淺議寶鋼轉(zhuǎn)爐放散塔的基本原理、構(gòu)造及故障處理

摘 要：本文詳細(xì)介紹了寶鋼煉鋼廠轉(zhuǎn)爐放散塔的主要功能和主要構(gòu)造，以及主要故障和處理方法，可以為現(xiàn)場使用維護(hù)人員提供幫助和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：放散塔；環(huán)管；故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.001

1 概述

高爐鐵水在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中會產(chǎn)生的大量的煤氣，這種煤氣叫做轉(zhuǎn)爐煤氣。冶煉過程中的轉(zhuǎn)爐煤氣一般有兩種去向，合格的轉(zhuǎn)爐煤氣可以作為二次能源再次利用，一般會送至能中的專用轉(zhuǎn)爐煤氣柜集中儲存，而對于不合格或者需要緊急放散的煤氣則需通過放散塔燃燒放散，因此放散塔系統(tǒng)設(shè)施是轉(zhuǎn)爐冶煉系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)。

2 放散塔的基本原理

轉(zhuǎn)爐煙氣放散塔的功能是將轉(zhuǎn)爐吹煉過程中產(chǎn)生的不合格或者緊急放散的煤氣在放散塔點燃后排入到大氣，以減少轉(zhuǎn)爐煤氣對大氣的污染，更重要的是防止發(fā)生人員中毒的事故。放散塔頂部最高高度為80米，在放散塔燃燒頭內(nèi)的煙氣排出口周邊均勻分布3個點火頭引燃連續(xù)供給的焦?fàn)t煤氣，從而達(dá)到“常明火”，火焰熄滅與否由安裝在3個點火頭旁邊的熱電偶監(jiān)控，熱電偶的溫度值直接與轉(zhuǎn)爐中央控制系統(tǒng)聯(lián)鎖，是轉(zhuǎn)爐正常冶煉必要條件之一。在轉(zhuǎn)爐冶煉前，3個熱電偶溫度值中必須至少有兩個達(dá)到設(shè)定的180攝氏度轉(zhuǎn)爐才可以進(jìn)行冶煉，否則轉(zhuǎn)爐不能吹煉。放散塔在轉(zhuǎn)爐冶煉系統(tǒng)中的位置如下圖1。

3 放散塔的主要構(gòu)造

整個放散塔系統(tǒng)設(shè)備主要由放散塔主體結(jié)構(gòu)及環(huán)形燒嘴、控制屏和PLC系統(tǒng)、點火控制系統(tǒng)、氮氣引射裝置、焦?fàn)t煤氣管道和過濾器以及其他輔助裝置等組成，如轉(zhuǎn)爐中控與現(xiàn)場PLC控制連接點，現(xiàn)場操作盤箱，氮氣焦?fàn)t煤氣壓力檢測裝置，避雷針裝置等。

3.1 放散塔主體結(jié)構(gòu)及環(huán)形燒嘴

轉(zhuǎn)爐煙氣放散塔總高度為80米，為鋼結(jié)構(gòu)形式，采用環(huán)形斜梯、斜梯護(hù)欄符合安全要求，便于相關(guān)人員檢查維護(hù)。在放散塔頂部緊貼其出口處，采用寬度為540mm、厚度為10mm的環(huán)形板，上面均勻分布40個直徑為6mm、45度倒角的燒嘴，每個燒嘴都配一根直徑22*3、長390MM的直管與底下一根直徑60*3的煤氣管連接。環(huán)形燒嘴的作用是保障焦?fàn)t煤氣均勻連續(xù)噴射到三個長明燈，組成一個環(huán)形的焦?fàn)t煤氣發(fā)射系統(tǒng)，這樣萬一只有一個長明燈能點著火，環(huán)形管的焦?fàn)t煤氣也會把其他長明燈引燃，這樣就保障了點火系統(tǒng)的安全可靠與高效。放散塔主體構(gòu)造和環(huán)形燒嘴如下圖2。

3.2 控制屏和PLC系統(tǒng)

放散塔底部的點火控制屏為掛壁式，主控器件采用西門子200系列的PLC?？刂破量蛇x擇自動和手動兩種點火方式。在自動方式時無需放散信號自動進(jìn)行點火等操作，并可通過旋鈕開關(guān)選擇是否需要長明。也可以由操作者在控制屏上手動進(jìn)行點火等操作?？刂破撂庍€設(shè)置了放散塔溫度顯示，可以為安裝檢修調(diào)試時提供方便。

3.3 點火系統(tǒng)

點火系統(tǒng)由點火變壓器、點火頭、熱電偶以及高壓點火電纜組成。點火變壓器的主要參數(shù)為輸入電源：AC220V±10% ，輸出電壓：7500V，打火方式：電弧，拉弧間距：≤7.5mm，具有高效可靠的放電性能。點火頭主要由采用高溫鎳基材料氧化鋁陶瓷制作，發(fā)弧電極（正極）直徑為Φ4～7，開槽螺紋帽（負(fù)極）直徑Φ34×6 或Φ28×2，拉弧間距調(diào)整在 3～4mm并用定位螺釘鎖緊。熱電偶采用K型，WRNK-024；L=24m；直徑為6mm測量范圍為0-1100℃，熱電偶需要長期在高溫下烘烤，因此性能要求較高。高壓點火電纜導(dǎo)體中單線最大直徑為0.25mm，絕緣材料為IE2（硅橡膠），絕緣厚度標(biāo)準(zhǔn)值 3.2±0.1mm。

3.4 氮氣引射裝置

氮氣引射裝置的管道在60米高度處接入放散塔，轉(zhuǎn)爐吹煉時，一旦LT系統(tǒng)的主引風(fēng)機(jī)發(fā)生故障停機(jī)，氮氣引射裝置將自動投入，向放散塔內(nèi)噴入氮氣，從而誘導(dǎo)滯留在主煤氣管網(wǎng)內(nèi)的煤氣從放散塔頂端排入大氣，清除管道內(nèi)殘留煤氣，從而保障人員的安全。氮氣引射裝置相關(guān)參數(shù)如下：抽吸流量： 250，000 m3/h，抽吸壓力：0.103Mpa， 氮氣流量：49，380 Nm3。氮氣引射比較關(guān)鍵，日常定修時要調(diào)試，肯是否能引射成功，確保安全。

3.5 焦?fàn)t煤氣管道及過濾器裝置

常明火所需的燃料為焦?fàn)t煤氣，焦?fàn)t煤氣直接來至于能環(huán)部的總管網(wǎng)。焦?fàn)t煤氣進(jìn)入放散塔系統(tǒng)時會經(jīng)過兩個過濾器，以防止由于煤焦油而堵塞。過濾芯后面還設(shè)有焦?fàn)t煤氣壓力檢測裝置，以便隨時監(jiān)控管網(wǎng)的壓力。過濾器后面的焦?fàn)t煤氣管道會接入氮氣，主要用于檢修管時置換管道中殘余的焦?fàn)t煤氣，以確保檢修人員的安全。

4 常見故障以及處理方式

4.1 放散塔點火點不著

放散塔點火不著的原因很多，可能的原因及處理方式如下：

（1）點火變壓器壞而造成無法點火，主要是更換專用保險絲即可，該保險絲屬于易耗品，機(jī)旁應(yīng)適當(dāng)放置一定量的備件，以備不時之需；

（2）高壓電纜斷線或破損，導(dǎo)致高壓電達(dá)不到點火頭或在其他地方放電而點不著火，需重現(xiàn)檢查線路，確保無斷線和破損點；（3）點火頭發(fā)弧電極（正極）與 開槽螺紋帽（負(fù)極）拉弧間距太大，打不著火，可以適當(dāng)調(diào)整它們之間的間距在 3～4mm然后用定位螺釘鎖緊；（4）點火桿極間短路或接地不好而不發(fā)弧會造成點火變壓器損壞，發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)立即關(guān)閉點火變壓器電源并及時查找故障點；（5）放電極在火焰中使用會造成積碳而造成打火困難，可卸下開槽螺紋帽，對電極頭部進(jìn)行清洗，如經(jīng)過清洗電極、調(diào)整拉弧間距或高溫烘烤點火頭仍然不發(fā)弧則作報廢處理；（6）高壓電纜斷路、電纜絕緣層破損會造成點火變壓器損壞，發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)立即關(guān)閉點火變壓器電源并及時處理故障點；（7）焦?fàn)t煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)入口至放散塔頂部環(huán)管有堵塞，由于焦?fàn)t煤氣含有焦油，極易造成0米-80米平臺直徑為60mm管道堵塞，因此在焦?fàn)t煤氣入口處加裝了過濾器，需一個定修周期對過濾芯進(jìn)行清洗。此外，頂部環(huán)管由于在最末端，管道細(xì)，灰塵多也容易堵塞，因此一個爐修應(yīng)該對環(huán)管割開進(jìn)行清洗。此外，焦?fàn)t煤氣總管網(wǎng)的壓力波動也容易引起熄火，因此，需要生產(chǎn)操作人員時刻關(guān)注放散塔溫度的狀態(tài)，以確保安全。

4.2 熱電偶溫度顯示不準(zhǔn)

在轉(zhuǎn)爐中控室可以通過遠(yuǎn)程攝像頭直接觀察到放散塔是否點著火，但是會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)檢測熱電偶的溫度偏低而達(dá)不到轉(zhuǎn)爐冶煉條件的情況?？赡艿脑蚣疤幚矸绞饺缦拢?/p>

（1）熱電偶檢測點位置偏移，由于長時間振動和風(fēng)速大而導(dǎo)致熱電偶位置偏移大，導(dǎo)致檢測不到火焰溫度。處理的方法是爬上放散塔頂部重新矯正熱電偶位置；（2）K型熱電偶的補(bǔ)償導(dǎo)線由于長期在高溫處烘烤而造成表面破損，使補(bǔ)償導(dǎo)線短路，而使熱電偶檢測的溫度顯示為補(bǔ)償導(dǎo)線短路處的溫度，而造成溫度檢測偏低，處理方法是檢查補(bǔ)償導(dǎo)線情況，確保不破損和短路，并做好隔熱措施；（3）熱電偶保護(hù)管阻熱，熱電偶使用長時間后，表面灰塵等其他雜物越積越多，會造成熱阻增加，阻礙熱的傳導(dǎo)，這時溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應(yīng)保持熱電偶保護(hù)管外部的清潔，以減小誤差；（4）信號線接入PLC柜內(nèi)接地不良。由于熱電偶出來信號是毫伏級，因此很容易在傳到PLC時受到干擾，此類故障容易造成電荷在現(xiàn)場信號線上積累，引起信號漂移或晃動。由于該故障點比較難以查找，通常的處理方法是解開信號線，對其進(jìn)行放電處理；（5）溫度輸入信號經(jīng)隔離器后故障，反映在操作控制站上的溫度值信號異常，轉(zhuǎn)爐無冶煉條件，可以更換隔離器后再作矯正；（6）高能點火變壓器的高頻信號會對熱電偶溫度信號產(chǎn)生干擾，從而導(dǎo)致溫度檢測異常，因此需對高壓電纜和其它控制電纜分別用穿線管進(jìn)行保護(hù)，并分別接地。

5 結(jié)束語

為避免放散塔火炬燃燒時的高溫?fù)p壞熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線和高壓電纜，對暴露在高溫區(qū)域的電纜要采取隔熱措施。高能點火變壓器屬于短時工作制電器，每次點火時間最好不要超過10秒鐘，兩次點火之間需間隔 40-50秒，否則長時間點火可能會導(dǎo)致點火變壓器損壞。此外，由于放散塔較高，每次檢修不太方便，因此對于放散塔日常的檢修需制定好周期的計劃，以確保該設(shè)備的穩(wěn)定可靠。

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作者簡介：張志龍（1982-），男，湖北人，學(xué)士，工程師，研究方向：電儀設(shè)備管理。