解決高爐本體熱負荷運行安全風險措施

段賢杰 宋純東

中圖分類號：R254 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0377-01

引言

1 高爐冷卻壁及水溫差檢測一直是高爐生產(chǎn)上的難題，過高的冷卻壁熱負荷容易燒毀冷卻壁，局部冷卻壁熱負荷高還會造成爐況的不穩(wěn)定，崩料、滑料多，使高爐煤氣利用率降低，燃料比上升，難以取得良好的經(jīng)濟指標和經(jīng)濟效益。水管通過高爐冷卻水系統(tǒng)水溫差的測量可以監(jiān)測到高爐冷卻壁的熱交換過程和高爐爐體侵蝕情況，對保證高爐安全生產(chǎn)、延長高爐使用壽命有著重要指導意義。

2 高爐現(xiàn)狀：

新區(qū)A高爐本體的冷卻壁熱負荷計算的溫差數(shù)據(jù)是各個區(qū)的出水溫度減去總管的進水溫度。實際上，爐底的進水有兩根進水，進入爐底環(huán)管混合后分4根進水供應4個區(qū)的冷卻壁。在測量時發(fā)現(xiàn)，兩根進水管子的溫差最大到4℃。因混合不均勻，導致1，4區(qū)冷卻壁進水溫度偏低，2，3區(qū)供水方向的進水溫度偏高的現(xiàn)象。而進水總管的溫度測點在1，4區(qū)方向的進水管道出口上。當出現(xiàn)爐墻一個區(qū)熱負荷增加到30000MJ/h時，兩個進水管道進水溫度差別4℃，2.3區(qū)的溫差出現(xiàn)增加的假象，導致熱負荷的計算和判斷出現(xiàn)偏差，對爐況判斷造成假象。

綜上所述：新區(qū)高爐小套迫切需要安裝高精度的流量計進行改造，以滿足高爐安全生產(chǎn)。

3 方案制定及優(yōu)化：

整個監(jiān)測方案包括檢測冷卻水流量及溫度數(shù)據(jù)、檢測爐襯厚度數(shù)據(jù)、根據(jù)爐墻傳熱數(shù)學模型構建爐溫在線檢測模型，并將爐溫在線檢測模型嵌入上位機系統(tǒng)。根據(jù)熱負荷數(shù)據(jù)以及爐襯厚度數(shù)據(jù)，通過爐溫在線檢測模型計算得到爐溫。利用該方法實現(xiàn)了高爐爐溫實時在線的檢測。對于提高高爐的生產(chǎn)效率，確保高爐的爐況穩(wěn)定順行，有重大意義。同時相比其他在線檢測手段更加可靠，成本低。

根據(jù)生產(chǎn)及設備現(xiàn)狀，從爐底進水到冷卻壁進水來看，安裝熱電偶的位置制定三種方案：

方案1：選點為冷卻壁4個區(qū)的進水支管上。

優(yōu)點：安裝方便，可隨時實施；

缺點：在氣溫下降時會出現(xiàn)散熱，溫度下降的問題，影響精度。

方案2：選4點為冷卻壁4個區(qū)的進水總管的排污閥上，排污閥為DN50的正二通球閥，利用檢修時間，將悶板上焊接上熱電偶的安裝絲口，帶上后，旋開閥門，插入熱電偶到指定深度，旋緊背帽。將數(shù)據(jù)引導到計算機，作為4個區(qū)的溫度采集點使用。

方案3：選1點為冷卻壁2，3區(qū)的進水總管的排污閥上，排污閥為DN50的正二通球閥，利用檢修時間，將悶板上焊接上熱電偶的安裝絲口，帶上后，旋開閥門，插入熱電偶到指定深度，旋緊背帽。將數(shù)據(jù)引導到計算機，作為2，3區(qū)的進水溫度采集點使用。

綜合比較， 實施第3種方案目前可解決高爐本體熱負荷的計算和判斷出現(xiàn)偏差問題，同時改造費用較低。

4 方案實施：

4.1 方案確定內(nèi)容：

在冷卻壁的進水口和出水口分別安裝水溫及流量檢測傳感器，將水溫及流量數(shù)據(jù)傳入上位機，根據(jù)水溫差及流量計算得到冷卻壁熱負荷；

在爐墻內(nèi)埋入測桿作為傳播介質，在測桿的冷端安裝壓電晶體探頭，利用超聲波測距法測出桿長，從而計算出爐襯厚度，并將爐襯厚度數(shù)據(jù)傳入上位機；

以冷卻壁熱負荷及爐襯厚度作為已知量，建立高爐爐墻傳熱過程數(shù)學模型，計算不同爐襯厚度和熱負荷工況下的爐墻傳熱過程，提取爐襯內(nèi)部各點的溫度數(shù)據(jù)、熱負荷數(shù)據(jù)以及爐襯厚度數(shù)據(jù)；

根據(jù)得到的爐溫與熱負荷、爐襯厚度組成的多組數(shù)據(jù)，分析爐溫與熱負荷、爐襯厚度之間的關系，構建爐溫在線檢測模型。

4.2 施工流程

前期與生產(chǎn)方確認，達到工作條件方可作業(yè)。

4.2.1 安裝步驟如下：

1.前期準備：A 電工工具 2套 B.萬用表 1塊 C.煤氣報警儀2部D.對講機2部 E.搖表 1臺 F .絕緣膠布10卷 G.負荷線60米 H 鉗形電流表1臺 I.安全帶4條

2.填票，三方確認，人員將工器具材料備至現(xiàn)場，選取合適的法蘭和包覆墊圈及緊固件件。

3.對爐底北場進水排污閥排污休風后再次排污，將熱電偶背帽等配套絲口件焊接到悶板上；

4.降水壓后，將熱電偶插入，旋上背帽，活動電偶后將熱電偶插到規(guī)定深度，.旋緊背帽壓緊悶板，旋開閥門；

5.在冷卻壁的進水口和出水口分別安裝水溫及流量檢測傳感器；

6.敷設電纜，接線調試：敷設線纜前應與點檢事先確認好線纜路由走向；

7.各種設備聯(lián)線后將信號傳到中控室給數(shù)學模型提供基礎數(shù)據(jù)；

5 安全措施

項目涉及到中毒和窒息、高空墜落、觸電.其他傷害等危險源作業(yè)，及工藝設備安全措施

5.1 施工單位預先辦理好各類票據(jù)，三方確認后開始施工；

5.2 施工人員勞保穿戴整齊；

5.3 施工人員攜帶好煤氣報警儀，時刻關注煤氣濃度，高于160PPM以上馬上撤離，通知生產(chǎn)方提供安全方案。

5.4 行走安全路線，上下樓梯，扶好扶手，工作現(xiàn)場及時清理。高處作業(yè)佩戴安全帶，高掛低用使用前檢查，掛靠點穩(wěn)固。聯(lián)?；ケ５轿?。

5.5 做好電氣作業(yè)安全措施，停電.驗電.掛牌.三方確認制。使用合格工具

5.6 確認工藝設備安全措施到位，符合作業(yè)條件，方可施工作業(yè)。

危險源辨識和應對處理措施：

6 實施效果

改造后在三個高爐上使用，從運行狀況來看，現(xiàn)場使用效果較好。能夠及時發(fā)現(xiàn)熱負荷及水溫差超值變化，方便及時采取護爐措施，對監(jiān)理合理的高爐熱制度，預防爐缸燒穿、爆炸等重大事故，延長高爐使用壽命具有重要意義。

參考文獻

[1]成蘭伯 高爐煉鐵工藝及計算冶金工業(yè)出版社1999：110