基于煉鋼工藝下自動補水方法及設備在汽化鍋爐中應用

雷濤

摘 要：基于轉爐吹氧曲線，采用多變量分期段控制方式完成對汽包的自動補水過程，根據吹氧曲線計算各段的給水量，并通過對蒸汽流量、液位、給水流量等參數組成整套控制系統實現汽包的自動補水，減少工作強度，增強了設備安全穩定，避免了重大事故發生，節能環保。

關鍵詞：轉爐汽化鍋爐 工藝 自動補水 汽包水位

中圖分類號：TF748 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）06（a）-0034-02

轉爐汽化鍋爐是煉鋼工業生產中用于煙道冷卻的重要動力設備，它是利用接近飽和溫度的軟化水在汽化時大量吸收熱量的原理，使高溫工作下的煉鋼轉爐煙道得以冷卻，產生的蒸汽進行余熱回收發電，因此轉爐汽化鍋爐也叫轉爐煙道余熱鍋爐。汽化鍋爐內的軟化水通過自循環用于冷卻煙道，產生大量的蒸汽，蒸汽被回收，鍋爐內的水量會越來越少，需要工作人員及時地給鍋爐汽包內補水，保證足夠的水量用于煙道的冷卻。鍋爐內水量的多少是通過鍋爐液位來體現的。

1 現狀

目前崗位人員在給水泵長期運轉下，通過控制給水調節閥開度進行補水。只要轉爐煉鋼，崗位就必須時刻操作給水調節閥維持水位在一定范圍內。但水泵長期運轉，耗電量大，泵損壞頻率高。同時轉爐吹煉過程，是一個溫度巨變的過程，鍋爐內是汽水混合物的沸騰狀態，且鍋爐內壓力高低變化不定，檢測液位的儀表不能夠準確地檢測水位，崗位無法準確進行補水，只能根據實際經驗，計算時間進行補水。這樣就造成了每個爐子必須有專人進行補水。而且還需要有經驗的老師傅帶著學徒一起操作。這種補水方法及設備浪費人力物力極其嚴重，影響了成本的運營。

2 新的補水方法

該方法是基于轉爐吹氧曲線，采用多變量分期段控制方式完成對汽包的自動補水過程，根據吹氧曲線計算各段的給水量，并通過對蒸汽流量、液位、給水流量等參數組成整套控制系統實現汽包的自動補水。

具體方案介紹如下。

2.1 主要控制過程理論介紹

理念是根據吹氧過程進行工藝分段，將總的蒸汽消耗量通過PLC計算公式換算成水的質量，通過這個變量控制變頻和PLC系統為汽包進行補水，并根據液位值進行微調，使液位保持在設定值附近。為了保證補水流量的穩定、精確，我們使用變頻閉環調速系統，保證壓力一定的情況下，得到準確的給水流量。當然蒸汽流量的計算，我們不僅依靠理論計算其理論值，還要通過應用自己的經驗值和自己的理論公式去模擬，驗證真正的實際值，減小差距。在吹煉時期，液位會有很大的虛假液位，一般比實際液位要大，就這個問題，我們通過汽包溫度、壓力、平衡器的液位做一個修正、對比，使其能夠做一個有力的參考液位。通過蒸汽質量的計算、液位的比較，實時準確地進行補水，采取實時和累積的雙調節修正，能夠完全在自動的情況下實現水位的穩定。

工藝控制流程的實現如圖1所示。

2.2 工藝過程理論實現介紹

將轉爐煉一爐鋼的過程分為吹煉期和非吹煉期（平衡期）。吹煉期根據吹氧曲線我們將吹煉過程分為一期、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，當汽包內壓力超過蒸汽回收壓力設定值P1時控制儀表1給余熱回收調節閥F1信號閥門開啟，進行余熱回收，同時通過各儀表測出蒸汽的流量Q1，壓力P1及溫度T1；當汽包內壓力超過放散設定壓力P2時控制儀表2給放散閥信號，閥門開啟，開始進行放散，同時可以測出放散時蒸汽的流量Q2、壓力P2、溫度T2，并將所測出的各種參數傳給PLC，通過計算公式計算出汽包總的蒸汽消耗量，換算成水的質量M，通過對M值的變化趨勢的檢測控制補水調節閥給汽包進行補水，通過補水流量計測得的流量M3與M進行比較快速給汽包進行補水從而保證一定的水位。在對蒸汽質量的計算上我們進行經驗值的修整，從而保證質量計算的準確性。同時我們采用時間段對蒸汽質量不停計算，得到其與給水量的偏差，適當調整給水閥的開度，保證進水質量與蒸汽質量平衡。然后我們通過變頻器控制水泵電機自動運轉，實現實時準確補水。當吹煉結束后汽包內水位將會進入一個相對平穩期，此時的水位與設定水位值進行比較得出偏差，再對補水調節閥進行微調使水位保持在設定值附近，假如液位高于設定值系統將此次超出的水量通過PLC控制程序自動加入下一次的吹煉過程中，保持汽包液位的穩定。

3 實際效果

在吹煉期的4個過程中，我們根據吹氧量的反應劇烈程度、產生的熱量不同，進行給水量的實時修正，這樣就可以真正保證汽包水位的穩定性。該方法所需設備簡單，PLC控制系統、變頻調試系統、轉爐冶煉工藝信號參數即可實現全套過程，安全可靠。

參考文獻

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[2] 孫一康，王京.冶金過程自動化基礎[M].冶金工業出版社，2006.