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(chǎng)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的大量的煤氣，這種煤氣叫做轉(zhuǎn)爐煤氣。冶煉過(guò)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(huì)送至能中的專(zhuān)用轉(zhuǎn)爐煤氣柜集中儲(chǔ)存，而對(duì)于不合格或者需要緊急放散的煤氣則需通過(guò)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(guò)程中產(chǎn)生的不合格或者緊急放散的煤氣在放散塔點(diǎn)燃后排入到大氣，以減少轉(zhuǎn)爐煤氣對(duì)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(gè)點(diǎn)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(gè)點(diǎn)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(gè)熱電偶溫度值中必須至少有兩個(gè)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(gè)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(diǎn)火控制系統(tǒng)、氮?dú)庖溲b置、焦?fàn)t煤氣管道和過(guò)濾器以及其他輔助裝置等組成，如轉(zhuǎn)爐中控與現(xiàn)場(chǎng)PLC控制連接點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)操作盤(pán)箱，氮?dú)饨範(fàn)t煤氣壓力檢測(cè)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(gè)直徑為6mm、45度倒角的燒嘴，每個(gè)燒嘴都配一根直徑22*3、長(zhǎng)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(gè)長(zhǎng)明燈，組成一個(gè)環(huán)形的焦?fàn)t煤氣發(fā)射系統(tǒng)，這樣萬(wàn)一只有一個(gè)長(zhǎng)明燈能點(diǎn)著火，環(huán)形管的焦?fàn)t煤氣也會(huì)把其他長(zhǎng)明燈引燃，這樣就保障了點(diǎn)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(diǎn)火控制屏為掛壁式，主控器件采用西門(mén)子200系列的PLC。控制屏可選擇自動(dòng)和手動(dòng)兩種點(diǎn)火方式。在自動(dòng)方式時(shí)無(wú)需放散信號(hào)自動(dòng)進(jìn)行點(diǎn)火等操作，并可通過(guò)旋鈕開(kāi)關(guān)選擇是否需要長(zhǎng)明。也可以由操作者在控制屏上手動(dòng)進(jìn)行點(diǎn)火等操作。控制屏處還設(shè)置了放散塔溫度顯示，可以為安裝檢修調(diào)試時(shí)提供方便。

3.3 點(diǎn)火系統(tǒng)

點(diǎn)火系統(tǒng)由點(diǎn)火變壓器、點(diǎn)火頭、熱電偶以及高壓點(diǎn)火電纜組成。點(diǎn)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(diǎn)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(kāi)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(cè)量范圍為0-1100℃，熱電偶需要長(zhǎng)期在高溫下烘烤，因此性能要求較高。高壓點(diǎn)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?dú)庖溲b置

氮?dú)庖溲b置的管道在60米高度處接入放散塔，轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)，一旦LT系統(tǒng)的主引風(fēng)機(jī)發(fā)生故障停機(jī)，氮?dú)庖溲b置將自動(dòng)投入，向放散塔內(nèi)噴入氮?dú)猓瑥亩T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?dú)庖溲b置相關(guān)參數(shù)如下：抽吸流量： 250，000 m3/h，抽吸壓力：0.103Mpa， 氮?dú)饬髁浚?9，380 Nm3。氮?dú)庖浔容^關(guān)鍵，日常定修時(shí)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(guò)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(lái)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(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)濾器，以防止由于煤焦油而堵塞。過(guò)濾芯后面還設(shè)有焦?fàn)t煤氣壓力檢測(cè)裝置，以便隨時(shí)監(jiān)控管網(wǎng)的壓力。過(guò)濾器后面的焦?fàn)t煤氣管道會(huì)接入氮?dú)猓饕糜跈z修管時(shí)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(jiàn)故障以及處理方式

4.1 放散塔點(diǎn)火點(diǎn)不著

放散塔點(diǎn)火不著的原因很多，可能的原因及處理方式如下：

（1）點(diǎn)火變壓器壞而造成無(wú)法點(diǎn)火，主要是更換專(zhuān)用保險(xiǎn)絲即可，該保險(xiǎn)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(shí)之需；

（2）高壓電纜斷線或破損，導(dǎo)致高壓電達(dá)不到點(diǎn)火頭或在其他地方放電而點(diǎn)不著火，需重現(xiàn)檢查線路，確保無(wú)斷線和破損點(diǎn)；（3）點(diǎn)火頭發(fā)弧電極（正極）與 開(kāi)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(diǎn)火桿極間短路或接地不好而不發(fā)弧會(huì)造成點(diǎn)火變壓器損壞，發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)立即關(guān)閉點(diǎn)火變壓器電源并及時(shí)查找故障點(diǎn)；（5）放電極在火焰中使用會(huì)造成積碳而造成打火困難，可卸下開(kāi)槽螺紋帽，對(duì)電極頭部進(jìn)行清洗，如經(jīng)過(guò)清洗電極、調(diào)整拉弧間距或高溫烘烤點(diǎn)火頭仍然不發(fā)弧則作報(bào)廢處理；（6）高壓電纜斷路、電纜絕緣層破損會(huì)造成點(diǎn)火變壓器損壞，發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)立即關(guān)閉點(diǎn)火變壓器電源并及時(shí)處理故障點(diǎn)；（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(tái)直徑為60mm管道堵塞，因此在焦?fàn)t煤氣入口處加裝了過(guò)濾器，需一個(gè)定修周期對(duì)過(guò)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(gè)爐修應(yīng)該對(duì)環(huán)管割開(kāi)進(jìn)行清洗。此外，焦?fàn)t煤氣總管網(wǎng)的壓力波動(dòng)也容易引起熄火，因此，需要生產(chǎn)操作人員時(shí)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(guò)遠(yuǎn)程攝像頭直接觀察到放散塔是否點(diǎn)著火，但是會(huì)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)檢測(cè)熱電偶的溫度偏低而達(dá)不到轉(zhuǎn)爐冶煉條件的情況。可能的原因及處理方式如下：

（1）熱電偶檢測(cè)點(diǎn)位置偏移，由于長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)和風(fēng)速大而導(dǎo)致熱電偶位置偏移大，導(dǎo)致檢測(cè)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(zhǎng)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(cè)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(cè)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(zhǎng)時(shí)間后，表面灰塵等其他雜物越積越多，會(huì)造成熱阻增加，阻礙熱的傳導(dǎo)，這時(shí)溫度示值比被測(cè)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(hào)線接入PLC柜內(nèi)接地不良。由于熱電偶出來(lái)信號(hào)是毫伏級(jí)，因此很容易在傳到PLC時(shí)受到干擾，此類(lèi)故障容易造成電荷在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)線上積累，引起信號(hào)漂移或晃動(dòng)。由于該故障點(diǎn)比較難以查找，通常的處理方法是解開(kāi)信號(hào)線，對(duì)其進(jìn)行放電處理；（5）溫度輸入信號(hào)經(jīng)隔離器后故障，反映在操作控制站上的溫度值信號(hào)異常，轉(zhuǎn)爐無(wú)冶煉條件，可以更換隔離器后再作矯正；（6）高能點(diǎn)火變壓器的高頻信號(hào)會(huì)對(duì)熱電偶溫度信號(hào)產(chǎn)生干擾，從而導(dǎo)致溫度檢測(cè)異常，因此需對(duì)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(yǔ)

為避免放散塔火炬燃燒時(shí)的高溫?fù)p壞熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線和高壓電纜，對(duì)暴露在高溫區(qū)域的電纜要采取隔熱措施。高能點(diǎn)火變壓器屬于短時(shí)工作制電器，每次點(diǎn)火時(shí)間最好不要超過(guò)10秒鐘，兩次點(diǎn)火之間需間隔 40-50秒，否則長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)火可能會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)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(duì)于放散塔日常的檢修需制定好周期的計(jì)劃，以確保該設(shè)備的穩(wěn)定可靠。

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作者簡(jiǎn)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。