張 達(dá)，黃智堅(jiān)
（廣東韶鋼工程技術(shù)有限公司，廣東 韶關(guān) 512123 ）
摘要： 韶鋼8號(hào)高爐設(shè)計(jì)容積3200m3 ，其冷卻壁冷卻水系統(tǒng)分為2個(gè)密閉系統(tǒng)，冷卻壁在長(zhǎng)期高壓、高溫環(huán)境下易產(chǎn)生變形和管頭拉裂進(jìn)而導(dǎo)致時(shí)有漏水的情況發(fā)生。通過(guò)采用儀表自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)增加8號(hào)高爐S4段以上冷卻壁檢漏系統(tǒng)，以應(yīng)對(duì)鑄鐵冷卻壁可能發(fā)生的穿漏問(wèn)題，使其能夠被及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)，為8號(hào)高爐安全、穩(wěn)定生產(chǎn)提供必要的監(jiān)控手段。
關(guān)鍵詞：高爐；冷卻壁；檢漏；自動(dòng)監(jiān)測(cè)
0 引言
廣東韶鋼 8 號(hào)高爐于 2009 年10月份投產(chǎn)，設(shè)計(jì)爐齡15 年，截至目前，該高爐已使用 9年時(shí)間，進(jìn)入高爐中期，爐內(nèi)磚襯侵蝕加劇，已有部分設(shè)備老化、失效。冷卻壁在長(zhǎng)期高壓、高溫環(huán)境下易產(chǎn)生變形和管頭拉裂而導(dǎo)致時(shí)有漏水的情況發(fā)生。高爐冷卻壁一旦發(fā)生泄漏而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及處理，將對(duì)高爐產(chǎn)生較大影響，引起消耗增加或?qū)е聽(tīng)t涼和缸凍結(jié)事故，給安全、穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)極大的隱患。目前 8＃ 高爐爐身上部鑄鐵冷卻壁現(xiàn)使用的水溫差監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案過(guò)于單一，只反映部分區(qū)域冷卻壁的水溫差值，只能進(jìn)行橫向、縱向比較區(qū)間的水溫差值，橫、縱向比較只能作為參考，利用價(jià)值有限，難以為操爐提供指導(dǎo)；由于爐內(nèi)不同區(qū)域溫度場(chǎng)各不相同且時(shí)有變化，水溫差隨此變化，如果冷卻壁發(fā)生冷卻水泄漏或冷卻壁進(jìn)水支管發(fā)生異物堵塞，僅靠水溫差數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，只有靠人工對(duì)每串冷卻壁水管逐一進(jìn)行排查，無(wú)法快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決問(wèn)題。目前監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)流量數(shù)據(jù)，不能準(zhǔn)確反映該區(qū)域熱負(fù)荷，無(wú)法滿足高爐關(guān)于重點(diǎn)監(jiān)測(cè)爐身冷卻壁的技術(shù)要求，故通過(guò)在8號(hào)高爐爐身 S4段及以上增設(shè)檢漏系統(tǒng)項(xiàng)目相應(yīng)的自動(dòng)化檢測(cè)儀表及控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 8 號(hào)高爐爐身 S4 段及以上冷卻壁冷卻水運(yùn)行狀態(tài)，全面提高查漏準(zhǔn)確率，為 8 號(hào)高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行提供有力保障。
1 項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容及目標(biāo)
（1）在現(xiàn)有的水溫差監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中加入流量系統(tǒng)，進(jìn)行配套使用，補(bǔ)充水溫差監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的單一性。 8號(hào)高爐爐身S4 段及以上冷卻壁冷卻水管的漏水量達(dá)到 0.3t／h 時(shí)，檢漏系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出泄漏報(bào)警。確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和監(jiān)測(cè)效果的可靠性。
（2）在高爐爐身 S4 段以上部冷卻壁進(jìn)、出水處二合一管安裝彎管流量計(jì)共計(jì)176臺(tái)；爐缸供水高壓水管加裝電磁流量計(jì)（共計(jì)9 臺(tái)）；加上爐身中部銅冷卻壁檢漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這樣就可以對(duì)全高爐的重點(diǎn)部位進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，在8號(hào)高爐爐身S4段及以上冷卻壁冷卻水管出現(xiàn)漏水后，現(xiàn)場(chǎng)查漏準(zhǔn)確率大于98％ ，實(shí)現(xiàn)全高爐冷卻水的大系統(tǒng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)全高爐檢漏在線監(jiān)測(cè)。
（3）8 號(hào)高爐爐身中、上部，采用鑲磚冷卻壁，材質(zhì)為球墨鑄鐵；頂部爐喉鋼磚分兩段，下段為水冷。軟水 Ⅱ 系統(tǒng)的其中一路為冷卻爐缸冷卻壁和爐身鑄鐵冷卻壁，從H －1 段進(jìn)入、 H－6 段排出后進(jìn)入環(huán)管，然后再?gòu)臓t身鑄鐵冷卻壁 S－4 段進(jìn)入，從爐喉水冷壁排出。該路水量約為2300m3 ／h 。 8號(hào)高爐爐身冷卻壁為分段上下串聯(lián)式供水。流量計(jì)的安裝需以每一串為單位進(jìn)行進(jìn)水量和出水量的在線監(jiān)控。 S4 段共有 44塊冷卻壁，每塊冷卻壁進(jìn)水管由兩根總管分成4 根支管供水。擬把進(jìn)水流量計(jì)安裝在進(jìn)水的兩根總管上，每塊冷卻壁安裝兩臺(tái)進(jìn)水流量計(jì)。S4 段總共需安裝 88臺(tái)流量計(jì)。
隨著爐型下大上小的逐漸變化， S5 段為 44 塊冷卻壁（無(wú)出水口）， S6 段為40 塊冷卻壁（有 8 個(gè)對(duì)應(yīng)的出水口），在 S6段需安裝8 臺(tái)出水流量計(jì)。 R2 段為 36 塊冷卻壁（有 8 個(gè)對(duì)應(yīng)的出水口），同樣需安裝 8 臺(tái)出水流量計(jì)。其他串聯(lián)冷卻壁出水都經(jīng)爐喉鋼磚下段排出，此段共需安裝 72臺(tái)出水流量計(jì)。具體見(jiàn)表1。
2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用三級(jí)網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，這樣可有效地避免單臺(tái)儀表故障引起的通信線路故障。為增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，所有儀表采集數(shù)據(jù)采用數(shù)字信號(hào)傳輸。第一級(jí)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場(chǎng)儀表通過(guò)儀表通信電纜接至集線箱。作用是將現(xiàn)場(chǎng)的儀表信號(hào)傳遞至集線箱內(nèi)的通信模塊。
第二級(jí)網(wǎng)絡(luò)，集線箱內(nèi)的通信模塊通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接至總線適配箱。總線適配箱內(nèi)的總線適配器采集下端集線箱內(nèi)的儀表信號(hào)，并將數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)。
第三級(jí)網(wǎng)絡(luò)，總線適配箱通過(guò)485通信總線連接至工控機(jī)的RS485通信口。計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)軟件采集下端總線適配器傳遞上來(lái)的儀表數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)、畫(huà)面顯示并做相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析和處理。
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖見(jiàn)圖 1 。
目前，檢漏系統(tǒng)與爐體熱負(fù)荷系統(tǒng)（水溫差）無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集中在一套工控機(jī)內(nèi)運(yùn)行，數(shù)據(jù)采集及運(yùn)行效率受限，計(jì)劃利用此次增加 S4＼LH1 檢漏系統(tǒng)時(shí)，將檢漏系統(tǒng)和高爐熱負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)按功能分為兩個(gè)系統(tǒng)并列運(yùn)行，并升級(jí)原有的軟件系統(tǒng)。完善爐體熱負(fù)荷系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方案，把爐身上部 6 層冷卻壁流量值納入爐身監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（包括水溫差與熱流強(qiáng)度）形成完善的監(jiān)測(cè)方案。
現(xiàn)場(chǎng)儀表選型原則：采用性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、維護(hù)方便的產(chǎn)品，且盡可能與現(xiàn)有現(xiàn)場(chǎng)儀表相匹配。
儀表接地：在操作室設(shè)置儀表與控制系統(tǒng)共用的接地系統(tǒng)，要求接地電阻小于1Ω 。
儀表電源：儀表用電源從就近配電室取電，要求220V 、50Hz ，設(shè)立單獨(dú)的開(kāi)關(guān)。
3 系統(tǒng)應(yīng)用效果
3.1 經(jīng)濟(jì)效益
8號(hào)高爐爐身S4段及以上冷卻壁增設(shè)檢漏系統(tǒng)項(xiàng)目固定資產(chǎn)靜態(tài)投資 401． 23 萬(wàn)元，固定資產(chǎn)折舊按均值法分10年計(jì)算，殘值率取5％ ，則固定資產(chǎn)年折舊為38．12萬(wàn)元。該項(xiàng)目通過(guò)實(shí)施后，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)8號(hào)高爐爐身 S4 段及以上冷卻壁冷卻水運(yùn)行狀態(tài)，全面提高查漏準(zhǔn)確率，為8號(hào)高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行提供有力保障。其經(jīng)濟(jì)效益僅在減少冷卻壁漏水而造成的經(jīng)濟(jì)損失，無(wú)法定量計(jì)算。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)高爐冷卻壁是否泄漏并處理，確保安全穩(wěn)定生產(chǎn)［1］。
3.2 檢漏系統(tǒng)上線前后查水工作對(duì)比
8號(hào)高爐冷卻水系統(tǒng)為軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)，冷卻壁管路中間沒(méi)有設(shè)置用來(lái)查水的排氣口，因此，一旦存在冷卻壁漏水，檢查和確診的難度非常大，需要消耗大量人力、時(shí)間等。安裝檢漏系統(tǒng)后能較大限度解決這些問(wèn)題，如表 2所示。
4 結(jié)論
本項(xiàng)目的改造，在提升技術(shù)水平，提高系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性的同時(shí)，降低了設(shè)備的故障率。在具體設(shè)計(jì)時(shí)力爭(zhēng)做到檢測(cè)儀表合理布局，備品備件通用性，也可降低使用維修的費(fèi)用和能源介質(zhì)的損失。也符合《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》中有關(guān)國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展技術(shù)成熟、效益顯著有通用節(jié)能技術(shù)的要求，按相關(guān)節(jié)能技術(shù)規(guī)定采用合理節(jié)能的先進(jìn)工藝和設(shè)備，有效降低能耗，其節(jié)能措施合理，可取得一定的節(jié)能效果。
參考文獻(xiàn)
［1］李鵬，畢學(xué)工，周進(jìn)東，等 ． 低成本高效益高爐專(zhuān)家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的理念與實(shí)踐［J］ ．中國(guó)冶金，2015 ，25（ 7 ）： 10 －16．