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，難以取得良好的經濟指標和經濟效益。水管通過高爐冷卻水系統水溫差的測量可以監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、延長高爐使用壽命有著重要指導意義。

2 高爐現狀：

新區A高爐本體的冷卻壁熱負荷計算的溫差數據是各個區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，進入爐底環管混合后分4根進水供應4個區的冷卻壁。在測量時發現，兩根進水管子的溫差最大到4℃。因混合不均勻，導致1，4區冷卻壁進水溫度偏低，2，3區供水方向的進水溫度偏高的現象。而進水總管的溫度測點在1，4區方向的進水管道出口上。當出現爐墻一個區熱負荷增加到30000MJ/h時，兩個進水管道進水溫度差別4℃，2.3區的溫差出現增加的假象，導致熱負荷的計算和判斷出現偏差，對爐況判斷造成假象。

綜上所述：新區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。

3 方案制定及優化：

整個監測方案包括檢測冷卻水流量及溫度數據、檢測爐襯厚度數據、根據爐墻傳熱數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。根據熱負荷數據以及爐襯厚度數據，通過爐溫在線檢測模型計算得到爐溫。利用該方法實現了高爐爐溫實時在線的檢測。對于提高高爐的生產效率，確保高爐的爐況穩定順行，有重大意義。同時相比其他在線檢測手段更加可靠，成本低。

根據生產及設備現狀，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個區的進水支管上。

優點：安裝方便，可隨時實施；

缺點：在氣溫下降時會出現散熱，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。將數據引導到計算機，作為4個區的溫度采集點使用。

方案3：選1點為冷卻壁2，3區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。將數據引導到計算機，作為2，3區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偏差問題，同時改造費用較低。

4 方案實施：

4.1 方案確定內容：

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，將水溫及流量數據傳入上位機，根據水溫差及流量計算得到冷卻壁熱負荷；

在爐墻內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，并將爐襯厚度數據傳入上位機；

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，提取爐襯內部各點的溫度數據、熱負荷數據以及爐襯厚度數據；

根據得到的爐溫與熱負荷、爐襯厚度組成的多組數據，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

前期與生產方確認，達到工作條件方可作業。

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.各種設備聯線后將信號傳到中控室給數學模型提供基礎數據；

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，及工藝設備安全措施

5.1 施工單位預先辦理好各類票據，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，工作現場及時清理。高處作業佩戴安全帶，高掛低用使用前檢查，掛靠點穩固。聯保互保到位。

5.5 做好電氣作業安全措施，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，符合作業條件，方可施工作業。

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，現場使用效果較好。能夠及時發現熱負荷及水溫差超值變化，方便及時采取護爐措施，對監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出版社1999：110