轉(zhuǎn)爐蒸汽送RH爐控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用

【摘 要】本文對(duì)轉(zhuǎn)爐蒸汽外送RH爐項(xiàng)目進(jìn)行了詳細(xì)的論述，總結(jié)了項(xiàng)目過(guò)程中的設(shè)計(jì)難點(diǎn)及最終的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)類似的工程項(xiàng)目具有指導(dǎo)作用。

【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)爐蒸汽；外送RH爐

目前國(guó)內(nèi)用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的蒸汽直接供給RH爐使用并不多見，主要是由于轉(zhuǎn)爐蒸汽的壓力的穩(wěn)定性以及轉(zhuǎn)爐產(chǎn)出蒸汽的連續(xù)性受到許多因素的制約，但是為了節(jié)約能源，緩解成本壓力，轉(zhuǎn)爐蒸汽送RH爐的研究就成為國(guó)內(nèi)許多鋼廠亟待解決的難題。

馬鋼一鋼軋總廠現(xiàn)有一座RH爐，主要生產(chǎn)硅鋼；一座VD爐，主要生產(chǎn)車輪輪轂鋼，上述兩套設(shè)備的其主要裝置——真空泵系統(tǒng)均需要過(guò)熱飽和蒸汽介質(zhì)。隨著硅鋼和圓坯產(chǎn)量的增加，RH爐和VD爐同時(shí)生產(chǎn)的情況日益增多，由于冶煉鋼種的變化，使得抽真空的時(shí)間大幅度延長(zhǎng)，同時(shí)隨著操作水平的提高，使得RH爐連抽爐數(shù)顯著增加，蒸汽需求量也隨之大幅度上升。但是公司現(xiàn)有的蒸汽供應(yīng)，難以保證VD爐和RH爐同時(shí)生產(chǎn)時(shí)對(duì)蒸汽壓力、流量的需求。

以上原因使得迫切需要對(duì)我廠蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行改造和優(yōu)化。

本文以馬鋼第一鋼軋總廠3座120T轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的蒸汽送至RH爐為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)蒸汽送RH爐控制系統(tǒng)的深入研究，提出了具體的解決方案并加以實(shí)施，最終取得了較好的效果。

1.轉(zhuǎn)爐蒸汽外送RH爐設(shè)計(jì)方案

1.1目前熱力系統(tǒng)概況

馬鋼一煉鋼現(xiàn)有1套R(shí)H真空處理系統(tǒng)。RH蒸汽噴射真空泵生產(chǎn)用蒸汽消耗量約5～21t/h，蒸汽壓力0.9～1.0MPa（表壓），溫度195～205℃（過(guò)飽和干蒸汽）；使用制度為：間斷（RH真空處理裝置生產(chǎn)時(shí)連續(xù)）。

馬鋼一鋼軋現(xiàn)有3臺(tái)轉(zhuǎn)爐，其中1臺(tái)100t（1#轉(zhuǎn)爐），2臺(tái)120t（2#、3#轉(zhuǎn)爐）。汽化冷卻系統(tǒng)設(shè)有3臺(tái)DN3000蓄熱器，蒸汽外供低壓管網(wǎng)。

1.2設(shè)計(jì)方案

（1）蓄熱器放熱能力

每臺(tái)蓄熱器全容積約100m3（內(nèi)徑3m，筒體長(zhǎng)13m），充水系數(shù)取0.8，則充壓完了后水容積約80m3。若充熱壓力按2.0MPa，放熱壓力按1.3MPa操作，則每立方米水可能得到蒸汽為45kg（可查經(jīng)驗(yàn)線算圖），因此每臺(tái)蓄熱器可能得到蒸汽為3600kg，3臺(tái)蓄熱器可能得到蒸汽為3x3600kg=10800kg=10.8t。

RH工作周期約為50min，因此可要求蓄熱器在50min內(nèi)放熱完畢，折算放熱供汽流量為（60/50）x10.8=13t/h。

單位時(shí)間降壓速度：（2-1.3）/（50x60）=0.00023MPa/s。

單位降壓一般不大于0.025MPa/s，因此上述降壓速度可滿足要求。

（2）蒸汽平衡

現(xiàn)有1#RH和預(yù)留2#RH均考慮利用汽化蒸汽，現(xiàn)有DN250外網(wǎng)專管作備用汽源。

2座RH同時(shí)使用時(shí)耗汽量大約為10-45t/h。

在2座轉(zhuǎn)爐吹煉期，產(chǎn)汽量能滿足2座RH用汽量，并有富余：70-45=25t/h；其中13t/h至蓄熱器蓄能（蓄熱器蓄熱能力與放熱能力相同），12t/h需外供至低壓管網(wǎng)。

在整個(gè)38min冶煉期內(nèi)，15min吹煉期可產(chǎn)蒸汽，并能滿足2座RH用汽量，其它時(shí)間汽化煙道基本上不產(chǎn)汽或產(chǎn)很少蒸汽，在煙道不能產(chǎn)汽階段，由蓄熱器放熱供汽13t/h，但已不能滿足2座RH最大用汽量，此時(shí)需由備用專管補(bǔ)充48-13=35t/h蒸汽。

現(xiàn)有DN250專管最大供汽能力可達(dá)35t/h（按1.0MPa飽和汽，流速35m/s計(jì)算），因此增加2#RH后，該專管能滿足要求。

（3）目前在僅有一座RH爐的情況下設(shè)計(jì)圖1流程圖

1.3設(shè)計(jì)控制功能要求

目前現(xiàn)有設(shè)備的控制功能主要是對(duì)轉(zhuǎn)爐送RH調(diào)節(jié)閥、外網(wǎng)送RH調(diào)節(jié)閥以及內(nèi)網(wǎng)外送蒸汽調(diào)節(jié)閥的綜合調(diào)節(jié)，以達(dá)到如下功能需求：

（1）在RH生產(chǎn)時(shí)能夠使用內(nèi)網(wǎng)轉(zhuǎn)爐蒸汽，如有余量，亦保證能正常外送；

（2）在內(nèi)網(wǎng)蒸汽不足以滿足RH生產(chǎn)，則外供蒸汽能夠及時(shí)補(bǔ)充；

（3）在RH不生產(chǎn)的情況下，亦能保證內(nèi)網(wǎng)轉(zhuǎn)爐蒸汽向外輸送。

1.4套關(guān)鍵閥組的設(shè)計(jì)功能要求，如圖1中調(diào)節(jié)閥組

（1）轉(zhuǎn)爐外送蒸汽調(diào)節(jié)閥組中外送蒸汽流量調(diào)節(jié)：

外送蒸汽流量調(diào)節(jié)閥PID要設(shè)定在自動(dòng)狀態(tài)。參數(shù)設(shè)置如圖，閥門調(diào)節(jié)遵循以下規(guī)則：

a、在調(diào)閥的閥前壓力大于閥后壓力且壓力不低于”RH暫停時(shí)閥前壓力低停止外送”設(shè)定值，閥門自動(dòng)調(diào)節(jié)閥后壓力至PID的SP給定值。

b、在調(diào)閥的閥前壓力小于閥后壓力或壓力低于”RH用氣時(shí)閥前壓力低停止外送”設(shè)定值，或壓力低于”RH暫停時(shí)閥前壓力低停止外送”設(shè)定值，PID的CV和AQ均被強(qiáng)制給0，閥門自動(dòng)關(guān)閉。

（2）新增外送調(diào)節(jié)閥組中外網(wǎng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)：

a、外網(wǎng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)自動(dòng)投入

外網(wǎng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥PID要設(shè)定在自動(dòng)狀態(tài)。

外網(wǎng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)自動(dòng)投入是有條件投入，當(dāng)轉(zhuǎn)爐送RH蒸汽調(diào)節(jié)閥滿足以下條件，且要保持設(shè)定時(shí)間后，（外網(wǎng)投入等待時(shí)間設(shè)定）外網(wǎng)送蒸汽調(diào)節(jié)閥自動(dòng)投入運(yùn)行，開閥放氣，將外網(wǎng)送蒸汽調(diào)節(jié)閥的閥后壓力調(diào)節(jié)到指定壓力。（外網(wǎng)送氣閥壓力給定值設(shè)定）

RH爐要求送氣（RH用氣標(biāo)志為紅色）

自動(dòng)投入按鈕為綠色（投入）

轉(zhuǎn)爐送RH蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度已經(jīng)大于95%

轉(zhuǎn)爐送RH蒸汽調(diào)節(jié)閥閥后壓力小于設(shè)定值（RH用氣時(shí)低壓設(shè)定投入）

當(dāng)上述的條件不滿足時(shí)，外網(wǎng)送蒸汽調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)閉。

b、外網(wǎng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)強(qiáng)制投入（解決當(dāng)內(nèi)部蒸汽壓力突然波動(dòng)無(wú)法滿足生產(chǎn)需求時(shí)，直接將外網(wǎng)蒸汽強(qiáng)制投入，滿足生產(chǎn)需要。）

外網(wǎng)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥PID要設(shè)定在自動(dòng)狀態(tài)。

點(diǎn)擊強(qiáng)制按鈕，外網(wǎng)送蒸汽調(diào)節(jié)閥自動(dòng)投入運(yùn)行，開閥放氣，將外網(wǎng)送蒸汽調(diào)節(jié)閥的閥后壓力調(diào)節(jié)到指定壓力。（外網(wǎng)送氣閥壓力給定值設(shè)定）

（3）新增轉(zhuǎn)爐蒸汽調(diào)節(jié)閥組中轉(zhuǎn)爐送RH蒸汽壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)：

轉(zhuǎn)爐送RH蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥PID要設(shè)定在自動(dòng)狀態(tài)。

RH暫停時(shí)閥后壓力設(shè)定值：當(dāng)RH暫停生產(chǎn)時(shí)，閥門將自動(dòng)將閥后壓力調(diào)節(jié)到該設(shè)定值。

RH用氣時(shí)閥后壓力設(shè)定值：當(dāng)RH生產(chǎn)時(shí)，閥門將自動(dòng)將閥后壓力調(diào)節(jié)到該設(shè)定值。

RH用氣時(shí)低壓關(guān)閥設(shè)定：當(dāng)RH生產(chǎn)時(shí)，由于各種原因，閥前壓力達(dá)不到該設(shè)定值時(shí)，此時(shí)為了保證RH生產(chǎn)，防止外網(wǎng)蒸汽倒灌進(jìn)轉(zhuǎn)爐汽包，將該閥門自動(dòng)關(guān)閉。

（4）3套調(diào)節(jié)閥閥組的配套使用

上述的三個(gè)調(diào)節(jié)閥組均要在自動(dòng)狀態(tài)，它們雖各自調(diào)節(jié)，但相互影響，最終滿足工藝要求。

2.轉(zhuǎn)爐蒸汽外送試用結(jié)果

2.1試用結(jié)果

經(jīng)過(guò)2個(gè)月的試用，我們項(xiàng)目組利用RH爐生產(chǎn)的機(jī)會(huì)，不斷對(duì)轉(zhuǎn)爐送RH蒸汽設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)、優(yōu)化、總結(jié)，具體情況如下：

（1）試驗(yàn)在1座、2座和3座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)情況下，由于產(chǎn)生的蒸汽量的不同，對(duì)RH蒸汽外送的影響，以及由此產(chǎn)生的不同的調(diào)節(jié)參數(shù)。

（2）試驗(yàn)內(nèi)網(wǎng)送RH蒸汽的壓力是否能滿足RH的生產(chǎn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示完全能夠滿足生產(chǎn)要求，且內(nèi)網(wǎng)送RH蒸汽壓力相對(duì)穩(wěn)定。

（3）試驗(yàn)再內(nèi)網(wǎng)送蒸汽壓力不夠的情況下，外送補(bǔ)充蒸汽，此時(shí)通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)，通過(guò)不斷測(cè)試，目前試驗(yàn)結(jié)果能夠保證正常生產(chǎn)。

（4）試驗(yàn)在內(nèi)網(wǎng)蒸汽壓力極低，不能滿足生產(chǎn)要求，需要外網(wǎng)蒸汽全面投入，通過(guò)邏輯判斷，調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)，快速切換，保證壓力能夠迅速滿足生產(chǎn)需要。

2.2效益計(jì)算

目前RH蒸汽外購(gòu)價(jià)為28元/GJ，轉(zhuǎn)爐蒸汽外賣價(jià)格為14元/GJ，差價(jià)為14元/GJ；蒸汽消耗為0.5GJ/t；按一年使用轉(zhuǎn)爐蒸汽、年產(chǎn)50萬(wàn)噸計(jì)算，則年節(jié)約費(fèi)用為：（0.5×14×50）÷2=175萬(wàn)/年；故部分使用轉(zhuǎn)爐蒸汽的節(jié)約費(fèi)用約占到175萬(wàn)元/年。

綜上所述，將保產(chǎn)方面產(chǎn)生的間接效益不納入計(jì)算的情況下，項(xiàng)目年產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益為：175萬(wàn)元/年。

3.結(jié)論

將轉(zhuǎn)爐低壓蒸汽引入RH爐進(jìn)行生產(chǎn)，可有效解決限制我廠硅鋼放量生產(chǎn)瓶頸，在節(jié)能降耗及保產(chǎn)方面具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和適用性，且投資較少，風(fēng)險(xiǎn)小，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。