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        1. 北京信兆科技有限公司

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          爐皮溫度監測預警系統在宣鋼高爐的應用

          爐皮溫度監測預警系統在宣鋼高爐的應用

          • 分類:行業新聞
          • 作者:
          • 來源:
          • 發布時間:2021-11-10
          • 訪問量:0

          【概要描述】摘要高爐、熱風爐經過一段服役期后,爐皮可能出現溫度過高、變形,嚴重時可能發生爐皮大面積吹開或開裂等惡性事故,嚴重威脅職工人身安全。

          爐皮溫度監測預警系統在宣鋼高爐的應用

          【概要描述】摘要高爐、熱風爐經過一段服役期后,爐皮可能出現溫度過高、變形,嚴重時可能發生爐皮大面積吹開或開裂等惡性事故,嚴重威脅職工人身安全。

          • 分類:行業新聞
          • 作者:
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          詳情

          羅 新 發

          ( 河鋼集團宣鋼公司)

            摘要高爐、熱風爐經過一段服役期后,爐皮可能出現溫度過高、變形,嚴重時可能發生爐皮大面積吹開或開裂等惡性事故,嚴重威脅職工人身安全。宣鋼應用爐皮溫度監測預警系統,借助智能化軟件分析系統,數據庫歷史趨勢,實時有效地對高爐、熱風爐關鍵部位爐皮溫度進行監測,提前發現異常,及時采取防護措施,為高爐工長診斷分析爐況提供了依據。

            關鍵詞 高爐 熱風爐 爐皮溫度 監測 預警

            高爐、熱風爐經過一段服役期后,爐皮可能出現溫度過高、變形,隨著焊縫應力的增加,達到一定極限時,在爐內高壓作用下部分焊縫可能被吹開,出現跑煤氣現象;嚴重時可能發生爐皮大面積吹開或開裂,爐內熾熱氣體噴出,發生燒傷、煤氣中毒等惡性事故,嚴重威脅職工人身安全。

            為了防止高爐、熱風爐爐皮開裂發生事故,通常采取加強焊接質量、修補耐材縫隙、降低風溫操作、控制風量,制訂事故預案等措施,但是,這些均不能做到早發現早處理。為此,宣鋼經過摸索應用爐皮溫度監測預警系統,實時有效地對高爐、熱風爐關鍵部位爐皮溫度進行監測,提前發現異常,及時采取防護措施,為高爐安全生產保駕護航。

            1 預警系統組成

            爐皮溫度預警系統由以下幾部分組成( 如圖 1 所示):XZ-T20W數字溫度采集儀、XZ- T215W型爐皮測溫傳感器、XZ-R252A 通訊轉換器、RS485 信號通訊電纜、24V直流電源等硬件部分,上位機等軟件部分。

            (1) 硬件部分。預警系統的溫度傳感器測溫范圍為-50益 ~ 800益,測量精度依0.5益,分辨率達到

            0.1益,可滿足不同工況、不同監測點的檢測需求。溫度傳感器與溫度采集儀無線通訊,在無遮擋時傳輸距離可達到80m,可大幅節約電纜敷設成本。溫度采集儀與上位機采用RS485通訊方式,MODBUS RTU 協議,通訊速率9600bps,通訊距離可達3000m,不受外界干擾,數據傳輸可靠。

            (2) 軟件部分。軟件部分是整個系統的管理核心,具有管理員、維護員、操作員等不同的操作級別。采用C+Mysql結構組成,功能強大,將各測量點上報的數據進行實時處理,實現溫度、溫差、熱流強度等數據動態顯示。軟件部分按層統計自動分析溫度變化,形成簡單、直觀的歷史曲線,借助計算機圖形工具,繪制出立體化的切面圖和柱狀圖,一目了然,便于數據比較。

          圖1爐皮溫度監測預警系統組成

            2宣鋼高爐溫度監測點

            宣鋼1號高爐(2500m3 )、2號高爐(2500m3 )、3號高爐(2000m3)分別于2008年3月、2010年9月、2011年6月投產。高爐及熱風爐本體、管道部位曾多次出現燒紅、跑風事故,造成高爐被迫休風、熱風爐被迫燜爐停燒。尤其是2座 2500m3高爐產量提高后,高爐爐缸象腳區局部及鐵口區域溫度頻繁升高,冷卻壁燒損增多且燒損部位爐皮溫度升高,多次發生開裂現象,不僅影響了強化冶煉,而且也影響了高爐安全生產[1-2] 。

            為確保高爐及熱風爐運行安全,宣鋼3座高爐均安裝了爐皮溫度監測預警系統,按煤氣區域防爆要求,并針對熱風爐爐頂電源接引線路長和動火作業難的特點,采用無線傳感器方式進行數據采集和傳輸,極大地降低了施工難度,提高了系統的安全性和實用性。

            根據預警系統架構和爐皮薄弱環節,既要保證實施效果,又要保證節省投資,對監測點的分布和數量要仔細考慮,宣鋼高爐監測點分別在爐缸象腳區、鐵口區、冷板短封、熱風圍管等部位( 具體見表 1)。

          表1宣鋼高爐爐皮溫度監測預警系統監測點分布,個

          區 域

          部位

          1 號高爐

          2 號高爐

          3 號高爐

          備注

          高爐

          爐缸象腳區

          38

          38

          44

          每塊冷板 1 個

           

          鐵口區

          18

          18

          12

          每個鐵口 1 個

           

          冷板短封

          52

          26

          4

          每根安裝 2 個

           

          熱風圍管

          30

          30

          12

          每個風口部位 1 個

          熱風爐

          熱風支管

          27

          36

          27

          每座熱風支管 9 個

           

          熱風總管膨脹節

          6

          8

          6

          每個膨脹節 2 個

           

          熱風爐球頂

          6

          8

          6

          每座球頂 2 個

           

          熱風總管及圍管三岔口

          4

          4

          4

           

           

            3預警系統應用效果

            3.1高爐

            (1)監測爐皮溫度。宣鋼1號高爐已處于爐役后期,第7段31號冷卻壁時常出現溫度超標現象。通過安裝爐皮溫度監測預警系統,將爐皮溫度實時傳輸到高爐主控室,為操作人員實時掌握爐皮溫度狀況提供依據。生產中多次應用該系統預警了爐皮溫度的上升的情況。如2019年12 月6日02:43第7段爐皮溫度最高上至101益( 如圖2所示),報警后操作人員迅速減風300m3/min,30min后該點溫度逐步恢復正常,避免了爐皮燒紅事故的發生。

           

           

          圖2宣鋼1號高爐第7段爐皮溫度的變化

            (2)監測邊沿熱負荷。近年來,宣鋼3座高爐中心、邊沿氣流實現了長時間穩定,減小了冷卻壁溫度波動量,降低了邊沿熱負荷,冷卻壁水管燒漏明顯減少,高爐抗波動能力得到提高,為高爐降焦提煤創造了良好條件。 3座高爐邊沿熱負荷的變化趨勢如圖3所示。

            生產實踐中,結合高爐冷卻壁溫度及爐體熱負荷變化趨勢,不斷優化冷卻系統控制參數, 制定出爐體溫度控制范圍( 見表2)。

            根據爐皮溫度監測預警系統檢測數值,實時監控爐身下部至爐腹部位冷卻壁溫度及水溫差,針對變化趨勢及時做出相應的調整。當冷卻壁溫度及水溫差高時,可以適當調整和控制邊沿氣流;當冷卻壁溫度及水溫差低時,適當采取軟水溫度調控措施,同時對爐皮溫度做上限處理, 以防止爐墻結厚,通過保持合理的爐型操作,確保爐況長周期穩定順行[3]。

           

           

          圖3宣鋼3座高爐邊沿熱負荷的變化

           

          表2宣鋼高爐爐體溫度控制范圍,益

           

          項 目

          第 5 段

          第 6 段

          第 7 段

          第 8 段

          第 9 段

          第 10 段

          第 12 段

          正常均值

          60 ~ 70

          60 ~ 70

          60 ~ 70

          60 ~ 70

          70 ~ 90

          85 ~ 105

          70 ~ 90

          最低 5 點均值

          55 ~ 65

          55 ~ 65

          55 ~ 65

          55 ~ 65

          65 ~ 85

          80 ~ 100

          65 ~ 85

            3.2熱風爐

            宣鋼高爐熱風爐安裝爐皮溫度監測預警系統后,對熱風爐爐皮溫度起到了很好的在線監測作用,多次預警了高溫可能引發的事故,提高了熱風爐的效率,降低了故障率。高爐爐皮溫度與熱風爐爐皮溫度數據實現共享,能夠更好地指導熱風爐操作工做到及時發現問題和解決問題,減少因設備原因對風溫的影響。

            同時,應用自動燒爐技術和優化燃燒技術,結合爐皮溫度監測預警系統,實現熱風爐的自動優化控制,使熱風爐的運行更加安全、穩定和經濟,為提高熱風溫度提供了保障。宣鋼3座高爐熱風溫度的變化趨勢如圖 4 所示。

           

          圖4宣鋼3座高爐熱風溫度的變化

           

            3.3主要技術經濟指標

            宣鋼高爐爐皮溫度監測預警系統投用后,給操作人員實時掌握爐體工作狀況增添了重要參考依據,為高爐長壽、高效、安全生產提供了保障的同時,高爐生產指標也得到了改善。2019年宣鋼高爐平均焦比 345kg /t,較2018年降低12kg /t,風溫1091益,較2018年提高40益(見表3),為公司降本增效奠定了基礎

           

          年 份

          焦比kg/t

          煤比kg/t

          焦丁kg/t

          燃料比kg/t

          風溫益

          2018

          357

          140

          33

          530

          1 051

          2019

          345

          160

          35

          540

          1 091

           

          表3宣鋼高爐主要技術經濟指標

            4結語

            高爐或熱風爐爐皮開裂制約著高爐的安全生產,爐皮溫度監測預警系統利用智能化、信息化技術在高爐冶煉中起到預測和報警功能。特別是高爐服

            役進入中后期,爐內部分冷卻壁燒壞、燒漏、耐火材料脫落等現象難以避免,爐皮溫度監測預警系統在線實時重點部位監控,借助智能化軟件分析系統,數據庫歷史趨勢,為高爐工長診斷分析爐況提供了依據,克服了依靠經驗判斷的局限,高爐操作由事后處理向事前預測邁出了實質性一步。

            1 參考文獻

            [1]陳俊.宣鋼高爐長壽高效生產實踐[J].中國冶金,2016,26(4):38-42.

            [2]呂志敏.宣鋼1號高爐風溫降低原因及處理實踐[J].山西冶金,2019,42(1):97-99.

            [3]趙成.宣鋼2500m3高爐爐墻結厚的處理[J].煉鐵,2018,37(5):39-42.

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