張 達，黃智堅
（廣東韶鋼工程技術有限公司，廣東 韶關 512123 ）
摘要： 韶鋼8號高爐設計容積3200m3 ，其冷卻壁冷卻水系統分為2個密閉系統，冷卻壁在長期高壓、高溫環境下易產生變形和管頭拉裂進而導致時有漏水的情況發生。通過采用儀表自動監控系統增加8號高爐S4段以上冷卻壁檢漏系統，以應對鑄鐵冷卻壁可能發生的穿漏問題，使其能夠被及時、準確地發現，為8號高爐安全、穩定生產提供必要的監控手段。
關鍵詞：高爐；冷卻壁；檢漏；自動監測
0 引言
廣東韶鋼 8 號高爐于 2009 年10月份投產，設計爐齡15 年，截至目前，該高爐已使用 9年時間，進入高爐中期，爐內磚襯侵蝕加劇，已有部分設備老化、失效。冷卻壁在長期高壓、高溫環境下易產生變形和管頭拉裂而導致時有漏水的情況發生。高爐冷卻壁一旦發生泄漏而不能及時發現及處理，將對高爐產生較大影響，引起消耗增加或導致爐涼和缸凍結事故，給安全、穩定生產帶來極大的隱患。目前 8＃ 高爐爐身上部鑄鐵冷卻壁現使用的水溫差監測系統方案過于單一，只反映部分區域冷卻壁的水溫差值，只能進行橫向、縱向比較區間的水溫差值，橫、縱向比較只能作為參考，利用價值有限，難以為操爐提供指導；由于爐內不同區域溫度場各不相同且時有變化，水溫差隨此變化，如果冷卻壁發生冷卻水泄漏或冷卻壁進水支管發生異物堵塞，僅靠水溫差數據難以準確發現問題，只有靠人工對每串冷卻壁水管逐一進行排查，無法快速準確地發現問題并及時解決問題。目前監測系統無流量數據，不能準確反映該區域熱負荷，無法滿足高爐關于重點監測爐身冷卻壁的技術要求，故通過在8號高爐爐身 S4段及以上增設檢漏系統項目相應的自動化檢測儀表及控制系統，實現實時監測 8 號高爐爐身 S4 段及以上冷卻壁冷卻水運行狀態，全面提高查漏準確率，為 8 號高爐生產的穩定順行提供有力保障。
1 項目實施內容及目標
（1）在現有的水溫差監測系統中加入流量系統，進行配套使用，補充水溫差監測系統的單一性。 8號高爐爐身S4 段及以上冷卻壁冷卻水管的漏水量達到 0.3t／h 時，檢漏系統自動發出泄漏報警。確保監測系統的準確性和監測效果的可靠性。
（2）在高爐爐身 S4 段以上部冷卻壁進、出水處二合一管安裝彎管流量計共計176臺；爐缸供水高壓水管加裝電磁流量計（共計9 臺）；加上爐身中部銅冷卻壁檢漏監測系統，這樣就可以對全高爐的重點部位進行有效的監測，在8號高爐爐身S4段及以上冷卻壁冷卻水管出現漏水后，現場查漏準確率大于98％ ，實現全高爐冷卻水的大系統監控，實現全高爐檢漏在線監測。
（3）8 號高爐爐身中、上部，采用鑲磚冷卻壁，材質為球墨鑄鐵；頂部爐喉鋼磚分兩段，下段為水冷。軟水 Ⅱ 系統的其中一路為冷卻爐缸冷卻壁和爐身鑄鐵冷卻壁，從H －1 段進入、 H－6 段排出后進入環管，然后再從爐身鑄鐵冷卻壁 S－4 段進入，從爐喉水冷壁排出。該路水量約為2300m3 ／h 。 8號高爐爐身冷卻壁為分段上下串聯式供水。流量計的安裝需以每一串為單位進行進水量和出水量的在線監控。 S4 段共有 44塊冷卻壁，每塊冷卻壁進水管由兩根總管分成4 根支管供水。擬把進水流量計安裝在進水的兩根總管上，每塊冷卻壁安裝兩臺進水流量計。S4 段總共需安裝 88臺流量計。
隨著爐型下大上小的逐漸變化， S5 段為 44 塊冷卻壁（無出水口）， S6 段為40 塊冷卻壁（有 8 個對應的出水口），在 S6段需安裝8 臺出水流量計。 R2 段為 36 塊冷卻壁（有 8 個對應的出水口），同樣需安裝 8 臺出水流量計。其他串聯冷卻壁出水都經爐喉鋼磚下段排出，此段共需安裝 72臺出水流量計。具體見表1。
2 監測系統結構
整個監測系統采用三級網絡通信結構，這樣可有效地避免單臺儀表故障引起的通信線路故障。為增強系統的抗干擾能力，所有儀表采集數據采用數字信號傳輸。第一級網絡，現場儀表通過儀表通信電纜接至集線箱。作用是將現場的儀表信號傳遞至集線箱內的通信模塊。
第二級網絡，集線箱內的通信模塊通過現場總線連接至總線適配箱。總線適配箱內的總線適配器采集下端集線箱內的儀表信號，并將數據上傳至計算機。
第三級網絡，總線適配箱通過485通信總線連接至工控機的RS485通信口。計算機監測軟件采集下端總線適配器傳遞上來的儀表數據，存儲、畫面顯示并做相應的數據分析和處理。
監測系統網絡架構圖見圖 1 。
目前，檢漏系統與爐體熱負荷系統（水溫差）無線監測系統集中在一套工控機內運行，數據采集及運行效率受限，計劃利用此次增加 S4＼LH1 檢漏系統時，將檢漏系統和高爐熱負荷監測系統按功能分為兩個系統并列運行，并升級原有的軟件系統。完善爐體熱負荷系統監測方案，把爐身上部 6 層冷卻壁流量值納入爐身監測系統（包括水溫差與熱流強度）形成完善的監測方案。
現場儀表選型原則：采用性能穩定、質量可靠、維護方便的產品，且盡可能與現有現場儀表相匹配。
儀表接地：在操作室設置儀表與控制系統共用的接地系統，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 ，設立單獨的開關。
3 系統應用效果
3.1 經濟效益
8號高爐爐身S4段及以上冷卻壁增設檢漏系統項目固定資產靜態投資 401． 23 萬元，固定資產折舊按均值法分10年計算，殘值率取5％ ，則固定資產年折舊為38．12萬元。該項目通過實施后，可以實現實時監測8號高爐爐身 S4 段及以上冷卻壁冷卻水運行狀態，全面提高查漏準確率，為8號高爐生產的穩定順行提供有力保障。其經濟效益僅在減少冷卻壁漏水而造成的經濟損失，無法定量計算。為了及時發現高爐冷卻壁是否泄漏并處理，確保安全穩定生產［1］。
3.2 檢漏系統上線前后查水工作對比
8號高爐冷卻水系統為軟水密閉循環系統，冷卻壁管路中間沒有設置用來查水的排氣口，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、時間等。安裝檢漏系統后能較大限度解決這些問題，如表 2所示。
4 結論
本項目的改造，在提升技術水平，提高系統可靠性、穩定性的同時，降低了設備的故障率。在具體設計時力爭做到檢測儀表合理布局，備品備件通用性，也可降低使用維修的費用和能源介質的損失。也符合《中華人民共和國節約能源法》中有關國家鼓勵發展技術成熟、效益顯著有通用節能技術的要求，按相關節能技術規定采用合理節能的先進工藝和設備，有效降低能耗，其節能措施合理，可取得一定的節能效果。
參考文獻
［1］李鵬，畢學工，周進東，等 ． 低成本高效益高爐專家系統開發的理念與實踐［J］ ．中國冶金，2015 ，25（ 7 ）： 10 －16．