解决高炉本体热负荷运行安全风险措施

段贤杰 宋纯东

中图分类号：R254 文献标识码：A 文章编号：2095-3178（2018）20-0377-01

引言

1 高炉冷却壁及水温差检测一直是高炉生产上的难题，过高的冷却壁热负荷容易烧毁冷却壁，局部冷却壁热负荷高还会造成炉况的不稳定，崩料、滑料多，使高炉煤气利用率降低，燃料比上升，难以取得良好的经济指标和经济效益。水管通过高炉冷却水系统水温差的测量可以监测到高炉冷却壁的热交换过程和高炉炉体侵蚀情况，对保证高炉安全生产、延长高炉使用寿命有着重要指导意义。

2 高炉现状：

新区A高炉本体的冷却壁热负荷计算的温差数据是各个区的出水温度减去总管的进水温度。实际上，炉底的进水有两根进水，进入炉底环管混合后分4根进水供应4个区的冷却壁。在测量时发现，两根进水管子的温差最大到4℃。因混合不均匀，导致1，4区冷却壁进水温度偏低，2，3区供水方向的进水温度偏高的现象。而进水总管的温度测点在1，4区方向的进水管道出口上。当出现炉墙一个区热负荷增加到30000MJ/h时，两个进水管道进水温度差别4℃，2.3区的温差出现增加的假象，导致热负荷的计算和判断出现偏差，对炉况判断造成假象。

综上所述：新区高炉小套迫切需要安装高精度的流量计进行改造，以满足高炉安全生产。

3 方案制定及优化：

整个监测方案包括检测冷却水流量及温度数据、检测炉衬厚度数据、根据炉墙传热数学模型构建炉温在线检测模型，并将炉温在线检测模型嵌入上位机系统。根据热负荷数据以及炉衬厚度数据，通过炉温在线检测模型计算得到炉温。利用该方法实现了高炉炉温实时在线的检测。对于提高高炉的生产效率，确保高炉的炉况稳定顺行，有重大意义。同时相比其他在线检测手段更加可靠，成本低。

根据生产及设备现状，从炉底进水到冷却壁进水来看，安装热电偶的位置制定三种方案：

方案1：选点为冷却壁4个区的进水支管上。

优点：安装方便，可随时实施；

缺点：在气温下降时会出现散热，温度下降的问题，影响精度。

方案2：选4点为冷却壁4个区的进水总管的排污阀上，排污阀为DN50的正二通球阀，利用检修时间，将闷板上焊接上热电偶的安装丝口，带上后，旋开阀门，插入热电偶到指定深度，旋紧背帽。将数据引导到计算机，作为4个区的溫度采集点使用。

方案3：选1点为冷却壁2，3区的进水总管的排污阀上，排污阀为DN50的正二通球阀，利用检修时间，将闷板上焊接上热电偶的安装丝口，带上后，旋开阀门，插入热电偶到指定深度，旋紧背帽。将数据引导到计算机，作为2，3区的进水温度采集点使用。

综合比较， 实施第3种方案目前可解决高炉本体热负荷的计算和判断出现偏差问题，同时改造费用较低。

4 方案实施：

4.1 方案确定内容：

在冷却壁的进水口和出水口分别安装水温及流量检测传感器，将水温及流量数据传入上位机，根据水温差及流量计算得到冷却壁热负荷；

在炉墙内埋入测杆作为传播介质，在测杆的冷端安装压电晶体探头，利用超声波测距法测出杆长，从而计算出炉衬厚度，并将炉衬厚度数据传入上位机；

以冷却壁热负荷及炉衬厚度作为已知量，建立高炉炉墙传热过程数学模型，计算不同炉衬厚度和热负荷工况下的炉墙传热过程，提取炉衬内部各点的温度数据、热负荷数据以及炉衬厚度数据；

根据得到的炉温与热负荷、炉衬厚度组成的多组数据，分析炉温与热负荷、炉衬厚度之间的关系，构建炉温在线检测模型。

4.2 施工流程

前期与生产方确认，达到工作条件方可作业。

4.2.1 安装步骤如下：

1.前期准备：A 电工工具 2套 B.万用表 1块 C.煤气报警仪2部D.对讲机2部 E.摇表 1台 F .绝缘胶布10卷 G.负荷线60米 H 钳形电流表1台 I.安全带4条

2.填票，三方确认，人员将工器具材料备至现场，选取合适的法兰和包覆垫圈及紧固件件。

3.对炉底北场进水排污阀排污休风后再次排污，将热电偶背帽等配套丝口件焊接到闷板上；

4.降水压后，将热电偶插入，旋上背帽，活动电偶后将热电偶插到规定深度，.旋紧背帽压紧闷板，旋开阀门；

5.在冷却壁的进水口和出水口分别安装水温及流量检测传感器；

6.敷设电缆，接线调试：敷设线缆前应与点检事先确认好线缆路由走向；

7.各种设备联线后将信号传到中控室给数学模型提供基础数据；

5 安全措施

项目涉及到中毒和窒息、高空坠落、触电.其他伤害等危险源作业，及工艺设备安全措施

5.1 施工单位预先办理好各类票据，三方确认后开始施工；

5.2 施工人员劳保穿戴整齐；

5.3 施工人员携带好煤气报警仪，时刻关注煤气浓度，高于160PPM以上马上撤离，通知生产方提供安全方案。

5.4 行走安全路线，上下楼梯，扶好扶手，工作现场及时清理。高处作业佩戴安全带，高挂低用使用前检查，挂靠点稳固。联保互保到位。

5.5 做好电气作业安全措施，停电.验电.挂牌.三方确认制。使用合格工具

5.6 确认工艺设备安全措施到位，符合作业条件，方可施工作业。

危险源辨识和应对处理措施：

6 实施效果

改造后在三个高炉上使用，从运行状况来看，现场使用效果较好。能够及时发现热负荷及水温差超值变化，方便及时采取护炉措施，对监理合理的高炉热制度，预防炉缸烧穿、爆炸等重大事故，延长高炉使用寿命具有重要意义。

参考文献

[1]成兰伯 高炉炼铁工艺及计算冶金工业出版社1999：110