高爐沖渣系統技術改造

竇秀江

（天津天鐵集團煉鐵廠自動化車間，河北涉縣056404）

高爐沖渣系統技術改造

竇秀江

（天津天鐵集團煉鐵廠自動化車間，河北涉縣056404）

隨著高爐出渣量的增加，浮渣在沖渣系統水泵入口處沉積，致使沖渣水泵的流量減小，影響高爐沖渣系統的正常運行。對高爐沖渣系統進行技術改造，在水泵入口處管道增加連通，沖渣水主管道增設泄壓閥，應用了變頻技術。改造后的沖渣系統投入運行后，各項設備均運轉正常，降低了設備故障率和工人勞動強度，節約了電能，降低了生產成本，取得了較高的經濟效益。

沖渣；變頻器；節能；改造

1 引言

第一煉鐵廠高爐沖渣系統采用底濾法渣處理工藝，4座高爐配有兩套沖渣系統，北沖渣系統承擔1#、2#兩座高爐的沖渣任務，南沖渣系統承擔3#、4#兩座高爐的沖渣任務。

2 存在問題

高爐沖渣系統配備的沖渣水泵為清水泵，每座高爐配備3臺水泵，一用兩備。由于高爐出渣量的增加，現有沖渣過濾系統的負荷越來越重，導致少量來不及過濾的浮渣在水泵的入口處沉積，致使沖渣水泵的流量減小，直接影響到高爐沖渣系統的正常工作。沖渣水泵流量的減小，一是造成高爐渣量大時沖不動，沖渣槽出現堵渣、溢水，被迫改走干渣；二是必須啟用2臺水泵運行，而2臺水泵運行時，由于水泵入口處水量小，沖渣水一抽即空，整個沖渣主管道產生氣蝕震動，造成管道支架晃動，基礎松動開裂，增加安全隱患；三是啟用2臺水泵運行時，實際水量無法用完，造成電能損耗增加，同時對設備影響較大，水泵、電機故障率居高不下。針對這種情況，煉鐵廠決定對高爐沖渣系統進行技術改造。

3 技術原理

高爐沖渣系統技術改造的目的主要是解決沖渣水流量小。兩臺水泵運行時，沖渣主管道產生氣蝕震動，電耗及設備故障率高的問題。通過對第一煉鐵廠高爐沖渣系統詳細的調查分析，決定對沖渣主管道進行工藝技術改造，解決沖渣主管道產生氣蝕震動的問題。沖渣主管道產生氣蝕震動的原因是水泵入口處水量小，沖渣水一抽即空，整個沖渣主管道產生氣蝕進而震動。因此，增加水泵入口處水量，消除沖渣主管道產生的氣蝕，是解決沖渣主管道產生氣蝕震動的有效途徑。對沖渣系統設備故障率及電耗高的問題，決定將現有清水泵改造為耐磨損、耐腐蝕的渣漿泵。由于渣漿泵過流部件材質采用高鉻耐磨合金鑄鐵，泵體采用球墨鑄鐵，密封形式為付葉輪加填料，具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、壽命長的特點，能夠適應沖渣水腐蝕嚴重、顆粒物多及水溫高的工況。對電氣系統進行改造，采用先進的變頻技術進行控制。現沖渣系統水泵電機使用的都是開關、接觸器直接啟動的控制方式，該控制方式啟動電流非常大，可達到電機額定電流的2．5～4倍，開關、接觸器經常因大電流而燒壞，同時造成電機振動、發熱，經常燒電機。特別是雙泵運行的過程中，電能損耗巨大，水泵故障率高。采用先進的變頻技術，利用變頻器頻率、速度可進行無極調節的特點，實現對沖渣泵平滑啟動、停止進行控制，使各臺水泵運行在適當的速度內，特別是雙泵運行時，不用滿負荷運行，可以根據渣量大小，適時調整頻率，達到節約電能的目的。

4 技術措施

4.1 水泵入口處管道增加連通

由于高爐出渣量的增加，沖渣所用水量比原來增大，高爐沖渣時，一臺水泵流量不夠用需啟用2臺水泵，2臺水泵運行時流量大而入口處水量由于沉渣淤積而供應不及時，造成水泵運行時整個沖渣主管道震動甚至開裂，原有支架跟著晃動，水泥基礎松動。針對這種情況，煉鐵廠決定將6臺水泵入口處管道在距地面1．5 m處相互連通起來，將水泵入口處的水量進行共享，解決了入口處沖渣水流量小的缺陷。

4.2 沖渣水主管道增設泄壓閥

由于沉渣淤積入口處水量不及補充，2臺水泵運行時易造成空抽，造成水泵運行時整個沖渣主管道產生氣蝕，噪音特別大，同時管道也隨之顫動。針對這一現象，在沖渣水主管道頂部開一個?250 mm的孔增設泄壓閥進行泄壓，同時用管道將泄壓閥和沖渣槽連接起來，以防沖渣水外溢，通過以上措施成功解決了沖渣主管道氣蝕現象。

4.3 變頻技術的應用

原北沖渣系統6臺水泵均未采用變頻器，各臺水泵電機使用的都是開關、接觸器直接啟動的控制方式，該控制方式啟動電流非常大，可達到電機額定電流的2．5～4倍，開關、接觸器經常因大電流而燒壞，同時造成電機振動、發熱。沖渣泵啟動、停止時振動大，噪聲大。在水泵啟動和運行過程中，特別是雙泵運行的過程中，電能損耗巨大，同時對水泵電機影響較大，水泵故障率高，經常燒電機。現北沖渣系統采用先進的變頻技術，選用了ABB變頻器。ABB變頻器功能齊全，設定調試直觀方便，故障、報警設定查看方便，非常適合泵房使用，具有以下優點：（1）帶有OP1S控制面板，功能鍵齊全、操作方便，幾乎所有的控制、設定、調試、操作、運行狀態的查看等都可在控制面板上實現。（2）功能齊全，能夠對電機數據進行制動或手動辨識，以便準確的測定電機各項參數，保證了變頻器對電機的精確控制。控制接口豐富，可以很方便的實現對變頻器啟停控制、運行狀態的反饋（報警、故障指示）、運行電流頻率的反饋等。（3）通過控制面板可實現運行顯示和編程狀態的切換。可以實現本地和遠程狀態的切換，當上位機出現故障、不能控制變頻器時，可以立即通過控制面板切換為LOCOL控制方式，這樣從面板上就能實現水泵的啟動、停止、頻率給定，增加了供水的可靠性。（4）提供多種用戶宏程序（如工廠宏、PID控制宏、轉矩控制宏、時序控制宏等），可實現大部分控制功能；第一煉鐵廠可以根據現場工況選擇合適的宏程序，對于較為復雜的應用，可以利用這些功能塊自由組合連接，來實現控制。（5）保護功能完善，提供了堵轉、欠載、電機缺項、電機線纜接地、過流、過壓、欠壓、電機過熱等保護功能，可以根據實際需要進行選擇，來實現對變頻器和電機的保護。（6）提供了參數和程序存儲功能，可利用控制面板對程序和參數進行上裝和下傳。當使用多臺變頻器時，只需調整好其中一臺，其余的就可以通過上裝和下傳功能實現程序和參數的設定，而不需一一進行調試。改造后1年多以來，北沖渣各臺水泵的啟動和運行電流被限定在了220 A左右，使水泵的啟動、運行、停止非常平滑穩定，減輕了對電網的沖擊，同時節約了電能。

4.4 變頻技術的應用

將北沖渣各臺水泵的啟動和運行電流限定在了220 A左右，使水泵的啟動、運行、停止非常平滑穩定，減輕了對電網的沖擊，同時節約了大量的電能，取得了較大的經濟效益。

5 生產效果

北沖渣系統改造成功投入運行后，取得了顯著的效果，表現在以下方面：

5.1 沖渣水量供應明顯改善

北沖渣系統改造前由于單個水泵入口處水量小，沖渣水一抽即空，高爐渣大時由于水量小沖不動渣，沖渣槽出現堵渣、溢水現象。6臺水泵入口處管道在相應位置相互連通起來后，實現了水泵入口處的水量進行共享，解決了入口處沖渣水流量小的缺陷，而且由于現在采用兩用一備的運行方式，流量比改造前增加376 m3，沖渣特別順暢，堵渣、溢水現象徹底解決，確保了1#、2#高爐的正常生產。

5．2 沖渣主管道振動、開裂現象消失，消除安全隱患

將6臺水泵入口處管道在相應位置相互連通，同時在沖渣水主管道沖渣槽上方開孔安裝截止閥和管道進行泄壓后，即使兩臺水泵同時開啟，沖渣主管道也沒有振動、開裂現象，徹底消除了重大安全隱患。

5.3 變頻技術節約電能，降低生產成本

由于高爐產量的增加，渣量也相應增長，原一用兩備模式已不適應現有生產條件，高爐沖渣時往往需要同時啟用兩臺水泵，而實際水量用不了那么多，造成大量的電能浪費。現沖渣系統采用先進的變頻技術，利用變頻器頻率、速度可進行無極調節的特點，實現對北渣各臺沖渣泵平滑啟動、停止進行控制，使各臺水泵運行在適當的速度內，特別是雙泵運行時，不用滿負荷運行，可以根據渣量大小，適時調整頻率，達到節約電能的目的。

6 結束語

沖渣系統投入運行后，各項設備均運轉正常，高爐生產正常有序，設備故障率大為降低，工人勞動強度大為降低，同時消除了重大安全隱患，有力地配合了生化水的回收利用，取得了顯著的經濟效益和廣泛的社會效益。

Technical Transformation for Blast Furnace Slag Flushing System

DOU Xiu-jiang
(Automation Plant of Iron-making Plant,Tianjin Tiantie Group,She County, Hebei Province 056404,China)

With the increase of slag amount from blast furnace system,scum deposited at the entrance of water pump,causing the reduction of flushing pump flow,which affected the normal running of blast furnace slag flushing system．Technical transformation was carried out on blast furnace slag flushing system by adding connection at the entrance of water pump,adding pressure release valve at flushing water main pipeline and adopting frequency conversion technology．After slag flushing system was put into operation,all equipment ran normally and equipment failure rate and worker labor intensity were reduced．With reduced electrical energy and lowered production cost,high economic benefits were obtained．

slag flushing;frequency converter;energy saving;transformation

10．3969/j．issn．1006-110X．2016．06．011

2016-09-12

2016-09-25

竇秀江（1975—），男，工程師，主要從事冶煉自動化方面的研究工作。