罗 新 发

( 河钢集团宣钢公司)

　　摘要高炉、热风炉经过一段服役期后,炉皮可能出现温度过高、变形,严重时可能发生炉皮大面积吹开或开裂等恶性事故,严重威胁职工人身安全。宣钢应用炉皮温度监测预警系统,借助智能化软件分析系统,数据库历史趋势,实时有效地对高炉、热风炉关键部位炉皮温度进行监测,提前发现异常,及时采取防护措施,为高炉工长诊断分析炉况提供了依据。

　　关键词 高炉 热风炉 炉皮温度 监测 预警

　　高炉、热风炉经过一段服役期后,炉皮可能出现温度过高、变形,随着焊缝应力的增加,达到一定极限时,在炉内高压作用下部分焊缝可能被吹开,出现跑煤气现象;严重时可能发生炉皮大面积吹开或开裂,炉内炽热气体喷出,发生烧伤、煤气中毒等恶性事故,严重威胁职工人身安全。

　　为了防止高炉、热风炉炉皮开裂发生事故,通常采取加强焊接质量、修补耐材缝隙、降低风温操作、控制风量,制订事故预案等措施,但是,这些均不能做到早发现早处理。为此,宣钢经过摸索应用炉皮温度监测预警系统,实时有效地对高炉、热风炉关键部位炉皮温度进行监测,提前发现异常,及时采取防护措施,为高炉安全生产保驾护航。

　　1 预警系统组成

　　炉皮温度预警系统由以下几部分组成( 如图 1 所示):XZ-T20W数字温度采集仪、XZ- T215W型炉皮测温传感器、XZ-R252A 通讯转换器、RS485 信号通讯电缆、24V直流电源等硬件部分,上位机等软件部分。

　　(1) 硬件部分。预警系统的温度传感器测温范围为-50益 ~ 800益,测量精度依0.5益,分辨率达到

　　0.1益,可满足不同工况、不同监测点的检测需求。温度传感器与温度采集仪无线通讯,在无遮挡时传输距离可达到80m,可大幅节约电缆敷设成本。温度采集仪与上位机采用RS485通讯方式,MODBUS RTU 协议,通讯速率9600bps,通讯距离可达3000m,不受外界干扰,数据传输可靠。

　　(2) 软件部分。软件部分是整个系统的管理核心,具有管理员、维护员、操作员等不同的操作级别。采用C+Mysql结构组成,功能强大,将各测量点上报的数据进行实时处理,实现温度、温差、热流强度等数据动态显示。软件部分按层统计自动分析温度变化,形成简单、直观的历史曲线,借助计算机图形工具,绘制出立体化的切面图和柱状图,一目了然,便于数据比较。

图1炉皮温度监测预警系统组成

　　2宣钢高炉温度监测点

　　宣钢1号高炉(2500m3 )、2号高炉(2500m3 )、3号高炉(2000m3)分别于2008年3月、2010年9月、2011年6月投产。高炉及热风炉本体、管道部位曾多次出现烧红、跑风事故,造成高炉被迫休风、热风炉被迫焖炉停烧。尤其是2座 2500m3高炉产量提高后,高炉炉缸象脚区局部及铁口区域温度频繁升高,冷却壁烧损增多且烧损部位炉皮温度升高,多次发生开裂现象,不仅影响了强化冶炼,而且也影响了高炉安全生产[1-2] 。

　　为确保高炉及热风炉运行安全,宣钢3座高炉均安装了炉皮温度监测预警系统,按煤气区域防爆要求,并针对热风炉炉顶电源接引线路长和动火作业难的特点,采用无线传感器方式进行数据采集和传输,极大地降低了施工难度,提高了系统的安全性和实用性。

　　根据预警系统架构和炉皮薄弱环节,既要保证实施效果,又要保证节省投资,对监测点的分布和数量要仔细考虑,宣钢高炉监测点分别在炉缸象脚区、铁口区、冷板短封、热风围管等部位( 具体见表 1)。

表1宣钢高炉炉皮温度监测预警系统监测点分布,个

　　3预警系统应用效果

　　3.1高炉

　　(1)监测炉皮温度。宣钢1号高炉已处于炉役后期,第7段31号冷却壁时常出现温度超标现象。通过安装炉皮温度监测预警系统,将炉皮温度实时传输到高炉主控室,为操作人员实时掌握炉皮温度状况提供依据。生产中多次应用该系统预警了炉皮温度的上升的情况。如2019年12 月6日02:43第7段炉皮温度最高上至101益( 如图2所示),报警后操作人员迅速减风300m3/min,30min后该点温度逐步恢复正常,避免了炉皮烧红事故的发生。

图2宣钢1号高炉第7段炉皮温度的变化

　　(2)监测边沿热负荷。近年来,宣钢3座高炉中心、边沿气流实现了长时间稳定,减小了冷却壁温度波动量,降低了边沿热负荷,冷却壁水管烧漏明显减少,高炉抗波动能力得到提高,为高炉降焦提煤创造了良好条件。 3座高炉边沿热负荷的变化趋势如图3所示。

　　生产实践中,结合高炉冷却壁温度及炉体热负荷变化趋势,不断优化冷却系统控制参数, 制定出炉体温度控制范围( 见表2)。

　　根据炉皮温度监测预警系统检测数值,实时监控炉身下部至炉腹部位冷却壁温度及水温差,针对变化趋势及时做出相应的调整。当冷却壁温度及水温差高时,可以适当调整和控制边沿气流;当冷却壁温度及水温差低时,适当采取软水温度调控措施,同时对炉皮温度做上限处理, 以防止炉墙结厚,通过保持合理的炉型操作,确保炉况长周期稳定顺行[3]。

图3宣钢3座高炉边沿热负荷的变化

表2宣钢高炉炉体温度控制范围,益

　　3.2热风炉

　　宣钢高炉热风炉安装炉皮温度监测预警系统后,对热风炉炉皮温度起到了很好的在线监测作用,多次预警了高温可能引发的事故,提高了热风炉的效率,降低了故障率。高炉炉皮温度与热风炉炉皮温度数据实现共享,能够更好地指导热风炉操作工做到及时发现问题和解决问题,减少因设备原因对风温的影响。

　　同时,应用自动烧炉技术和优化燃烧技术,结合炉皮温度监测预警系统,实现热风炉的自动优化控制,使热风炉的运行更加安全、稳定和经济,为提高热风温度提供了保障。宣钢3座高炉热风温度的变化趋势如图 4 所示。

图4宣钢3座高炉热风温度的变化

　　3.3主要技术经济指标

　　宣钢高炉炉皮温度监测预警系统投用后,给操作人员实时掌握炉体工作状况增添了重要参考依据,为高炉长寿、高效、安全生产提供了保障的同时,高炉生产指标也得到了改善。2019年宣钢高炉平均焦比 345kg /t,较2018年降低12kg /t,风温1091益,较2018年提高40益(见表3),为公司降本增效奠定了基础

表3宣钢高炉主要技术经济指标

　　4结语

　　高炉或热风炉炉皮开裂制约着高炉的安全生产,炉皮温度监测预警系统利用智能化、信息化技术在高炉冶炼中起到预测和报警功能。特别是高炉服

　　役进入中后期,炉内部分冷却壁烧坏、烧漏、耐火材料脱落等现象难以避免,炉皮温度监测预警系统在线实时重点部位监控,借助智能化软件分析系统,数据库历史趋势,为高炉工长诊断分析炉况提供了依据,克服了依靠经验判断的局限,高炉操作由事后处理向事前预测迈出了实质性一步。

　　1 参考文献

　　[1]陈俊.宣钢高炉长寿高效生产实践[J].中国冶金,2016,26(4):38-42.

　　[2]吕志敏.宣钢1号高炉风温降低原因及处理实践[J].山西冶金,2019,42(1):97-99.

　　[3]赵成.宣钢2500m3高炉炉墙结厚的处理[J].炼铁,2018,37(5):39-42.