水电解氢氧发生器改造

王克生 仲耕耘 王 帅

作者通联：沙钢集团淮钢特钢有限公司炼钢厂 江苏淮安市 223002

E-mail：wks707@163.com

一、存在的问题

水电解氢氧发生器工作原理见图1，普通水通过电解槽电解产生氢氧气，经集气装置、压力表、滤水器、防回火装置（水封）等输送至枪体燃烧，进行金属和连铸坯切割。

沙钢集团淮钢特钢有限公司炼钢厂使用YJ-SB6300C型水电解氢氧发生器（中冶集团建筑研究总院焊接技术研究所生产，额定功率20kW），每流铸坯需要两台氢氧发生器供气。一般铸坯切割时间较短，如切割150mm方的铸坯只需约30s，而切割完毕氢氧发生器仍处于工作状态，且待机时间较长（根据被切割铸坯定尺长度及拉速而定），如拉速为2.5m/min，每切割1根12m铸坯，待机时间约240s，此时割枪喷出的氢氧气白白燃烧。设备主要消耗电能，两台水电解氢氧发生器正常工作耗电为20kW×2台×1h=40kW·h，电能浪费严重，为此设计自动断火系统，对氢氧发生器进行节能改造，使设备仅在铸坯切割时开机工作，其余时间停机等待。

二、改造措施

1.管路系统

改造前设备管路结构见图2，氢氧混合气从A处直接经手动球阀1到达C处割枪位置燃烧，当符合铸坯定尺长度时，抱夹得到信号抱紧铸坯，同时割枪进行铸坯切割。

对A、C之间管路进行改装（图2虚线框），设备正常工作时关闭手动球阀1，氢氧混合气经手动球阀2、电磁气动球阀和手动球阀3，到达C处割枪位置。为避免频繁停气造成割枪回火，甚至烧枪，每次切断氢氧混合气时B处的普通压缩空气通过电磁气阀吹扫C处割枪位置残留的氢氧混合气。由于氢氧气压力较低（0.05～0.09MPa），压缩空气（正常压力为0.4～0.6MPa）和氢氧气压差过大，可调节单向减压阀将压缩空气降至约0.1MPa（工艺要求）。

2.控制系统

设备工作方式：①自动工作方式。当铸坯达到切割长度，传感器1将定尺信号（启动信号）传至PLC，PLC通过继电器控制氢氧发生器触发电路输入点，氢氧发生器工作，同时PLC开启电磁气动球阀，氢氧气管道导通，割枪喷出氢氧气燃烧火焰进行铸坯切割；切割完毕，传感器2将停止切割信号（关闭信号）传至PLC，PLC控制氢氧发生器触发电路断开，氢氧发生器停止工作，PLC收到切割用氧气阀门（系统外单独供给割枪氧气的控制阀门）关闭信号后，关闭电磁气动球阀，氢氧气管道关断，同时开启电磁气阀，使普通压缩空气管道和氢氧气管道导通，普通压缩空气吹扫氢氧气管道，此时若有压缩空气吹过电磁气动球阀到达止回阀，止回阀关闭，切断通路，阻止压缩空气进入氢氧发生器。吹扫5s后电磁气阀关闭。②手动工作方式。打开手动球阀1，关闭手动球阀2、3，设备恢复为改造前连续工作状态，适用于自动断火系统故障或维修输气管道控制装置的情况。

3.程序设计

为充分利用原有开关信号控制氢氧发生器，在设备原PLC程序中增加氢氧气控制程序。程序中有关时间的设定：①设定压缩空气吹扫管道为5s。②实际工作中管道存在泄漏，抱夹开始时再给氢氧气，有时会出现氢氧气压力不足、切不断铸坯的现象，现增加触发计时器控制电磁气动球阀，每次切割氧关闭时触发计时器，达到设定时间立即开启电磁气动球阀供气。为最大限度减少氢氧发生器工作时间，计时器时间可根据铸坯定尺和拉速设定，考虑拉速偶尔瞬时波动，时间可设定在170～280s，这样氢氧发生器工作时间只有原来20%～30%。

三、改造效果

改造后每流连铸机可节电约70%～80%，每天可节电40kW·h×70%×24h=670kW·h。全年生产时间按310天计算，1台六机六流方坯连铸机可节电约120万kW·h，电费约60万元。氢氧发生器停止时间较长，电解槽工作温度由原70℃降至约50℃，延长设备使用寿命，降低备件消耗。 W10.01-26