水電解氫氧發(fā)生器改造

王克生 仲耕耘 王 帥

作者通聯(lián)：沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼有限公司煉鋼廠 江蘇淮安市 223002

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一、存在的問(wèn)題

水電解氫氧發(fā)生器工作原理見(jiàn)圖1，普通水通過(guò)電解槽電解產(chǎn)生氫氧氣，經(jīng)集氣裝置、壓力表、濾水器、防回火裝置（水封）等輸送至槍體燃燒，進(jìn)行金屬和連鑄坯切割。

沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼有限公司煉鋼廠使用YJ-SB6300C型水電解氫氧發(fā)生器（中冶集團(tuán)建筑研究總院焊接技術(shù)研究所生產(chǎn)，額定功率20kW），每流鑄坯需要兩臺(tái)氫氧發(fā)生器供氣。一般鑄坯切割時(shí)間較短，如切割150mm方的鑄坯只需約30s，而切割完畢氫氧發(fā)生器仍處于工作狀態(tài)，且待機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)（根據(jù)被切割鑄坯定尺長(zhǎng)度及拉速而定），如拉速為2.5m/min，每切割1根12m鑄坯，待機(jī)時(shí)間約240s，此時(shí)割槍噴出的氫氧氣白白燃燒。設(shè)備主要消耗電能，兩臺(tái)水電解氫氧發(fā)生器正常工作耗電為20kW×2臺(tái)×1h=40kW·h，電能浪費(fèi)嚴(yán)重，為此設(shè)計(jì)自動(dòng)斷火系統(tǒng)，對(duì)氫氧發(fā)生器進(jìn)行節(jié)能改造，使設(shè)備僅在鑄坯切割時(shí)開(kāi)機(jī)工作，其余時(shí)間停機(jī)等待。

二、改造措施

1.管路系統(tǒng)

改造前設(shè)備管路結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，氫氧混合氣從A處直接經(jīng)手動(dòng)球閥1到達(dá)C處割槍位置燃燒，當(dāng)符合鑄坯定尺長(zhǎng)度時(shí)，抱夾得到信號(hào)抱緊鑄坯，同時(shí)割槍進(jìn)行鑄坯切割。

對(duì)A、C之間管路進(jìn)行改裝（圖2虛線框），設(shè)備正常工作時(shí)關(guān)閉手動(dòng)球閥1，氫氧混合氣經(jīng)手動(dòng)球閥2、電磁氣動(dòng)球閥和手動(dòng)球閥3，到達(dá)C處割槍位置。為避免頻繁停氣造成割槍回火，甚至燒槍?zhuān)看吻袛鄽溲趸旌蠚鈺r(shí)B處的普通壓縮空氣通過(guò)電磁氣閥吹掃C處割槍位置殘留的氫氧混合氣。由于氫氧氣壓力較低（0.05～0.09MPa），壓縮空氣（正常壓力為0.4～0.6MPa）和氫氧氣壓差過(guò)大，可調(diào)節(jié)單向減壓閥將壓縮空氣降至約0.1MPa（工藝要求）。

2.控制系統(tǒng)

設(shè)備工作方式：①自動(dòng)工作方式。當(dāng)鑄坯達(dá)到切割長(zhǎng)度，傳感器1將定尺信號(hào)（啟動(dòng)信號(hào)）傳至PLC，PLC通過(guò)繼電器控制氫氧發(fā)生器觸發(fā)電路輸入點(diǎn)，氫氧發(fā)生器工作，同時(shí)PLC開(kāi)啟電磁氣動(dòng)球閥，氫氧氣管道導(dǎo)通，割槍噴出氫氧氣燃燒火焰進(jìn)行鑄坯切割；切割完畢，傳感器2將停止切割信號(hào)（關(guān)閉信號(hào)）傳至PLC，PLC控制氫氧發(fā)生器觸發(fā)電路斷開(kāi)，氫氧發(fā)生器停止工作，PLC收到切割用氧氣閥門(mén)（系統(tǒng)外單獨(dú)供給割槍氧氣的控制閥門(mén)）關(guān)閉信號(hào)后，關(guān)閉電磁氣動(dòng)球閥，氫氧氣管道關(guān)斷，同時(shí)開(kāi)啟電磁氣閥，使普通壓縮空氣管道和氫氧氣管道導(dǎo)通，普通壓縮空氣吹掃氫氧氣管道，此時(shí)若有壓縮空氣吹過(guò)電磁氣動(dòng)球閥到達(dá)止回閥，止回閥關(guān)閉，切斷通路，阻止壓縮空氣進(jìn)入氫氧發(fā)生器。吹掃5s后電磁氣閥關(guān)閉。②手動(dòng)工作方式。打開(kāi)手動(dòng)球閥1，關(guān)閉手動(dòng)球閥2、3，設(shè)備恢復(fù)為改造前連續(xù)工作狀態(tài)，適用于自動(dòng)斷火系統(tǒng)故障或維修輸氣管道控制裝置的情況。

3.程序設(shè)計(jì)

為充分利用原有開(kāi)關(guān)信號(hào)控制氫氧發(fā)生器，在設(shè)備原PLC程序中增加氫氧氣控制程序。程序中有關(guān)時(shí)間的設(shè)定：①設(shè)定壓縮空氣吹掃管道為5s。②實(shí)際工作中管道存在泄漏，抱夾開(kāi)始時(shí)再給氫氧氣，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)氫氧氣壓力不足、切不斷鑄坯的現(xiàn)象，現(xiàn)增加觸發(fā)計(jì)時(shí)器控制電磁氣動(dòng)球閥，每次切割氧關(guān)閉時(shí)觸發(fā)計(jì)時(shí)器，達(dá)到設(shè)定時(shí)間立即開(kāi)啟電磁氣動(dòng)球閥供氣。為最大限度減少氫氧發(fā)生器工作時(shí)間，計(jì)時(shí)器時(shí)間可根據(jù)鑄坯定尺和拉速設(shè)定，考慮拉速偶爾瞬時(shí)波動(dòng)，時(shí)間可設(shè)定在170～280s，這樣氫氧發(fā)生器工作時(shí)間只有原來(lái)20%～30%。

三、改造效果

改造后每流連鑄機(jī)可節(jié)電約70%～80%，每天可節(jié)電40kW·h×70%×24h=670kW·h。全年生產(chǎn)時(shí)間按310天計(jì)算，1臺(tái)六機(jī)六流方坯連鑄機(jī)可節(jié)電約120萬(wàn)kW·h，電費(fèi)約60萬(wàn)元。氫氧發(fā)生器停止時(shí)間較長(zhǎng)，電解槽工作溫度由原70℃降至約50℃，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低備件消耗。 W10.01-26