何全武

（河鋼承鋼工作自動(dòng)化中心，河北 承德 067000）

富氧是大型煉鐵高爐冶煉中不可缺少的能源介質(zhì)，通過(guò)不斷穩(wěn)定提高富氧率可以優(yōu)化高爐鐵水質(zhì)量、減少焦比、增加噴煤量，提高冶煉系數(shù)和鐵水產(chǎn)量。因此，研究煉鐵高爐如何穩(wěn)定提高富氧率，成為一項(xiàng)技術(shù)熱點(diǎn)。本文已承鋼公司煉鐵廠5#爐富氧儀控系統(tǒng)為例進(jìn)行闡述。5#爐富氧儀控系統(tǒng)于2006年12月投產(chǎn)使用。采用鼓風(fēng)機(jī)后富氧方式，由總管進(jìn)入富氧站，經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)和流量調(diào)節(jié)后加入冷風(fēng)管道。也是降低焦比、提高鐵產(chǎn)量的有效措施。

1 5#高爐富氧儀表檢測(cè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及檢測(cè)設(shè)備

圖1 高爐富氧儀表檢測(cè)控制流程圖

上圖為5#高爐富氧儀表檢測(cè)控制流程圖，其中儀表檢測(cè)點(diǎn)包括：富氧進(jìn)站壓力、富氧出站壓力、富氧流量、富氧溫度。

儀表檢測(cè)設(shè)備具體為：富氧進(jìn)站、出站壓力使用壓力變送器：EJA530A-DCS9N。富氧溫度使用鉑熱電阻：WZP230 Pt100。富氧流量使用差壓使流量計(jì)，差壓變送器：EJA110ADMS5A。另外壓力、流量檢測(cè)加裝隔離配電器，保障安全的同時(shí)減少干擾提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，隔離配電器：NPPD-111D。下圖為壓力、流量檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖。

圖2 壓力、流量檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖

富氧流量計(jì)算及溫壓補(bǔ)償

式中：F：未補(bǔ)償流體流量；k：流量系數(shù)；Δp：流量差壓值；p：差壓變送器量程

由于氣體的可壓縮性，富氧流量測(cè)量值要統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0℃，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)下的體積流量QVN,因此就需要對(duì)測(cè)量到的富氧流量值進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償換算：

式中：f：補(bǔ)償后的流體流量；T實(shí)：流體實(shí)際溫度；P實(shí)：流體實(shí)際壓力；P設(shè)：流量計(jì)設(shè)計(jì)壓力；T設(shè)：流量計(jì)設(shè)計(jì)溫度

2 5#高爐富氧系統(tǒng)控制方式及設(shè)備

富氧壓力流量調(diào)節(jié)的給定信號(hào)增加NPGL-111D型隔離器，防止因?yàn)楦蓴_影響富氧測(cè)量的準(zhǔn)確性，提高測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保對(duì)富氧系統(tǒng)的控制準(zhǔn)確有效。調(diào)節(jié)執(zhí)行器選用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，控制簡(jiǎn)單，反應(yīng)快速，且本質(zhì)安全。

富氧控制系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)對(duì)富氧出站壓力、流量的測(cè)量變送、轉(zhuǎn)換運(yùn)算、溫壓補(bǔ)償后在監(jiān)控計(jì)算機(jī)畫(huà)面顯示。操作崗位人員通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)設(shè)定工藝需要的出站壓力和流量值，在PLC控制系統(tǒng)中將測(cè)量值與給定值在PID控制塊中完成PID運(yùn)算，然后將給定閥位開(kāi)度信號(hào)通過(guò)AO模板輸出到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥位的控制，最終完成對(duì)壓力流量的控制。富氧壓力、流量控制回路如下圖所示。

圖3 調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5#爐壓力調(diào)節(jié)：氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥；產(chǎn)品型號(hào)：HCP-V；執(zhí)行機(jī)構(gòu)：HA3R；公稱通徑：100mm；公稱壓力：4.0Mpa；額定行程：38mm；額定流量系數(shù)：CV220；彈簧壓力范圍：80Kpa～240Kpa；閥體材料：SCS13A；閥內(nèi)組件材料：SUS304；流量特性：對(duì)數(shù)；設(shè)計(jì)位號(hào)：FV-101。

5#爐流量調(diào)節(jié)：氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥；產(chǎn)品型號(hào)：HCB；執(zhí)行機(jī)構(gòu)：HA3R；公稱通徑：150mm；公稱壓力：4.0Mpa；額定行程：50mm；額定流量系數(shù)：CV420；彈簧壓力范圍：80Kpa～240Kpa；閥體材料：SCS13A；閥內(nèi)組件材料：SUS316；流量特性：對(duì)數(shù)；設(shè)計(jì)位號(hào)：FV-101。

3 富氧聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)

表1為富氧安全保護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)表：（5#高爐富氧站未設(shè)置單獨(dú)的富氧快切閥，不滿足安全連鎖條件時(shí)有壓力調(diào)節(jié)閥配合快排實(shí)現(xiàn)氧氣的快速切斷。）同時(shí)要對(duì)富氧系統(tǒng)在日常點(diǎn)檢時(shí)要觀察在線趨勢(shì)是否正常，如有異常及時(shí)處理。另外還要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表定期檢查、確認(rèn)導(dǎo)壓管路有無(wú)泄漏、定期清掃富氧室衛(wèi)生，檢查儀表線路及接線盒外觀有無(wú)損壞，是否完好。檢查盤(pán)后現(xiàn)場(chǎng)儀表接線是否牢靠，端子是否松動(dòng)。富氧用壓力、流量變送器要按照校準(zhǔn)周期進(jìn)行校準(zhǔn)，確保儀表準(zhǔn)確可靠。

4 富氧系統(tǒng)日常維護(hù)

①富氧溫度測(cè)量故障，因?yàn)楦谎豕艿勒饎?dòng)較大，測(cè)溫電阻常因震動(dòng)損壞，溫度異常的話，連帶著會(huì)影響到富氧流量的溫度壓力補(bǔ)償，甚至因此富氧連鎖系統(tǒng)誤動(dòng)作。使用熱電阻芯為鎧裝的型號(hào)可以適當(dāng)延長(zhǎng)使用壽命，減少故障。②富氧壓力測(cè)量故障，EJA530A系列變送器運(yùn)行穩(wěn)定，正常使用中富氧系統(tǒng)壓力測(cè)量故障率極低。壓力變送器故障檢查的方式一般都可以先看表頭顯示，然后用萬(wàn)用表檢測(cè)輸出信號(hào)。③富氧流量故障，富氧流量因?yàn)闇囟葔毫ρa(bǔ)償?shù)脑?，?huì)受到溫度和壓力的影響，所以在檢查流量故障時(shí)，不能只檢查差壓變送器，還要同時(shí)排查壓力、和溫度測(cè)量元件是否正常。以便更快的解決故障，提高作業(yè)效率。④氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥常見(jiàn)故障，如調(diào)節(jié)閥不動(dòng)作，常見(jiàn)原因主要是沒(méi)有信號(hào)壓力，可以先確認(rèn)動(dòng)力氣源閥門(mén)是否打開(kāi)，可以通過(guò)觀察減壓閥后氧氣表頭指示確認(rèn)。⑤閥門(mén)定位器是控制閥的主要附件.它將閥桿位移信號(hào)作為輸入的反饋測(cè)量信號(hào),以控制器輸出信號(hào)作為設(shè)定信號(hào)，進(jìn)行比較，當(dāng)兩者有偏差時(shí)，改變其到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出信號(hào)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，建立了閥桿位移倍與控制器輸出信號(hào)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表1

5 高爐富氧調(diào)節(jié)故障應(yīng)急預(yù)案

事故特征：因各種原因引起的高爐富氧調(diào)節(jié)不動(dòng)作，全開(kāi)、全關(guān)情況。

應(yīng)急措施：①檢查富氧連鎖條件，判斷是否因富氧條件不滿足導(dǎo)致富氧切斷。②如確定非安全連鎖條件觸發(fā)，詢問(wèn)煉鐵當(dāng)班工長(zhǎng)高爐爐況及需要富氧量。③攜帶對(duì)講機(jī)并要求崗位人員一同前往富氧閥門(mén)室。④現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥所在氣路截止閥。在滿足富氧條件下，手動(dòng)緩慢開(kāi)啟富氧旁路截止閥使富氧流量達(dá)到工藝要求。⑤保持與值班室通訊，在故障處理期間手動(dòng)調(diào)節(jié)旁通截止閥調(diào)節(jié)富氧流量。⑥確保安全的情況下，2人以上處理調(diào)節(jié)閥現(xiàn)場(chǎng)故障。一人監(jiān)護(hù)一人操作。⑦故障排除后遠(yuǎn)離故障點(diǎn)并通知崗位操作人員對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行測(cè)試。⑧確認(rèn)無(wú)問(wèn)題后，需2人同時(shí)操作旁路截止閥及主氣路調(diào)節(jié)閥。保持與值班室聯(lián)系，緩慢關(guān)閉旁路、打開(kāi)主氣路。⑨完成故障處理完成，調(diào)節(jié)閥投自動(dòng)后?，F(xiàn)場(chǎng)觀察10min～15min，待設(shè)平穩(wěn)運(yùn)行后離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)。

6 注意事項(xiàng)

①準(zhǔn)備好使用工具和儀表設(shè)備。②及時(shí)聯(lián)系需要配合作業(yè)的工種。③確保人身安全及設(shè)備安全的情況下才可作業(yè)。④到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后盡快恢復(fù)高爐富氧。

7 總結(jié)

20世紀(jì)90年代早期，高爐焦比就實(shí)現(xiàn)了300kg/tHM。然而，由于高爐富氧太低，進(jìn)一步降低焦比的步伐至今仍十分緩慢。研究指出，富氧煉鐵將有效降低爐頂煤氣溫度，增大噴煤量，降低焦比和提高高爐生產(chǎn)率。