中心喉管內，并通過旋轉溜槽將爐料合理布至爐內指定位置。通過分析布料過程爐料運動行為，當一側料罐排料時，爐料沿著中間漏斗側壁滑向對側的中心喉管側壁，并沿側壁下滑落至溜槽內，如圖1（a）所示。并罐爐頂這一固有結構正是導致布料圓周偏析產生的根源。

由于爐料偏離髙爐中心線落至溜槽上，即使溜槽以某固定傾角布料時，爐料在溜槽內落點位置也會隨著溜槽圓周旋轉而發(fā)生周期性變化，其落點軌跡形狀如圖1（b）所示。溜槽內爐料落點位置的變化會造成溜槽末端出口處爐料位置與速度不同，從而使得在圓周方向不同位置爐料落點半徑不同，且同時造成不同位置處瞬時爐料流量不同，最終造成爐內爐料礦焦比圓周偏析分布。

某實際并罐式高爐開爐裝料過程中利用激光網格裝置對布料過程及料面分布，如圖2所示。在爐料裝至高爐中上部時，每批料裝入后對徑向上料面輪廓形狀測量，結果如圖2(b)所示。

從圖2(b)中可看出，實際料面中心偏離了高爐中心線，高爐料面呈圓周非對稱分布。

為了降低并罐式爐頂布料偏析對生產的影響,目前已在并罐式爐頂設計改造和生產操作制度調整等方面做了大量工作，其中生產中通過“倒罐”模式和變化布料溜槽旋轉方向是常用的兩種有效手段。

2 “倒罐”模式影響分析

在高爐生產實踐中，常用的“倒罐”裝料模式即按“料罐A裝入焦炭、料罐B裝入礦石”方式裝入若干批爐料后轉換為按“料罐A裝入礦石、料罐B裝入焦炭”方式裝料，并按此方式交替切換裝料模式,如圖3所示。當料罐A排料時，料流在中心喉管內偏向圓周0°方位一側，而當料罐B排料時，料流在中心喉管內偏向180°方位一側，使得相同情況下爐料在溜槽內落點及運動規(guī)律不同。

由于溜槽圓周旋轉布料時不同料罐排料過程中爐料在溜槽內運動距離變化不同，使得爐料在料面上落點圓周分布及瞬時流量圓周分布也不相同?；诓剂蠑祵W模型計算得到的料罐A和料罐B分別排料時料面落點圓周分布，如圖4所示。

從圖4(a)中可看出，兩者圓周變化趨勢相反， 在0°?180。圓周區(qū)間內，料罐A所排爐料落點距離高爐中心較近，料罐E所排爐料落點較遠；在180° ?360°區(qū)間內，則相反。圖4(b)則可反映出兩料罐布料時焦炭落點圓周分布曲線關于中心對稱，即任一曲線圍繞中心旋轉180°后與另一曲線重合。

料罐A和料罐B分別排料時料面上焦炭瞬時流量圓周分布，如圖5所示。與爐料落點圓周分布規(guī)律相似，兩組焦炭瞬時流量圓周分布曲線也存在180°方位角差，故在圖5(a)中變化趨勢相反，圖5(b)中兩曲線同樣關于中心對稱分布，但“倒罐”布料模式對爐料在料面上落點和瞬時流量圓周分布偏析程度大小沒有影響。通過“倒罐”模式裝料，可避免高爐圓周上長期處于特定的偏析爐料分布。

3溜槽旋轉方向影響分析

溜槽轉向不同時布料示意圖，如圖6所示。當溜槽轉向相反時，爐料在溜槽內落點及料流運動軌跡相對溜槽呈對稱分布，因此溜槽沿順時針方向和沿逆時針方向旋轉相同角度時布料后爐料分布狀況相同，即爐料分布關于0。?180°線(X軸)對稱。由于一般串罐式高爐布料時料面上爐料圓周分布均勻，改變溜槽轉向對其布料過程沒有明顯影響，僅常被用作并罐式高爐布料圓周偏析調控的主要手段之一。

溜槽分別順時針旋轉和逆時針旋轉時焦炭在料面上落點圓周分布，如圖7所示。

從圖7中可看出，兩組焦炭落點圓周分布曲線變化趨勢完全相反，且曲線關于0°?180°線對稱分布。溜槽順時針旋轉時，焦炭落點半徑分別在方位角103°和301°達到最小值和最大值；溜槽逆時針旋轉時，則分別在257°和59°方位角達到最小值和最大值。此外，還可看出溜槽轉向僅影響料面上爐料落點半徑變化趨勢，對落點圓周偏析程度無影響，兩者落點半徑最大值專最小值均相同。溜槽轉向改變時焦炭在料面上瞬時流量圓周分布，如圖8所示。

從圖8可看出，與爐料落點變化規(guī)律相似，溜槽分別順時針旋轉和逆時針旋轉時焦炭瞬時流量圓周分布曲線也關于0°?180°線對稱分布，兩者圓周流量最大值分別位于343°和17°圓周方位處，流量最小值則分別位于210°和150°方位處。溜槽旋轉方向改變對料面上焦炭瞬時流量圓周分布偏析程度大小無影響。

通過上述分析可知，“倒罐”裝料和改變溜槽轉向均能改變爐料落點和瞬時流量圓周分布，但兩者影響機理不同，因此在生產中結合兩種手段可在一定程度上減小并罐式高爐布料過程爐料圓周偏析程度，改善爐內爐料分布狀況。

4 結語

針對生產中常見的并罐式無鐘布料，本文基于爐頂設備結構和爐料運動規(guī)律，剖析了并罐布料偏析機理，并分析了“倒罐”模式裝料和改變溜槽轉向兩種常用控制技術對布料偏析影響機理，得到如下結論：

1）并罐式高爐布料偏析主要是由于爐料在中心喉管內偏行造成的，使得爐料在溜槽內落點位置隨著溜槽圓周旋轉而發(fā)生周期性變化，并最終造成爐內圓周方向上爐料落點半徑和瞬時爐料流量不同。

2） “倒罐”裝料時，爐料在料面上的落點半徑圓周分布曲線和瞬時流量圓周分布曲線均各自關于高爐中心對稱,但對圓周偏析程度沒有影響，可在一定程度上改變爐料圓周分布狀況。

3） 改變溜槽旋轉方向布料時，爐料在料面上的落點半徑和瞬時流量圓周分布曲線均各自關于0°?180°線對稱，因此在生產中可減小爐內整體料柱的圓周偏析程度，改善爐內爐料分布狀況。