竇秀江

（天津天鐵集團(tuán)煉鐵廠自動(dòng)化車間，河北涉縣056404）

高爐沖渣系統(tǒng)技術(shù)改造

竇秀江

（天津天鐵集團(tuán)煉鐵廠自動(dòng)化車間，河北涉縣056404）

隨著高爐出渣量的增加，浮渣在沖渣系統(tǒng)水泵入口處沉積，致使沖渣水泵的流量減小，影響高爐沖渣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。對(duì)高爐沖渣系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，在水泵入口處管道增加連通，沖渣水主管道增設(shè)泄壓閥，應(yīng)用了變頻技術(shù)。改造后的沖渣系統(tǒng)投入運(yùn)行后，各項(xiàng)設(shè)備均運(yùn)轉(zhuǎn)正常，降低了設(shè)備故障率和工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了電能，降低了生產(chǎn)成本，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益。

沖渣；變頻器；節(jié)能；改造

1 引言

第一煉鐵廠高爐沖渣系統(tǒng)采用底濾法渣處理工藝，4座高爐配有兩套沖渣系統(tǒng)，北沖渣系統(tǒng)承擔(dān)1#、2#兩座高爐的沖渣任務(wù)，南沖渣系統(tǒng)承擔(dān)3#、4#兩座高爐的沖渣任務(wù)。

2 存在問題

高爐沖渣系統(tǒng)配備的沖渣水泵為清水泵，每座高爐配備3臺(tái)水泵，一用兩備。由于高爐出渣量的增加，現(xiàn)有沖渣過濾系統(tǒng)的負(fù)荷越來越重，導(dǎo)致少量來不及過濾的浮渣在水泵的入口處沉積，致使沖渣水泵的流量減小，直接影響到高爐沖渣系統(tǒng)的正常工作。沖渣水泵流量的減小，一是造成高爐渣量大時(shí)沖不動(dòng)，沖渣槽出現(xiàn)堵渣、溢水，被迫改走干渣；二是必須啟用2臺(tái)水泵運(yùn)行，而2臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，由于水泵入口處水量小，沖渣水一抽即空，整個(gè)沖渣主管道產(chǎn)生氣蝕震動(dòng)，造成管道支架晃動(dòng)，基礎(chǔ)松動(dòng)開裂，增加安全隱患；三是啟用2臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，實(shí)際水量無法用完，造成電能損耗增加，同時(shí)對(duì)設(shè)備影響較大，水泵、電機(jī)故障率居高不下。針對(duì)這種情況，煉鐵廠決定對(duì)高爐沖渣系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

3 技術(shù)原理

高爐沖渣系統(tǒng)技術(shù)改造的目的主要是解決沖渣水流量小。兩臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，沖渣主管道產(chǎn)生氣蝕震動(dòng)，電耗及設(shè)備故障率高的問題。通過對(duì)第一煉鐵廠高爐沖渣系統(tǒng)詳細(xì)的調(diào)查分析，決定對(duì)沖渣主管道進(jìn)行工藝技術(shù)改造，解決沖渣主管道產(chǎn)生氣蝕震動(dòng)的問題。沖渣主管道產(chǎn)生氣蝕震動(dòng)的原因是水泵入口處水量小，沖渣水一抽即空，整個(gè)沖渣主管道產(chǎn)生氣蝕進(jìn)而震動(dòng)。因此，增加水泵入口處水量，消除沖渣主管道產(chǎn)生的氣蝕，是解決沖渣主管道產(chǎn)生氣蝕震動(dòng)的有效途徑。對(duì)沖渣系統(tǒng)設(shè)備故障率及電耗高的問題，決定將現(xiàn)有清水泵改造為耐磨損、耐腐蝕的渣漿泵。由于渣漿泵過流部件材質(zhì)采用高鉻耐磨合金鑄鐵，泵體采用球墨鑄鐵，密封形式為付葉輪加填料，具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)沖渣水腐蝕嚴(yán)重、顆粒物多及水溫高的工況。對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用先進(jìn)的變頻技術(shù)進(jìn)行控制?，F(xiàn)沖渣系統(tǒng)水泵電機(jī)使用的都是開關(guān)、接觸器直接啟動(dòng)的控制方式，該控制方式啟動(dòng)電流非常大，可達(dá)到電機(jī)額定電流的2．5～4倍，開關(guān)、接觸器經(jīng)常因大電流而燒壞，同時(shí)造成電機(jī)振動(dòng)、發(fā)熱，經(jīng)常燒電機(jī)。特別是雙泵運(yùn)行的過程中，電能損耗巨大，水泵故障率高。采用先進(jìn)的變頻技術(shù)，利用變頻器頻率、速度可進(jìn)行無極調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)沖渣泵平滑啟動(dòng)、停止進(jìn)行控制，使各臺(tái)水泵運(yùn)行在適當(dāng)?shù)乃俣葍?nèi)，特別是雙泵運(yùn)行時(shí)，不用滿負(fù)荷運(yùn)行，可以根據(jù)渣量大小，適時(shí)調(diào)整頻率，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

4 技術(shù)措施

4.1 水泵入口處管道增加連通

由于高爐出渣量的增加，沖渣所用水量比原來增大，高爐沖渣時(shí)，一臺(tái)水泵流量不夠用需啟用2臺(tái)水泵，2臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)流量大而入口處水量由于沉渣淤積而供應(yīng)不及時(shí)，造成水泵運(yùn)行時(shí)整個(gè)沖渣主管道震動(dòng)甚至開裂，原有支架跟著晃動(dòng)，水泥基礎(chǔ)松動(dòng)。針對(duì)這種情況，煉鐵廠決定將6臺(tái)水泵入口處管道在距地面1．5 m處相互連通起來，將水泵入口處的水量進(jìn)行共享，解決了入口處沖渣水流量小的缺陷。

4.2 沖渣水主管道增設(shè)泄壓閥

由于沉渣淤積入口處水量不及補(bǔ)充，2臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)易造成空抽，造成水泵運(yùn)行時(shí)整個(gè)沖渣主管道產(chǎn)生氣蝕，噪音特別大，同時(shí)管道也隨之顫動(dòng)。針對(duì)這一現(xiàn)象，在沖渣水主管道頂部開一個(gè)?250 mm的孔增設(shè)泄壓閥進(jìn)行泄壓，同時(shí)用管道將泄壓閥和沖渣槽連接起來，以防沖渣水外溢，通過以上措施成功解決了沖渣主管道氣蝕現(xiàn)象。

4.3 變頻技術(shù)的應(yīng)用

原北沖渣系統(tǒng)6臺(tái)水泵均未采用變頻器，各臺(tái)水泵電機(jī)使用的都是開關(guān)、接觸器直接啟動(dòng)的控制方式，該控制方式啟動(dòng)電流非常大，可達(dá)到電機(jī)額定電流的2．5～4倍，開關(guān)、接觸器經(jīng)常因大電流而燒壞，同時(shí)造成電機(jī)振動(dòng)、發(fā)熱。沖渣泵啟動(dòng)、停止時(shí)振動(dòng)大，噪聲大。在水泵啟動(dòng)和運(yùn)行過程中，特別是雙泵運(yùn)行的過程中，電能損耗巨大，同時(shí)對(duì)水泵電機(jī)影響較大，水泵故障率高，經(jīng)常燒電機(jī)?，F(xiàn)北沖渣系統(tǒng)采用先進(jìn)的變頻技術(shù)，選用了ABB變頻器。ABB變頻器功能齊全，設(shè)定調(diào)試直觀方便，故障、報(bào)警設(shè)定查看方便，非常適合泵房使用，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）帶有OP1S控制面板，功能鍵齊全、操作方便，幾乎所有的控制、設(shè)定、調(diào)試、操作、運(yùn)行狀態(tài)的查看等都可在控制面板上實(shí)現(xiàn)。（2）功能齊全，能夠?qū)﹄姍C(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行制動(dòng)或手動(dòng)辨識(shí)，以便準(zhǔn)確的測(cè)定電機(jī)各項(xiàng)參數(shù)，保證了變頻器對(duì)電機(jī)的精確控制?？刂平涌谪S富，可以很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器啟?？刂?、運(yùn)行狀態(tài)的反饋（報(bào)警、故障指示）、運(yùn)行電流頻率的反饋等。（3）通過控制面板可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行顯示和編程狀態(tài)的切換?？梢詫?shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程狀態(tài)的切換，當(dāng)上位機(jī)出現(xiàn)故障、不能控制變頻器時(shí)，可以立即通過控制面板切換為L(zhǎng)OCOL控制方式，這樣從面板上就能實(shí)現(xiàn)水泵的啟動(dòng)、停止、頻率給定，增加了供水的可靠性。（4）提供多種用戶宏程序（如工廠宏、PID控制宏、轉(zhuǎn)矩控制宏、時(shí)序控制宏等），可實(shí)現(xiàn)大部分控制功能；第一煉鐵廠可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況選擇合適的宏程序，對(duì)于較為復(fù)雜的應(yīng)用，可以利用這些功能塊自由組合連接，來實(shí)現(xiàn)控制。（5）保護(hù)功能完善，提供了堵轉(zhuǎn)、欠載、電機(jī)缺項(xiàng)、電機(jī)線纜接地、過流、過壓、欠壓、電機(jī)過熱等保護(hù)功能，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，來實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器和電機(jī)的保護(hù)。（6）提供了參數(shù)和程序存儲(chǔ)功能，可利用控制面板對(duì)程序和參數(shù)進(jìn)行上裝和下傳。當(dāng)使用多臺(tái)變頻器時(shí)，只需調(diào)整好其中一臺(tái)，其余的就可以通過上裝和下傳功能實(shí)現(xiàn)程序和參數(shù)的設(shè)定，而不需一一進(jìn)行調(diào)試。改造后1年多以來，北沖渣各臺(tái)水泵的啟動(dòng)和運(yùn)行電流被限定在了220 A左右，使水泵的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止非常平滑穩(wěn)定，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)節(jié)約了電能。

4.4 變頻技術(shù)的應(yīng)用

將北沖渣各臺(tái)水泵的啟動(dòng)和運(yùn)行電流限定在了220 A左右，使水泵的啟動(dòng)、運(yùn)行、停止非常平滑穩(wěn)定，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)節(jié)約了大量的電能，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

5 生產(chǎn)效果

北沖渣系統(tǒng)改造成功投入運(yùn)行后，取得了顯著的效果，表現(xiàn)在以下方面：

5.1 沖渣水量供應(yīng)明顯改善

北沖渣系統(tǒng)改造前由于單個(gè)水泵入口處水量小，沖渣水一抽即空，高爐渣大時(shí)由于水量小沖不動(dòng)渣，沖渣槽出現(xiàn)堵渣、溢水現(xiàn)象。6臺(tái)水泵入口處管道在相應(yīng)位置相互連通起來后，實(shí)現(xiàn)了水泵入口處的水量進(jìn)行共享，解決了入口處沖渣水流量小的缺陷，而且由于現(xiàn)在采用兩用一備的運(yùn)行方式，流量比改造前增加376 m3，沖渣特別順暢，堵渣、溢水現(xiàn)象徹底解決，確保了1#、2#高爐的正常生產(chǎn)。

5．2 沖渣主管道振動(dòng)、開裂現(xiàn)象消失，消除安全隱患

將6臺(tái)水泵入口處管道在相應(yīng)位置相互連通，同時(shí)在沖渣水主管道沖渣槽上方開孔安裝截止閥和管道進(jìn)行泄壓后，即使兩臺(tái)水泵同時(shí)開啟，沖渣主管道也沒有振動(dòng)、開裂現(xiàn)象，徹底消除了重大安全隱患。

5.3 變頻技術(shù)節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本

由于高爐產(chǎn)量的增加，渣量也相應(yīng)增長(zhǎng)，原一用兩備模式已不適應(yīng)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，高爐沖渣時(shí)往往需要同時(shí)啟用兩臺(tái)水泵，而實(shí)際水量用不了那么多，造成大量的電能浪費(fèi)?，F(xiàn)沖渣系統(tǒng)采用先進(jìn)的變頻技術(shù)，利用變頻器頻率、速度可進(jìn)行無極調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)北渣各臺(tái)沖渣泵平滑啟動(dòng)、停止進(jìn)行控制，使各臺(tái)水泵運(yùn)行在適當(dāng)?shù)乃俣葍?nèi)，特別是雙泵運(yùn)行時(shí)，不用滿負(fù)荷運(yùn)行，可以根據(jù)渣量大小，適時(shí)調(diào)整頻率，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

6 結(jié)束語

沖渣系統(tǒng)投入運(yùn)行后，各項(xiàng)設(shè)備均運(yùn)轉(zhuǎn)正常，高爐生產(chǎn)正常有序，設(shè)備故障率大為降低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大為降低，同時(shí)消除了重大安全隱患，有力地配合了生化水的回收利用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的社會(huì)效益。

Technical Transformation for Blast Furnace Slag Flushing System

DOU Xiu-jiang
(Automation Plant of Iron-making Plant,Tianjin Tiantie Group,She County, Hebei Province 056404,China)

With the increase of slag amount from blast furnace system,scum deposited at the entrance of water pump,causing the reduction of flushing pump flow,which affected the normal running of blast furnace slag flushing system．Technical transformation was carried out on blast furnace slag flushing system by adding connection at the entrance of water pump,adding pressure release valve at flushing water main pipeline and adopting frequency conversion technology．After slag flushing system was put into operation,all equipment ran normally and equipment failure rate and worker labor intensity were reduced．With reduced electrical energy and lowered production cost,high economic benefits were obtained．

slag flushing;frequency converter;energy saving;transformation

10．3969/j．issn．1006-110X．2016．06．011

2016-09-12

2016-09-25

竇秀江（1975—），男，工程師，主要從事冶煉自動(dòng)化方面的研究工作。