基于煉鋼工藝下自動(dòng)補(bǔ)水方法及設(shè)備在汽化鍋爐中應(yīng)用

雷濤

摘 要：基于轉(zhuǎn)爐吹氧曲線(xiàn)，采用多變量分期段控制方式完成對(duì)汽包的自動(dòng)補(bǔ)水過(guò)程，根據(jù)吹氧曲線(xiàn)計(jì)算各段的給水量，并通過(guò)對(duì)蒸汽流量、液位、給水流量等參數(shù)組成整套控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)汽包的自動(dòng)補(bǔ)水，減少工作強(qiáng)度，增強(qiáng)了設(shè)備安全穩(wěn)定，避免了重大事故發(fā)生，節(jié)能環(huán)保。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐汽化鍋爐 工藝 自動(dòng)補(bǔ)水 汽包水位

中圖分類(lèi)號(hào)：TF748 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）06（a）-0034-02

轉(zhuǎn)爐汽化鍋爐是煉鋼工業(yè)生產(chǎn)中用于煙道冷卻的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，它是利用接近飽和溫度的軟化水在汽化時(shí)大量吸收熱量的原理，使高溫工作下的煉鋼轉(zhuǎn)爐煙道得以冷卻，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行余熱回收發(fā)電，因此轉(zhuǎn)爐汽化鍋爐也叫轉(zhuǎn)爐煙道余熱鍋爐。汽化鍋爐內(nèi)的軟化水通過(guò)自循環(huán)用于冷卻煙道，產(chǎn)生大量的蒸汽，蒸汽被回收，鍋爐內(nèi)的水量會(huì)越來(lái)越少，需要工作人員及時(shí)地給鍋爐汽包內(nèi)補(bǔ)水，保證足夠的水量用于煙道的冷卻。鍋爐內(nèi)水量的多少是通過(guò)鍋爐液位來(lái)體現(xiàn)的。

1 現(xiàn)狀

目前崗位人員在給水泵長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)下，通過(guò)控制給水調(diào)節(jié)閥開(kāi)度進(jìn)行補(bǔ)水。只要轉(zhuǎn)爐煉鋼，崗位就必須時(shí)刻操作給水調(diào)節(jié)閥維持水位在一定范圍內(nèi)。但水泵長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，耗電量大，泵損壞頻率高。同時(shí)轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程，是一個(gè)溫度巨變的過(guò)程，鍋爐內(nèi)是汽水混合物的沸騰狀態(tài)，且鍋爐內(nèi)壓力高低變化不定，檢測(cè)液位的儀表不能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)水位，崗位無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行補(bǔ)水，只能根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)水。這樣就造成了每個(gè)爐子必須有專(zhuān)人進(jìn)行補(bǔ)水。而且還需要有經(jīng)驗(yàn)的老師傅帶著學(xué)徒一起操作。這種補(bǔ)水方法及設(shè)備浪費(fèi)人力物力極其嚴(yán)重，影響了成本的運(yùn)營(yíng)。

2 新的補(bǔ)水方法

該方法是基于轉(zhuǎn)爐吹氧曲線(xiàn)，采用多變量分期段控制方式完成對(duì)汽包的自動(dòng)補(bǔ)水過(guò)程，根據(jù)吹氧曲線(xiàn)計(jì)算各段的給水量，并通過(guò)對(duì)蒸汽流量、液位、給水流量等參數(shù)組成整套控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)汽包的自動(dòng)補(bǔ)水。

具體方案介紹如下。

2.1 主要控制過(guò)程理論介紹

理念是根據(jù)吹氧過(guò)程進(jìn)行工藝分段，將總的蒸汽消耗量通過(guò)PLC計(jì)算公式換算成水的質(zhì)量，通過(guò)這個(gè)變量控制變頻和PLC系統(tǒng)為汽包進(jìn)行補(bǔ)水，并根據(jù)液位值進(jìn)行微調(diào)，使液位保持在設(shè)定值附近。為了保證補(bǔ)水流量的穩(wěn)定、精確，我們使用變頻閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，保證壓力一定的情況下，得到準(zhǔn)確的給水流量。當(dāng)然蒸汽流量的計(jì)算，我們不僅依靠理論計(jì)算其理論值，還要通過(guò)應(yīng)用自己的經(jīng)驗(yàn)值和自己的理論公式去模擬，驗(yàn)證真正的實(shí)際值，減小差距。在吹煉時(shí)期，液位會(huì)有很大的虛假液位，一般比實(shí)際液位要大，就這個(gè)問(wèn)題，我們通過(guò)汽包溫度、壓力、平衡器的液位做一個(gè)修正、對(duì)比，使其能夠做一個(gè)有力的參考液位。通過(guò)蒸汽質(zhì)量的計(jì)算、液位的比較，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行補(bǔ)水，采取實(shí)時(shí)和累積的雙調(diào)節(jié)修正，能夠完全在自動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)水位的穩(wěn)定。

工藝控制流程的實(shí)現(xiàn)如圖1所示。

2.2 工藝過(guò)程理論實(shí)現(xiàn)介紹

將轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的過(guò)程分為吹煉期和非吹煉期（平衡期）。吹煉期根據(jù)吹氧曲線(xiàn)我們將吹煉過(guò)程分為一期、二期、三期、四期。注包裝置工藝如圖2所示。

在正常的汽包吹煉期時(shí)，當(dāng)汽包內(nèi)壓力超過(guò)蒸汽回收壓力設(shè)定值P1時(shí)控制儀表1給余熱回收調(diào)節(jié)閥F1信號(hào)閥門(mén)開(kāi)啟，進(jìn)行余熱回收，同時(shí)通過(guò)各儀表測(cè)出蒸汽的流量Q1，壓力P1及溫度T1；當(dāng)汽包內(nèi)壓力超過(guò)放散設(shè)定壓力P2時(shí)控制儀表2給放散閥信號(hào)，閥門(mén)開(kāi)啟，開(kāi)始進(jìn)行放散，同時(shí)可以測(cè)出放散時(shí)蒸汽的流量Q2、壓力P2、溫度T2，并將所測(cè)出的各種參數(shù)傳給PLC，通過(guò)計(jì)算公式計(jì)算出汽包總的蒸汽消耗量，換算成水的質(zhì)量M，通過(guò)對(duì)M值的變化趨勢(shì)的檢測(cè)控制補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥給汽包進(jìn)行補(bǔ)水，通過(guò)補(bǔ)水流量計(jì)測(cè)得的流量M3與M進(jìn)行比較快速給汽包進(jìn)行補(bǔ)水從而保證一定的水位。在對(duì)蒸汽質(zhì)量的計(jì)算上我們進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)值的修整，從而保證質(zhì)量計(jì)算的準(zhǔn)確性。同時(shí)我們采用時(shí)間段對(duì)蒸汽質(zhì)量不停計(jì)算，得到其與給水量的偏差，適當(dāng)調(diào)整給水閥的開(kāi)度，保證進(jìn)水質(zhì)量與蒸汽質(zhì)量平衡。然后我們通過(guò)變頻器控制水泵電機(jī)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確補(bǔ)水。當(dāng)吹煉結(jié)束后汽包內(nèi)水位將會(huì)進(jìn)入一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)期，此時(shí)的水位與設(shè)定水位值進(jìn)行比較得出偏差，再對(duì)補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行微調(diào)使水位保持在設(shè)定值附近，假如液位高于設(shè)定值系統(tǒng)將此次超出的水量通過(guò)PLC控制程序自動(dòng)加入下一次的吹煉過(guò)程中，保持汽包液位的穩(wěn)定。

3 實(shí)際效果

在吹煉期的4個(gè)過(guò)程中，我們根據(jù)吹氧量的反應(yīng)劇烈程度、產(chǎn)生的熱量不同，進(jìn)行給水量的實(shí)時(shí)修正，這樣就可以真正保證汽包水位的穩(wěn)定性。該方法所需設(shè)備簡(jiǎn)單，PLC控制系統(tǒng)、變頻調(diào)試系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐冶煉工藝信號(hào)參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)全套過(guò)程，安全可靠。

參考文獻(xiàn)

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