淺談鋼渣熱悶中蒸汽溫度的監(jiān)控與常見(jiàn)問(wèn)題

趙泗泓

摘要：隨著鋼產(chǎn)量不斷提高，鋼渣的生產(chǎn)量日趨擴(kuò)大，鋼渣熱悶工藝作為一種先進(jìn)的鋼渣處理技術(shù)，得到很好地發(fā)展和推廣。本文介紹了鋼渣熱悶處理的工藝流程、原理，并介紹了鉑電阻在鋼渣熱悶處理中的有效應(yīng)用及鉑電阻在使用過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題和解決方法。

關(guān)鍵詞：鋼渣熱悶;蒸汽溫度;鉑電阻

鋼渣處理工藝不斷向前發(fā)展，各種處理工藝均有各自不同的技術(shù)特點(diǎn)，目前鋼渣處理的工藝主要有熱潑法、盤(pán)潑法、熱悶法、風(fēng)淬法、水淬法等。其中鋼渣熱悶工藝因其具有能處理各種鋼渣，處理周期較短，鋼渣級(jí)配好、穩(wěn)定性高、活性高，渣鋼分離效果好，金屬回收率高等特點(diǎn)，且滿足日益提高的環(huán)保要求，已逐漸成為發(fā)展趨勢(shì)之一。

一、鋼渣熱悶工藝流程和工藝原理

（一）鋼渣熱悶工藝流程

將300℃～1500℃的轉(zhuǎn)爐鋼渣裝入渣罐，由火車(chē)運(yùn)至鋼渣熱悶處理生產(chǎn)線，用75t/45t天車(chē)將鋼渣翻入熱悶池，由裝配松渣器的挖掘機(jī)進(jìn)行搗碎、攪拌，熱悶池裝入三分之二后蓋熱悶蓋，由中控室控制打水，產(chǎn)生蒸汽對(duì)鋼渣進(jìn)行消解處理，10～12小時(shí)后停止打水，靜停2～4小時(shí)后，熱悶池內(nèi)溫度降至60℃以下后開(kāi)蓋，用挖掘機(jī)將原渣運(yùn)至磁選振動(dòng)篩，由膠帶機(jī)送至破碎、篩分、磁選、提純加工生產(chǎn)線。

（二）鋼渣熱悶工藝原理

熱悶過(guò)程發(fā)生如下物理、化學(xué)作用：

（1）鋼渣急冷碎裂，熱悶打水階段。高溫渣在大量水的作用下，由于急速降溫產(chǎn)生巨大的溫度應(yīng)力使鋼渣碎裂。

（2）汽蒸，停止噴水階段。高溫渣在遇到水時(shí)產(chǎn)生大量過(guò)飽和蒸汽，溫度在105℃以上，壓力在0.24KPa以上，并向碎裂的鋼渣縫隙內(nèi)擴(kuò)散滲透，使鋼渣處于飽和蒸汽環(huán)境中，繼續(xù)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，使鋼渣疏松。

（3）熱悶停止噴水階段，蒸汽和游離氧化鈣（f-CaO）、游離氧化鎂（f-MgO）的化學(xué)反應(yīng)。鋼渣在飽和水蒸汽的環(huán)境下f-CaO，f-MgO與水起下列反應(yīng)：

CaO + H2O → Ca（OH）2 體積膨脹98%

MgO + H2O → Mg（OH）2? ? ? ? ?體積膨脹148%

由于上述物理化學(xué)作用同時(shí)在675℃時(shí)，硅酸鹽進(jìn)行分解，體積也會(huì)膨脹。使鋼渣粉化，消除了鋼渣不穩(wěn)定性，渣和鋼自然分離。

二、蒸汽溫度的測(cè)量與監(jiān)控

由鋼渣熱悶工藝原理可以看出，蒸汽是鋼和渣自然分離的關(guān)鍵所在，控制好蒸汽的溫度，就能控制好打水量，好的水流量曲線，保證了熱悶池內(nèi)溫度的恒定，是鋼渣成功分離的必要條件。根據(jù)實(shí)際工況條件，選用PT100鉑電阻來(lái)測(cè)量蒸汽溫度。PT100是鉑電阻，PT后的100即表示它在0℃時(shí)阻值為100Ω，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變，在100℃時(shí)它的阻值約為138.5Ω。

鉑電阻是把溫度變化轉(zhuǎn)換為電阻值變化的一次元件，通常需要把電阻信號(hào)通過(guò)引線傳遞到計(jì)算機(jī)控制裝置或者其它一次儀表上。為應(yīng)對(duì)可能存在的突發(fā)情況，實(shí)際中采取了兩套控制系統(tǒng)互補(bǔ)的方式，一是中央控制室PLC監(jiān)控排氣溫度，同時(shí)控制打水量;二是電阻信號(hào)通過(guò)引線連接現(xiàn)場(chǎng)儀表室一次儀表上。日常中以PLC控制為主，儀表室一次儀表為備用操作，這樣既便于崗位工遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，又保證突發(fā)情況下，可現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制打水，確保悶渣正常進(jìn)行。

三、蒸汽溫度監(jiān)控的常見(jiàn)問(wèn)題及解決

鉑電阻安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)排氣管道上，與中央控制室之間存在一定的距離，因此熱電阻的引線對(duì)測(cè)量結(jié)果會(huì)有較大的影響。因此采用“三線制”的引線接線方式，既在熱電阻的根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線，這種方式與電橋配套使用，可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過(guò)程控制中最常用的。另外由于引線敷設(shè)需穿越環(huán)境潮濕、高溫、堿性腐蝕的地下管廊，引線老化加劇，容易短路打鐵，影響溫度測(cè)量，且管廊內(nèi)部電纜、管路眾多，容易對(duì)引線信號(hào)造成干擾，因此特采取了外套蛇皮管的方式，保證測(cè)量精度的同時(shí)，還提升了引線的抗拉耐磨性，延長(zhǎng)了使用壽命。

在實(shí)際監(jiān)控中，時(shí)長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)測(cè)量數(shù)值突然為0和數(shù)值長(zhǎng)時(shí)間保持不變的問(wèn)題，再排除管道阻塞等情況后，把問(wèn)題鎖定在了鉑電阻本身。鉑電阻所在的排氣管道，處于地面以下檢修井內(nèi)，容易受雨水侵襲，鉑電阻接線密封圈長(zhǎng)期高溫老化，封閉不嚴(yán)，電阻感溫元件及引線遇水后發(fā)生短路，導(dǎo)致鉑電阻本身?yè)p壞。為避免鉑電阻感溫元件及引線遇水，可改用鎧裝鉑電阻，鎧裝鉑電阻是將鉑電阻感溫元件焊上引線組裝在一端封閉的金屬管或陶瓷管內(nèi)，再安裝上接線盒而成。相對(duì)于普通型鉑電阻，具有測(cè)量滯后性小、機(jī)械性能好、耐振、抗沖擊等特點(diǎn)，這樣即使鉑電阻外金屬護(hù)套進(jìn)水，也保證感溫元件和引線接觸不到水，確保鉑電阻正常使用。

在鉑電阻的初期使用中，測(cè)量數(shù)據(jù)峰值經(jīng)常不高于100℃。為判斷測(cè)量結(jié)果是否準(zhǔn)確，我們使用ZX25α型實(shí)驗(yàn)室直流電阻器對(duì)鉑電阻進(jìn)行測(cè)量。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Pt100鉑電阻特性曲線比對(duì)后，排除了鉑電阻自身的質(zhì)量問(wèn)題。再確定引線連接良好后，我們對(duì)鉑電阻的初始選型產(chǎn)生了懷疑。排氣管道直徑為DN700，插入方式為直插。鉑電阻初始選型為WZP-230 Pt100 200/50mm，插入管道深度為50mm，插入深度嚴(yán)重不足，測(cè)量溫度不能正確反應(yīng)管道內(nèi)實(shí)際溫度。根據(jù)HG/T 21581-95（HK01）溫度測(cè)量元件安裝圖冊(cè)的規(guī)范要求，插入深度要超過(guò)管道中心線5～15mm，由于600mm以上的管道，中心400mm直徑范圍內(nèi)的溫度場(chǎng)變化不是很大，為滿足生產(chǎn)工藝測(cè)溫要求，改選為WZP-230 Pt100 500/350mm鉑電阻，改型后的測(cè)量溫度峰值可達(dá)150℃以上，符合實(shí)際情況。

四、結(jié)束語(yǔ)

在鋼渣熱悶處理工藝中，鉑電阻實(shí)現(xiàn)了對(duì)排氣溫度、回水溫度的有效監(jiān)測(cè)，保證了鋼渣熱悶的高效粉化，對(duì)鉑電阻選型、安裝、校對(duì)等方面的研究，為正確測(cè)量反饋量提供了理論基礎(chǔ)，對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中常見(jiàn)的故障提出了解決方案，為日后的工藝改造和產(chǎn)能升級(jí)提供了技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]李欣.鋼渣處理工藝的技術(shù)特點(diǎn)與應(yīng)用選擇[J].四川冶金2011，33（5）.

[2]賀世雄.淺談鋼渣熱悶處理工藝及熱悶效果的提高[J].管理與財(cái)富，2009（5）.