王克生 仲耕耘 王 帥

作者通聯(lián)：沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼有限公司煉鋼廠 江蘇淮安市 223002

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一、存在的問題

水電解氫氧發(fā)生器工作原理見圖1，普通水通過電解槽電解產(chǎn)生氫氧氣，經(jīng)集氣裝置、壓力表、濾水器、防回火裝置（水封）等輸送至槍體燃燒，進(jìn)行金屬和連鑄坯切割。

沙鋼集團(tuán)淮鋼特鋼有限公司煉鋼廠使用YJ-SB6300C型水電解氫氧發(fā)生器（中冶集團(tuán)建筑研究總院焊接技術(shù)研究所生產(chǎn)，額定功率20kW），每流鑄坯需要兩臺氫氧發(fā)生器供氣。一般鑄坯切割時間較短，如切割150mm方的鑄坯只需約30s，而切割完畢氫氧發(fā)生器仍處于工作狀態(tài)，且待機(jī)時間較長（根據(jù)被切割鑄坯定尺長度及拉速而定），如拉速為2.5m/min，每切割1根12m鑄坯，待機(jī)時間約240s，此時割槍噴出的氫氧氣白白燃燒。設(shè)備主要消耗電能，兩臺水電解氫氧發(fā)生器正常工作耗電為20kW×2臺×1h=40kW·h，電能浪費嚴(yán)重，為此設(shè)計自動斷火系統(tǒng)，對氫氧發(fā)生器進(jìn)行節(jié)能改造，使設(shè)備僅在鑄坯切割時開機(jī)工作，其余時間停機(jī)等待。

二、改造措施

1.管路系統(tǒng)

改造前設(shè)備管路結(jié)構(gòu)見圖2，氫氧混合氣從A處直接經(jīng)手動球閥1到達(dá)C處割槍位置燃燒，當(dāng)符合鑄坯定尺長度時，抱夾得到信號抱緊鑄坯，同時割槍進(jìn)行鑄坯切割。

對A、C之間管路進(jìn)行改裝（圖2虛線框），設(shè)備正常工作時關(guān)閉手動球閥1，氫氧混合氣經(jīng)手動球閥2、電磁氣動球閥和手動球閥3，到達(dá)C處割槍位置。為避免頻繁停氣造成割槍回火，甚至燒槍，每次切斷氫氧混合氣時B處的普通壓縮空氣通過電磁氣閥吹掃C處割槍位置殘留的氫氧混合氣。由于氫氧氣壓力較低（0.05～0.09MPa），壓縮空氣（正常壓力為0.4～0.6MPa）和氫氧氣壓差過大，可調(diào)節(jié)單向減壓閥將壓縮空氣降至約0.1MPa（工藝要求）。

2.控制系統(tǒng)

設(shè)備工作方式：①自動工作方式。當(dāng)鑄坯達(dá)到切割長度，傳感器1將定尺信號（啟動信號）傳至PLC，PLC通過繼電器控制氫氧發(fā)生器觸發(fā)電路輸入點，氫氧發(fā)生器工作，同時PLC開啟電磁氣動球閥，氫氧氣管道導(dǎo)通，割槍噴出氫氧氣燃燒火焰進(jìn)行鑄坯切割；切割完畢，傳感器2將停止切割信號（關(guān)閉信號）傳至PLC，PLC控制氫氧發(fā)生器觸發(fā)電路斷開，氫氧發(fā)生器停止工作，PLC收到切割用氧氣閥門（系統(tǒng)外單獨供給割槍氧氣的控制閥門）關(guān)閉信號后，關(guān)閉電磁氣動球閥，氫氧氣管道關(guān)斷，同時開啟電磁氣閥，使普通壓縮空氣管道和氫氧氣管道導(dǎo)通，普通壓縮空氣吹掃氫氧氣管道，此時若有壓縮空氣吹過電磁氣動球閥到達(dá)止回閥，止回閥關(guān)閉，切斷通路，阻止壓縮空氣進(jìn)入氫氧發(fā)生器。吹掃5s后電磁氣閥關(guān)閉。②手動工作方式。打開手動球閥1，關(guān)閉手動球閥2、3，設(shè)備恢復(fù)為改造前連續(xù)工作狀態(tài)，適用于自動斷火系統(tǒng)故障或維修輸氣管道控制裝置的情況。

3.程序設(shè)計

為充分利用原有開關(guān)信號控制氫氧發(fā)生器，在設(shè)備原PLC程序中增加氫氧氣控制程序。程序中有關(guān)時間的設(shè)定：①設(shè)定壓縮空氣吹掃管道為5s。②實際工作中管道存在泄漏，抱夾開始時再給氫氧氣，有時會出現(xiàn)氫氧氣壓力不足、切不斷鑄坯的現(xiàn)象，現(xiàn)增加觸發(fā)計時器控制電磁氣動球閥，每次切割氧關(guān)閉時觸發(fā)計時器，達(dá)到設(shè)定時間立即開啟電磁氣動球閥供氣。為最大限度減少氫氧發(fā)生器工作時間，計時器時間可根據(jù)鑄坯定尺和拉速設(shè)定，考慮拉速偶爾瞬時波動，時間可設(shè)定在170～280s，這樣氫氧發(fā)生器工作時間只有原來20%～30%。

三、改造效果

改造后每流連鑄機(jī)可節(jié)電約70%～80%，每天可節(jié)電40kW·h×70%×24h=670kW·h。全年生產(chǎn)時間按310天計算，1臺六機(jī)六流方坯連鑄機(jī)可節(jié)電約120萬kW·h，電費約60萬元。氫氧發(fā)生器停止時間較長，電解槽工作溫度由原70℃降至約50℃，延長設(shè)備使用壽命，降低備件消耗。 W10.01-26