張 達(dá)，黃智堅
（廣東韶鋼工程技術(shù)有限公司，廣東 韶關(guān) 512123 ）
摘要： 韶鋼8號高爐設(shè)計容積3200m3 ，其冷卻壁冷卻水系統(tǒng)分為2個密閉系統(tǒng)，冷卻壁在長期高壓、高溫環(huán)境下易產(chǎn)生變形和管頭拉裂進而導(dǎo)致時有漏水的情況發(fā)生。通過采用儀表自動監(jiān)控系統(tǒng)增加8號高爐S4段以上冷卻壁檢漏系統(tǒng)，以應(yīng)對鑄鐵冷卻壁可能發(fā)生的穿漏問題，使其能夠被及時、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)，為8號高爐安全、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；自動監(jiān)測
0 引言
廣東韶鋼 8 號高爐于 2009 年10月份投產(chǎn)，設(shè)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(nèi)磚襯侵蝕加劇，已有部分設(shè)備老化、失效。冷卻壁在長期高壓、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)生泄漏而不能及時發(fā)現(xiàn)及處理，將對高爐產(chǎn)生較大影響，引起消耗增加或?qū)е聽t涼和缸凍結(jié)事故，給安全、穩(wěn)定生產(chǎn)帶來極大的隱患。目前 8＃ 高爐爐身上部鑄鐵冷卻壁現(xiàn)使用的水溫差監(jiān)測系統(tǒng)方案過于單一，只反映部分區(qū)域冷卻壁的水溫差值，只能進行橫向、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)域溫度場各不相同且時有變化，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(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)問題并及時解決問題。目前監(jiān)測系統(tǒng)無流量數(shù)據(jù)，不能準(zhǔn)確反映該區(qū)域熱負(fù)荷，無法滿足高爐關(guān)于重點監(jiān)測爐身冷卻壁的技術(shù)要求，故通過在8號高爐爐身 S4段及以上增設(shè)檢漏系統(tǒng)項目相應(yīng)的自動化檢測儀表及控制系統(tǒng)，實現(xiàn)實時監(jiān)測 8 號高爐爐身 S4 段及以上冷卻壁冷卻水運行狀態(tài)，全面提高查漏準(zhǔn)確率，為 8 號高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行提供有力保障。
1 項目實施內(nèi)容及目標(biāo)
（1）在現(xiàn)有的水溫差監(jiān)測系統(tǒng)中加入流量系統(tǒng)，進行配套使用，補充水溫差監(jiān)測系統(tǒng)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(dá)到 0.3t／h 時，檢漏系統(tǒng)自動發(fā)出泄漏報警。確保監(jiān)測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)，這樣就可以對全高爐的重點部位進行有效的監(jiān)測，在8號高爐爐身S4段及以上冷卻壁冷卻水管出現(xiàn)漏水后，現(xiàn)場查漏準(zhǔn)確率大于98％ ，實現(xiàn)全高爐冷卻水的大系統(tǒng)監(jiān)控，實現(xiàn)全高爐檢漏在線監(jiān)測。
（3）8 號高爐爐身中、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 段進入、 H－6 段排出后進入環(huán)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(lián)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(jiān)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(yīng)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(yīng)的出水口），同樣需安裝 8 臺出水流量計。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臺出水流量計。具體見表1。
2 監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
整個監(jiān)測系統(tǒng)采用三級網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，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(tǒng)的抗干擾能力，所有儀表采集數(shù)據(jù)采用數(shù)字信號傳輸。第一級網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場儀表通過儀表通信電纜接至集線箱。作用是將現(xiàn)場的儀表信號傳遞至集線箱內(nèi)的通信模塊。
第二級網(wǎng)絡(luò)，集線箱內(nèi)的通信模塊通過現(xiàn)場總線連接至總線適配箱?？偩€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，并將數(shù)據(jù)上傳至計算機。
第三級網(wǎng)絡(luò)，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(jiān)測軟件采集下端總線適配器傳遞上來的儀表數(shù)據(jù)，存儲、畫面顯示并做相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析和處理。
監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖見圖 1 。
目前，檢漏系統(tǒng)與爐體熱負(fù)荷系統(tǒng)（水溫差）無線監(jiān)測系統(tǒng)集中在一套工控機內(nèi)運行，數(shù)據(jù)采集及運行效率受限，計劃利用此次增加 S4＼LH1 檢漏系統(tǒng)時，將檢漏系統(tǒng)和高爐熱負(fù)荷監(jiān)測系統(tǒng)按功能分為兩個系統(tǒng)并列運行，并升級原有的軟件系統(tǒng)。完善爐體熱負(fù)荷系統(tǒng)監(jiān)測方案，把爐身上部 6 層冷卻壁流量值納入爐身監(jiān)測系統(tǒng)（包括水溫差與熱流強度）形成完善的監(jiān)測方案。
現(xiàn)場儀表選型原則：采用性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、維護方便的產(chǎn)品，且盡可能與現(xiàn)有現(xiàn)場儀表相匹配。
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)立單獨的開關(guān)。
3 系統(tǒng)應(yīng)用效果
3.1 經(jīng)濟效益
8號高爐爐身S4段及以上冷卻壁增設(shè)檢漏系統(tǒng)項目固定資產(chǎn)靜態(tài)投資 401． 23 萬元，固定資產(chǎn)折舊按均值法分10年計算，殘值率取5％ ，則固定資產(chǎn)年折舊為38．12萬元。該項目通過實施后，可以實現(xiàn)實時監(jiān)測8號高爐爐身 S4 段及以上冷卻壁冷卻水運行狀態(tài)，全面提高查漏準(zhǔn)確率，為8號高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行提供有力保障。其經(jīng)濟效益僅在減少冷卻壁漏水而造成的經(jīng)濟損失，無法定量計算。為了及時發(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比
8號高爐冷卻水系統(tǒng)為軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)，冷卻壁管路中間沒有設(shè)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(tǒng)后能較大限度解決這些問題，如表 2所示。
4 結(jié)論
本項目的改造，在提升技術(shù)水平，提高系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性的同時，降低了設(shè)備的故障率。在具體設(shè)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(zhì)的損失。也符合《中華人民共和國節(jié)約能源法》中有關(guān)國家鼓勵發(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
［1］李鵬，畢學(xué)工，周進東，等 ． 低成本高效益高爐專家系統(tǒng)開發(fā)的理念與實踐［J］ ．中國冶金，2015 ，25（ 7 ）： 10 －16．