爐缸爐底侵蝕檢測系統在高爐的應用

文/范中武 范中偉

本文作者供職于安鋼集團信陽鋼鐵有限責任公司

通過對高爐爐缸爐底增加一套侵蝕檢測報警系統，可以使高爐長周期穩定安全運行——本文主要介紹了爐缸爐底侵蝕檢測報警系統組成原理及常見故障，分析了爐缸爐底侵蝕檢測報警系統的優點。

為預防爐缸發生燒穿事故，指導爐缸長壽維護，防止爐況失常和延長高爐使用壽命。因此煉鐵廠3#高爐一代爐齡到期大修期間增加了一套高爐爐缸爐底侵蝕檢測報警系統。煉鐵高爐爐缸爐底安全工作狀態的檢測和報警，包括煉鐵高爐爐缸爐底磚襯溫度實時采集通信模塊和侵蝕結厚在線診斷報警模塊兩部分。其中爐缸爐底磚襯溫度實時采集模塊實現了對爐缸爐底磚襯溫度的自動采集、濾波、存儲、分組以及展示；侵蝕結厚在線診斷報警軟件系統可依據實時采集的磚襯溫度自動對爐缸爐底溫度場、侵蝕內型及渣鐵殼變化進行計算、監測、顯示及報警，從而實現對爐缸爐底工作狀態的在線監測。

軟、硬件系統組成

1.爐缸侵蝕數據采集程序：該程序主要是用來采集熱電偶溫度并將數據存入數據庫中，為了避免因用戶誤操作將該程序關閉，從而導致無法采集現場熱偶數據，故該程序退出時需輸入正確密碼，也可以從任務管理器中強行關閉。同時該程序是單實例程序（在一臺電腦上只能運行一個程序），即使雙擊多次，也只有一個采集程序存在。

2.爐缸侵蝕后臺模型計算程序：該程序主要是用來計算爐缸侵蝕狀況的后臺計算程序，為了避免因用戶誤操作將該程序關閉，從而導致無法實時計算爐缸侵蝕狀況，故將該程序做成不可直接關閉方式，如果確實需要關閉該程序，可以從任務管理器中強行關閉。同時該程序是單實例程序（在一臺電腦上只能運行一個程序），同樣即使雙擊多次，也只有一個采集程序存在。

3.爐缸侵蝕客戶顯示程序：該程序主要是將爐缸侵蝕狀況以直觀的圖形化方式展示給用戶。爐缸爐底侵蝕軟件系統架構，如圖1所示。

圖1 爐缸爐底侵蝕軟件系統架構圖

4.爐缸侵蝕的硬件組成：在筑爐時提前把108支K型鎧裝熱電偶均勻分布預埋在爐缸和爐底的不同高度及不同深度地方，K型熱電偶延長補償導線接入到7018熱電偶輸入模塊并通過RS485集線器傳輸到計算機顯示檢測點的實際溫度。爐缸爐底侵蝕硬件系統組成，如圖2所示。

圖2 爐缸爐底侵蝕硬件系統組成

功能特點

啟動爐缸侵蝕系統客戶界面程序，程序自動開始熱電偶溫度數據的實時采集和侵蝕模型的在線顯示及報警。并啟動爐缸侵蝕模型后臺模型計算程序，程序自動開始侵蝕計算。該功能模塊主要是用來在線實時顯示爐缸爐底縱剖面侵蝕狀況，程序能夠按照一定周期讀取侵蝕服務計算模塊計算出的三維溫度場數據，繪制縱剖圖，主要的功能特點如下。

1.能夠以曲線圖、柱狀圖、詳細報表的多種形式展示各層電偶溫度。

2.建立三維非穩態柱坐標包含凝固潛熱的爐缸爐底溫度場計算模型，計算得到整個爐缸爐底的溫度場分布，可以實現對爐缸爐底任一點溫度、材質、位置參數的顯示，在爐役中如果個別電偶損壞，仍可以實現爐缸監測的功能。

3.能夠以等溫線、溫度云圖、侵蝕內型的多種形式展示爐缸內部的溫度分布和侵蝕變化。

4.能夠計算和顯示高爐爐缸維護時渣鐵殼的生成厚度、形狀及位置。爐缸爐底侵蝕圖橫剖面，如圖3所示。

圖3 爐缸爐底侵蝕圖橫剖面

本圖是某個橫剖面的侵蝕結厚圖，圖中標明了所選剖面上爐缸爐底材質以及侵蝕結厚狀況，紅色區域表示溫度場的分布狀況，紅色區域離圓心越遠，表示爐缸側壁區域溫度越高，爐缸爐底侵蝕越嚴重。

爐缸侵蝕分析系統的優點

1.電腦畫面很直觀地顯示標高、圖位號、角度、插入深度以及溫度值等，不同其他系統只簡單顯示溫度和位置信息，方便用戶更詳細地了解熱電偶安裝點的位置信息，當某個熱電偶溫度檢測點損壞后，能快速找到故障點，極大提高了維護人員的工作效率。

2.通過選擇不同標高，即可顯示是第幾層熱電偶、標高多少、安裝的熱電偶的總個數以及本層熱電偶的溫度均值。

3.根據熱電偶標高逐層配置了曲線組，用戶只需要選擇指定標高的曲線組，然后選擇查詢開始和結束時間，點擊查詢就可以生成相應時間段的趨勢曲線，同時還支持數據導出到EXCEL文件的功能，方便用戶進行數據統計。

4.歷史查詢，選擇了查詢時間，并進行查詢，系統會按查詢時間點的數據重新繪制，得到該查詢時間點的侵蝕圖形和爐缸爐底最薄剩余厚度。

常見問題及解決方法

1.由于鎧裝熱電偶在爐皮外的引線較長，若防護做得不好，易使熱電偶的延長線燒斷，造成溫度顯示異常，找到后對接即可恢復。

2.計算機無法啟動程序：1）確定熱電偶溫度的數據庫聯接正常及寫入數據正確。2）確定網絡是否暢通。3）程序啟動時讀取數據庫數據會比較緩慢請耐心等待幾分鐘。4）確定485轉232接口是否插好。5）確定程序目錄下的文件未被刪除或移動。6）確定裝有所需驅動軟件。

3.程序運行時跳出錯誤信息：1）確定數據庫聯接正常及寫入數據正確。2）確定程序目錄下的文件未被刪除或移動。3）確定裝有所需驅動軟件。4）關閉程序，重新啟動軟件。

4.關閉程序后再重啟程序沒反應或報錯：1）由于程序采集和計算均采用多線程技術，在關閉程序后請等待2 min，待線程關閉后再重啟程序。2）初次切換查看全部柱狀圖時，程序在內存中繪圖，運行可能會有點1 ~2 s的反應時間，請耐心等候。

使用效果

通過建立三維非穩態柱坐標包含凝固潛熱的爐缸爐底溫度場計算模型，計算得到整個爐缸爐底的溫度場分布，可以實現對爐缸爐底任一點溫度、材質、位置參數的顯示，實現爐缸爐底監測的功能，高爐操作工長可以實時地通過等溫線、溫度云圖和侵蝕內型圖等來觀察的爐缸爐底內部的溫度分布和侵蝕變化情況，通過近一年來的開爐運行證明，該套系統運行良好，對高爐長周期穩定安全順行提供可靠的數據保障。 ●