1、1开炉装料测量技术方案一 前言 为研究和掌握无钟布料的基本规律，充分发挥无钟布料的优越性，使制气炉实现高产、优质、低耗、长寿。国内外许多制气炉在投产时都进行了装料的实际测量，取得制气炉在本厂原料条件下的无钟布料规律，用以指导布料操作。 二 开炉装料测量的内容和意义1. 制气炉炉料的堆比重、自然堆角、粒度组成测定。制气炉炉料的物理性能是影响制气炉布料规律的重要因素之一，物理性能不同布料规律也有一定差异。2. 料罐最大容量的标定。通过制气炉最大装焦量的测量，得到料罐在本厂当前原料条件下的实际最大装焦能力（吨数） ，以便以后制气炉扩容时验算料罐是否满足正常生产的需要。3. 料流调节阀开度与排料流量关
2、系的测定。通过对料罐的焦炭和矿石的排料流量与料流调节阀关系的测定，得到回归曲线和回归方程。通过回归方程可以计算出给定批重和布料圈数的料流调节阀开度。正确的选择开度才能达到按预定的布料矩阵进行布料的目的。对于并罐炉顶设备还可以对比出相同原料条件下两个罐的阀门的机械性能的差异。4. 料流落下轨迹的测定。通过对焦炭和矿石的料流轨迹的测量，得到不同溜槽倾角时料流轨迹的曲线和数据，从而知道该溜槽倾角时料流在不同料线处的落点位置。并根据料流轨迹的数据和曲线推算出焦炭和矿石在各料线处的 11 环布料档位的角度值并应用于生产过程中。5. 料面形状的测定。通过料面形状的测定，制气炉技术人员可以了解各料层厚度和炉
3、料在径向上的矿焦比分布情况。了解有无中心偏移问题及偏料问题。制气炉技术人员可以根据已经测出的料面形状的结果及时调整最后几批料的布料矩阵来调整料面的平台宽度、漏斗深度从而取得一个理想的料面形状，为制气炉顺利开炉达产创造条件。2三 开炉装料测量装置的设计和安装为实现装料测定与装料同步进行，达到简捷、快速、准确的目的，本项目采用乙方专有技术，设计、制作了专用激光发射器，并配备了摄影、摄像系统。 测量装置的硬件设备。1 激光网格发生装置为了得到整个装料过程完整的料流轨迹的测量数据，乙方根据甲方（大连特钢）制气炉的实际情况设计专用激光网格发生装置。在甲方 4 号制气炉的一条直径上（溜槽检修孔、小人孔）安
4、装两套激光发射器（见图 1） ，在炉内形成激光网格（见图 2） 。在溜槽检修孔上安装的激光发射器支架的设计图和安装参考图（见图 3） ，在小人孔内安装的激光发射器支架的设计图和安装参考图（见图 4） 。 激 光 发 射 器激 光 发 射 器 溜 槽 检 修 孔小 人 孔 摄 像 机机 械 探 尺 孔3图 1 制气炉内测量设备安装平面图图 2 制气炉内激光网格设计图图 3 溜槽检修孔内安装的激光发射器参考图4注：利用溜槽检修孔底座上螺栓孔将激光发射器支架固定在溜槽检修孔法兰上。图 4 小人孔内安装的激光发射器参考图注：利用 2 个角铁将激光发射器支架与炉皮焊接固定在小人孔。2. 摄像装置在 26
5、5 度角方向上的探尺管上开 300mmX200mm 的孔，将摄像机安装在孔内（见图 5） ，摄取料流通过激光网格时的图像。通过视频线将摄像机摄取到的图像传输到笔记本电脑。 。5图 5 在探尺孔内安装的摄像机参考图注：请参考图 5 中左图在兴澄 4 号制气炉的探尺管上 (右图)开400X200mm 的孔，将摄像机支架焊接固定在探尺孔上。3录像系统录像系统由笔记本电脑和监视器等部分组成（参见图 6） 。在进行制气炉开炉装料实测时，录像系统作为主要测量记录装置安置在炉顶平台的可以防风防雨的棚内。摄像机通过视频电缆与笔记本电脑图像采集盒连接。摄制的图像通过录像机录制在电脑硬盘上，操作人员可以通过监视器
6、观察布料的全过程，并根据需要对安装在探尺孔内的固定摄像机的摄像头的位置进行调整，摄取料流通过激光网格的图像作为数据处理的依据。测量时可以将测料面的视频信号通过厂方现有的视频电缆传输到中控室，使厂方人员在中控室能看到整个测量过程。6图 6 录像机、笔记本电脑和监视器组成的图像采集系统参考图图像采集系统和料面形状数据采集系统参考图74照相系统照相系统由数码相机及笔记本电脑组成。照相系统可以机动使用，在进行料罐最大容积标定、料流轨迹和料面形状的测定中发挥重要作用。对测定过程中需要特别注意的地方，使用数码相机进行拍摄。并且可以随时将图像存储到笔记本电脑内。 测量设备的安装1. 乙方在甲方已打开的溜槽检
7、修孔、小人孔、探尺管上开的孔安装测量设备：利用溜槽检修孔盖上的螺栓固定一个激光发射器支架，找出激光发射器的发射中心与炉喉缸砖缝的位置关系，再根据缸砖缝找到对面小人孔上激光发射器支架该安装的位置，焊接固定激光发射器支架，调整两个激光发射器使激光点都在一条直线上，固定仪器。将摄像机焊接固定在探尺管开的孔处，调整摄像机的位置，使采集的图像居中并能够看到两个激光发射器、部分溜槽及较多的料面。固定摄像机，将视频信号传送到炉顶工作间及主控室。设备安装后甲方做好溜槽检修孔的防护设施（在溜槽检修孔上每隔500mm 绑一根长 2200mm 左右横架管，共需要 5 根） ，并盖好苫布。2. 甲方提前准备及安装的设
8、备：四六个排风量 20000m3/小时以上的轴流风机，两台安装在溜槽检修孔上端向炉外抽风（图 7） ；另外四台风机安装在上升管人孔处，每个人孔安装 1 台向外排风（见图 8） 。安装调试好保证能正常工作且每个风机有单独的开关。炉顶要有一间防风防雨的操作间（2.5m1.8m ）放置测量设备录像，最好能锁住。 能保证持续供电的 220V 电源一个，桌子 2 张（放电脑、录像机、监视器） 、凳子 4 把、安装好室内照明等。2 只（-W ）照明灯，供拍照料面形状时使用。8（照明灯应配接带漏电保护的独立电源，能伸入炉内 10 米。 ）图 7 炉顶送风、排风风机及苫布参考图图 8 上升管人孔安装的排风风机
9、参考图四 开炉装料测量的方法91. 炉料的物理性能堆比重：用已知体积和重量的铁箱或木箱装满被测物料并称重求出堆比重。自然堆角：在平坦地面上自然堆积散状物料，测底面直径和堆尖高度求出自然堆角。粒度组成：用标准套筛筛分被测物料，对不同粒级的物料称重后，计算重量百分数。2. 料罐最大容量测量料罐的最大焦炭容量。根据料罐的容积和充填系数计算有效容积、估算焦炭的装入量。第一次装入比估算量少 1 吨左右的焦炭，观察焦炭堆尖距上密阀开放位置的距离和焦炭坡底距均压入口的距离。根据观察结果，再分批装入少量焦炭，直到装至合理高度为止。测量焦炭堆尖距上密阀开放位置的距离和焦炭坡底距均压入口的距离，确定最大装焦量。3
10、. 料流调节阀开度与排料流量关系的测定对所装物料实测料流调节阀开度与排料流量关系。在炉顶用秒表测量排料时间，与主控画面的自动测量结果对照，确认其准确性。根据生产时料流调节阀开度的可能范围，测量各种炉料在不同料流调节阀开度时的排料速度，其测量间距和结果应满足绘制料流调节阀开度与排料流量关系曲线的需要。根据测量结果回归料流调节阀开度与排料流量关系曲线和方程。4. 料流轨迹在溜槽检修孔和对面的人孔处相向安装两台激光发射器，每台激光发射器发射出二十束激光，两台激光器发出的多束激光在制气炉内交织成所需要的激光网格。在接近 90 度方向的探尺上打 400mm200mm 孔位置处安装摄像机。在制气炉装料时，
11、以炉内的激光网格为背景摄取料流通过激光网格的图像并把图像录制下来，用计算机对图像进行分析和数据处理得到料流轨迹的数据。根据测量数据绘制料流轨迹图，得出不同料线深度处的 11 环（多少环布料根据厂方要求定）的角度值。5. 料面形状10用工控机控制扫描仪按照一定的速率进行料面扫描，然后将扫描得到的数据存储到电脑里，利用软件处理数据就得到扫描的料面形状。这种方法可以快速、准确、直观的得到 10 米以上料线的料面形状，还可以快速提供激光扫描仪所在的制气炉直径上任意位置的料面深度的数据。五保证措施为保证开炉装料测量工作顺利进行，取得真实有效开炉装料测量数据，双方密切配合做好以下工作：1、设备的运输和保管
12、乙方负责测量设备运输到大连。甲方负责派人、车接送测量设备的出入厂，并协助办理测量人员及设备的出入厂手续。甲方负责测量设备的安全保障（防止人为原因造成的损毁、丢失，并提供 3 块防雨塑料布保护设备） 。2、甲方向乙方提供装料测量的相关资料甲方向乙方提供开炉装料测量计划。乙方根据甲方开炉装料测量计划提出有关测量的建议，双方商定好以下测量内容：最大罐容的测量批次。焦炭和矿石的料流调节阀开度测量的范围及常用开度的选取。焦炭和矿石单环布料时溜槽倾角 的选取。根据商定好的装料测量计划进行装料，装料过程中对计划中不合理的地方再进行修改。3、人员的配备及需甲方配合工作a. 乙方有 4 人参加现场装料测量工作人
13、员分工如下：项目负责人： 安装负责人： 技术负责人： 安全负责人：11项目负责人负责现场与甲方的联络与协调工作，包括风机、测量设备安装及测量的进度情况。安装负责人负责设备的安装及设备运行中的维护工作及拍摄资料照片。技术负责人负责有关开炉装料测量过程中的各种技术交流包括对测量计划提出建议、解答测量过程中出现的一些问题、交接初步报告的结果等等。安全负责人负责现场人员及设备的安全问题。b. 需甲方配合的人员：甲方应有专人对此次测量进行全面的协调联系工作。甲方配合现场测量的工作人员：电焊工一名、电工一名配合现场设备的安装及拆除。在炉顶用秒表记录下料时间的记录人员。在炉顶操作间与中控室联络的人员一名。在
14、测最大罐容时甲方安排人员负责分次装入焦炭并通知乙方，乙方负责拍照。4、装料测量的进度安排甲方定好开炉装料测量的时间后提前一周通知乙方，乙方先将开炉装料测量的设备运到甲方厂内，由甲方派人接货并看管好（如时间紧则乙方自带设备到甲方现场）装料前 1 天乙方到达甲方现场。在甲方装枕木时乙方将测量设备运到炉顶并进行现场布线。甲方装填完枕木将溜槽检修孔、小人孔、探尺孔打开并接好炉顶 220V 电源后乙方安装调试测量设备。需 2 小时左右。甲方此时派人安装风机。甲方开炉装料测量的配合人员到位并确定与中控室联络无问题后开始装料测量。测量进度安排由甲方确定。乙方在单环布料装完焦炭的所有需测量 角度后几小时内向甲
15、方提交焦炭的料流轨迹及 11 环各料线处的布料档位的角度，并提供指定圈数和重量的多环布料的料流调节阀开度。初步数据在测量完的两天内提供。正式报告按照合同约定执行。5、测量记录的整理和交接12测量过程中，甲方安排中控室人员记录每罐料的批数、计划料种、计划重量、计划料流调节阀开度、计划溜槽倾角，将计划数据报到炉顶，甲方炉顶人员确认要求装料后，中控室进行布料操作。中控室人员再记录下称量重量（集中斗中料净重量） 、实际料流调节阀开度、实际溜槽倾角、炉顶人工记录的排料时间、布料圈数，若是并罐炉顶设备还应记好罐号，并将数据报到炉顶。需记录的数据见下表。中间补料时要特别通知炉顶一声。测量过程结束，甲方对中控
16、室记录的相关数据进行核对无误后，将记录的复印件交付乙方，作为撰写测量报告的依据。开炉装料记录表请参考例表 1。6、安全和保卫工作乙方人员按厂方要求保证安全作业。甲方负责测量现场的安全和保卫工作，在乙方进行安装和测量的过程中，甲方负责协调在炉顶交叉作业的有关各方的工作，避免坠落物品和切断电源的事故，保证乙方设备正常工作和作业人员安全。防止无关人员擅自触碰和移动测量设备、线路和有关设施，保证测量设备的正常运行和连续工作，以便得到准确的测量结果。例表 1：某制气炉开炉装料测量记录表批数料种罐号计划重量（kg）称量重量(kg)计划开度实际开度计划倾角 或矩阵实际倾角或矩阵排料时间(s)圈数C 1 12
17、000 12345 30 29.8 15 15.1 76 101F 2 6000 5897 30 29.2 26 26.2 24 32 C 1 12000 12789 32 32.1 18 18.5 68 977 O+F 1 25000 25123 28 28.2 3、4、5 66 8.513、6（档）2222（圈）六、开炉装料测量提交的数据1、料罐的最大容量的标定。图 9 最大装焦量时的罐内焦炭装填情况下料罐 85m3制气炉罐罐最大容量标定试验记录表2009 年 6 月 2 日 10 时 05 分 11 时 10 分装料次序 1 2 3 累计装焦量（吨） 41.32 2.55 1.9 45.
18、772、 排料流量与料流调节阀开度关系的测定制气炉的焦炭的排料流量与料流调节阀开度关系测定结果见图 10。回归方14程为 y= 3.9876e0.1168x ，相关系数为 0.9995。y = 3.9876e0.1168xR2 = 0.9995010020030040050025 30 35 40 45 50 55 60 65料 流 调 解 阀 开 度 ()排料流量(kg/s)图 10 焦炭的排料流量与料流调节阀开度关系曲线图制气炉矿石的排料流量与料流调节阀开度关系测定结果见图 11。回归方程为 y=21.688e 0.1255x，相关系数为 0.9775。y = 21.688e0.1255x
19、R2 = 0.9775020040060080010001200140015 20 25 30 35 40 45 50料 流 调 解 阀 开 度 ()排料流量(kg/s)15图 11 矿石的排料流量与料流调节阀开度关系曲线图3、 料流轨迹的测量结果。图 12 溜槽角度为 16时焦炭的料流图像16135678249序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9角度（）6 16 18.5 22 24 26.5 29.5 32 38图 13 制气炉焦炭的料流轨迹17531642序号 1 2 3 4 5 6角度（） 23.5 27 28.5 30 31 32.5图 14 制气炉矿石料流轨迹18表 2 制气炉
20、不同料线处十一环中心的落点位置1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111.5 460 1110 1447 1716 1948 2154 2343 2517 2680 2833 29792.0 460 1110 1447 1716 1948 2154 2343 2517 2680 2833 29792.5 470 1134 1478 1753 1990 2201 2394 2572 2738 2895 30433.0 480 1158 1509 1790 2032 2248 2444 2626 2796 2956 3108料线深度 m4.0 500 1206 1572 1865 2116
21、2341 2546 2735 2912 3079 3237表 3 制气炉不同料线焦炭各档位溜槽角度值推算值1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111.5 17 22 24.2 26.3 28.5 30.2 31.5 33 34.7 36.9 *2.0 16.7 21.1 23.4 24.9 26.8 28.6 29.9 31.1 32.2 33.4 34.9 2.5 16.5 20.7 22.8 24.3 25.7 27.5 28.9 30 30.9 31.8 32.93.0 16.4 20.3 22.4 23.9 25 26.5 28 29 30 30.8 31.6 料线深度m4.0 16.3 19.9 21.8 23.1 24.2 25 26.3 27.5 28.5 29.2 29.9194、 料面形状的测量结果。图 15 用扫描仪法得到的料面形状北京神网创新科技有限公司 2011-06-3
