1、PAGE 轉爐自動化及傳動改造技術方案目 錄 TOC o 13 h z u HYPERLINK l ”_Toc394926717 1：轉爐汽化冷卻系統(tǒng)簡介 PAGEREF _Toc394926717 h 4 HYPERLINK l _Toc394926718 1。1為何要采用汽化冷卻 PAGEREF _Toc394926718 h 4 HYPERLINK l ”_Toc394926719 1.2汽化冷卻系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc394926719 h 4 HYPERLINK l _Toc394926720” 2：轉爐汽化冷卻系統(tǒng)面臨的問題 PAGEREF _Toc394926720

2、h 5 HYPERLINK l _Toc394926721 2。1整體問題 PAGEREF _Toc394926721 h 5 HYPERLINK l _Toc394926722 2。2潛在問題 PAGEREF _Toc394926722 h 5 HYPERLINK l ”_Toc394926723” 3：轉爐汽化冷卻系統(tǒng)問題分析 PAGEREF _Toc394926723 h 5 HYPERLINK l ”_Toc394926724” 3。1蒸汽含水分的問題 PAGEREF _Toc394926724 h 5 HYPERLINK l ”_Toc394926725 3。2為何汽包輸出帶水的蒸汽

3、 PAGEREF _Toc394926725 h 5 HYPERLINK l ”_Toc394926726” 4：轉爐汽化冷卻系統(tǒng)解決思路 PAGEREF _Toc394926726 h 9 HYPERLINK l _Toc394926727 4.1吹氧前汽包水位的設定 PAGEREF _Toc394926727 h 9 HYPERLINK l ”_Toc394926728 4.2吹氧后汽包水位的確定 PAGEREF _Toc394926728 h 10 HYPERLINK l ”_Toc394926729” 4.3供水量的控制 PAGEREF _Toc394926729 h 10 HYPER

4、LINK l ”_Toc394926730” 5：轉爐汽化冷卻系統(tǒng)的傳動 PAGEREF _Toc394926730 h 11 HYPERLINK l ”_Toc394926731 5.1目前的傳動配置 PAGEREF _Toc394926731 h 11 HYPERLINK l _Toc394926732” 5.2工頻傳動的缺點 PAGEREF _Toc394926732 h 12 HYPERLINK l ”_Toc394926733 5。2針對工頻缺點相應的解決方案 PAGEREF _Toc394926733 h 13 HYPERLINK l _Toc394926734 6：完善轉爐汽化冷

5、卻系統(tǒng)的基本條件 PAGEREF _Toc394926734 h 13 HYPERLINK l ”_Toc394926735” 6。1檢測儀表方面的要求 PAGEREF _Toc394926735 h 13 HYPERLINK l _Toc394926736 6。2執(zhí)行機構方面的要求 PAGEREF _Toc394926736 h 14 HYPERLINK l _Toc394926737 6。3傳動設備方面的要求 PAGEREF _Toc394926737 h 14 HYPERLINK l ”_Toc394926738” 6。4 PLC方面的要求 PAGEREF _Toc394926738 h

6、 14 HYPERLINK l _Toc394926739” 6.5本體設備方面的要求 PAGEREF _Toc394926739 h 15 HYPERLINK l _Toc394926740” 6。6其它方面的要求 PAGEREF _Toc394926740 h 15 HYPERLINK l ”_Toc394926741” 7：轉爐汽化冷卻系統(tǒng)的改造預算 PAGEREF _Toc394926741 h 15 HYPERLINK l ”_Toc394926742” 7.1PLC改造工期及費用 PAGEREF _Toc394926742 h 15 HYPERLINK l _Toc39492674

7、3” 7。2變頻柜改造工期及費用 PAGEREF _Toc394926743 h 151：轉爐汽化冷卻系統(tǒng)簡介1.1為何要采用汽化冷卻冷卻技術是利用水汽化吸熱，帶走被冷卻對象熱量的一種冷卻方式。受水汽化條件的限制，在常規(guī)條件下汽化冷卻只適用于高溫冷卻對象。我們知道，對于同一冷卻系統(tǒng)，采用液態(tài)令缺水溫度上升所帶走的熱量，遠遠小于液態(tài)水汽化所帶走的熱量.因此采用汽化冷卻,可以大大減少冷卻水補充水量。另外，汽化冷卻所產生的蒸汽還可以利用，或者并網發(fā)電，可以為企業(yè)節(jié)省或再生大量能源。1.2汽化冷卻系統(tǒng)的組成通常情況下,轉爐汽化冷卻系統(tǒng)包括以下幾個部分：轉爐汽化冷卻煙道汽包蓄熱器汽水分離器（歸電廠）冷凝

8、水泵（歸電廠）除氧器給水泵汽化冷卻傳動系統(tǒng)汽化冷卻PLC及上位系統(tǒng)2：某公司轉爐汽化冷卻系統(tǒng)面臨的問題2。1整體問題1、在實際的運行過程中，轉爐汽化冷卻系統(tǒng)向電廠汽輪機供送蒸汽的過程中，屢次出現(xiàn)蒸汽含水量偏高。2、給水泵在運行的過程中,給水泵電機出現(xiàn)工藝上的頻繁啟停，造成機械設備的過度損耗和能源的浪費.2.2潛在問題1、檢測儀表和執(zhí)行元器件不能精準檢測和正確執(zhí)行。2、控制程序不完善.3：某公司轉爐汽化冷卻系統(tǒng)問題分析3.1蒸汽含水分的問題蒸汽所含的水分,經過我們現(xiàn)場調查與深入分析，可能與以下兩個因素有關：1、蒸汽在輸送過程中，由于溫度的下降,是過熱蒸汽變?yōu)轱柡驼羝^而導致冷凝水的出現(xiàn)。2、在

9、汽包的蒸汽輸出過程中,直接帶入了液態(tài)水。從現(xiàn)場的分析來看，第二條是主要原因。3。2為何汽包輸出帶水的蒸汽1、轉爐汽化冷卻的特點轉爐汽化冷卻與其它場合的汽化冷卻(如加熱爐等)是具有明顯的不同。其中最大的特點就是,它隨著在冶煉周期的不同階段,其吸收熱能的幅度有極大的變化。以一臺120T的轉爐生產為例，轉爐一次的煉鋼周期為35分鐘左右，吹氧時間段在煉鋼周期的中期,用時大約在15分鐘左右，在吹氧期間，進入余熱鍋爐的爐氣量可達76000Nm3/h,溫度高達1650。從轉爐兌鐵水開始到吹氧強度達到工作值，爐氣量和爐氣溫度迅速增加。余熱鍋爐的熱負荷將從極低值升到極高值，熱負荷呈陡然上升趨勢,鍋爐的產氣量也迅

10、速增加,瞬時最大產氣量可達100t/h。當轉爐停止吹氧后，余熱鍋爐的熱負荷迅速下降至最低，直到下一個吹煉周期開始熱負荷再次增加，這個期間大約在20分鐘左右。顯然，煉鋼工序中受吹氧時間和吹氧強度的變化影響,轉爐余熱鍋爐的熱負荷是不穩(wěn)定的，周期性的。這使得轉爐余熱鍋爐運行工況是復雜的、多變的，并直接反應在汽包水位的變化上.2:冶煉周期內汽包水位的變化情況轉爐吹煉周期內水位變化趨勢圖上圖是一個典型的轉爐余熱鍋爐汽包水位變化的趨勢圖（冶煉周期以某爐鋼水吹氧至下一爐鋼水吹氧).我們根據轉爐冶煉的工藝特點,結合余熱鍋爐的運行和汽包水位的變化情況，將冶煉汽包的水位變化分為五個階段：冶煉前期；吹煉中期補水前；

11、吹煉中期補水后；冶煉結束期;補吹期；從圖中我們可以看到:冶煉前期的水位變化(0200S）從第二張圖可以看到,吹煉開始前200S，汽包的水位增幅很大，水位增速可達1mm/s,水位增加了210mm左右.同時,蒸汽流量增幅也很大，可達40t/h。冶煉中期補水前的水位變化（200-300S）汽包水位在冶煉前達到高水位后，鍋爐尚未開始補水前，汽包水位有明顯的回落，但回落幅度不大，約為50mm，水位下降速度比前一階段上升速度要小，約為0。5mm/s，此時蒸汽產量繼續(xù)上升至大于40t/h.冶煉中期補水后的水位變化(300-850S）當鍋爐開始補水后，補水量約為50t/h，汽包水位回落勢頭減緩，水位穩(wěn)定在13

12、0mm左右,但在穩(wěn)定一段時間后（約200S）有逐漸回升現(xiàn)象，此時蒸汽產量穩(wěn)定于40t/h一段時間后，在后半期有大幅提高，達到50t/h。冶煉后期的水位變化（8501000S）當冶煉停止吹氧后,汽包水位下降幅度明顯,約為200mm，且下降速度快，約為0.5mm/s。蒸汽產量也急劇回落，150S內從50t/h下降到15t/h。補吹期的水位變化(10001050S）在補吹期階段，汽包水位和蒸汽產量均出現(xiàn)急漲急回現(xiàn)象，水位變化率為4mm/s，蒸汽流量變化率4。6t/h/s。3：現(xiàn)象分析毫無疑問，汽包水位的變化顯然是由鍋爐汽水容積的變化引起的，而鍋爐汽水容積的變量因素比較多,但其根源在于轉爐爐氣熱負荷的

13、變化。當轉爐在非吹氧期，余熱鍋爐的下降管、受熱管及上升管中充滿了水；當轉爐開始吹氧后，受熱管中的水開始蒸發(fā)，形成汽水混合物，體積急劇膨脹，導致汽包內的水位急劇上升。吹煉結束,余熱鍋爐就停止運行，受熱管中的水停止蒸發(fā),由吹氧期間的汽水混合物變?yōu)樗w積急劇縮小，導致汽包水位急劇下降，形成汽包水位的波動空間。由此可見,水位波動空間的形成與吹氧緊緊的聯(lián)系在一起。由于轉爐生產中余熱鍋爐頻繁啟動和停爐,使汽包水位頻繁上升和下降。4：水位升降幅度水位升降到底有多大？它與以下因素有關。與轉爐的容量有關，轉爐容量越大，在吹氧期間產生的爐氣量就越大,進入余熱鍋爐的余熱資源量就越大，余熱鍋爐受熱管中產生的蒸汽量就

14、越大,當然體積膨脹量就越大，導致汽包水位上升的幅度就越大。與轉爐在吹氧期間的脫碳速度有關。脫碳速度越高，單位時間內產生的爐氣量就越大，單位時間內進入余熱鍋爐的余熱資源就越大,余熱鍋爐受熱管中產生的蒸汽量就越大，體積膨脹就越大,導致汽包水位上升的幅度就越大.與轉爐在吹氧期的不同階段有關.當轉爐開始吹氧時，轉爐熔池內鐵水的溫度相對比較低，因此產生的爐氣溫度也相對比較低，余熱鍋爐受熱面的熱強度也相對比較低,產汽量就比較少，汽包水位上升的幅度就比較小。當轉爐吹煉進入中期,熔池中鐵水的溫度相對較高，同時，供氧強度增到最大，此時不但爐氣溫度相對比較高，而且爐氣量也達到最大值，當然鍋爐的蒸發(fā)強度也達到最大值

15、，此時，汽包的水位上升幅度也達到最大值。當轉爐吹煉進入后期，雖然此時熔池溫度達到最大值,但是，供氧強度開始下降,爐氣量減少,此時，鍋爐的蒸發(fā)強度也開始降低，汽包水位由最高值開始下降。與轉爐煤氣是否回收有關.轉爐在吹煉過程中產生的爐氣中的CO，在吹煉的前燒期和后燒期內,為了盡可能減少CO對大氣的污染，要求在余熱鍋爐內盡可能將爐氣的CO都燒掉,這樣,余熱鍋爐除了吸收爐氣的物理熱，還要大量吸收CO燃燒的化學熱，余熱鍋爐爐膛內最高理論燃燒溫度可以達到2600，此時，余熱鍋爐的蒸發(fā)強度達到最大值，也就是汽包水位上升幅度達到最大值。當轉爐吹煉進入回收期，為了提高回收的轉爐煤氣的質量，希望在余熱鍋爐內CO的

16、燃燒份額越少越好，因此，爐膛內燃燒溫度比最高理論燃燒溫度低得多，余熱鍋爐蒸發(fā)量就減少，汽包內的水位上升幅度就比較低。與余熱鍋爐受熱面面積有關.在同等爐氣條件下，鍋爐受熱面越大，則吸熱量就越大，鍋爐的蒸發(fā)量也就越大，汽包水位上升幅度也越大.與汽包容積有關。在冶煉條件、鍋爐受熱面面積相同的條件下，汽包容積越大,水位上升的幅度就越小，汽包容積越小，水位上升幅度就越大。這是因為在蒸發(fā)量相等的條件下,水蒸氣體積的膨脹是一定的，容積越大，水蒸氣體積的膨脹量占整個汽包體積的比例就越小，因此水位上升的幅度就小，反之越大。綜合上述分析，可以看出，汽包水位的升降，是由多方面因素決定的。在轉爐生產周期的不同不同階段

17、，出現(xiàn)大的水位波動，也就是人們常說的假水位，這在其它鍋爐只有在啟停階段才會出現(xiàn)，平常是不可能出現(xiàn)的，這也就是轉爐余熱鍋爐與其它鍋爐的不同之處。4：某公司轉爐汽化冷卻系統(tǒng)解決思路4。1吹氧前汽包水位的設定吹氧前汽包內水位的設定非常重要。如果水位設定過低，當出現(xiàn)突然中止給水時,汽包內的有效水容積很難保證一爐鋼順利煉完，鍋爐有燒干鍋的危險；如果吹氧前水位設定過高，當吹氧后水位進一步提高,汽包內的汽空間減少，影響汽水分離效果，造成蒸汽帶水而惡化蒸汽品質；另外由于汽包在高水位線上運行，給水調節(jié)閥門在吹氧后的較長時間內不會開啟，造成汽包在吹氧后的較長時間內不能補水，如果給水調節(jié)閥門在吹氧即將結束的時候才能

18、開啟，就有可能因補水需要較長時間而影響下一爐鋼的吹煉，直接影響轉爐生產。再有，吹氧后汽包內的水位過高，就有可能將上升管管口埋入水中，上升管中帶來的循環(huán)動能使汽包內的水位更加不穩(wěn)定，增大水位的波動范圍，使汽包內的汽空間進一步減小，蒸汽品質進一步惡化，同時有可能使汽包內的一次汽水分離裝置受到破壞，一次汽水分離失去作用,蒸汽品質更加惡化。如果汽包在高水位線上運行時，上述幾種不利工況同時出現(xiàn),除了影響轉爐煉鋼外,蒸汽帶水必然十分嚴重，影響蒸汽管道的安全運行，在實際生產過程中，很容易發(fā)生因轉爐余熱鍋爐蒸汽帶水嚴重造成水擊使蒸汽管道破壞的現(xiàn)象.由此可見,吹氧前汽包水位設定的準確與否，對鍋爐的安全運行,蒸汽

19、的品質起著決定性的作用.吹氧前汽包水位的正確設定是轉爐在吹氧期間突然中止鍋爐給水的情況下,汽包的有效水容積能保證一爐鋼順利煉完再加適當?shù)卦Ａ?，也就是煉一爐鋼期間余熱鍋爐的蒸發(fā)量再加適當?shù)卦Ａ考纯?4。2吹氧后汽包水位的確定吹氧后汽包水位的確定，應該是吹氧開始三分鐘后汽包水位的確定。因為吹氧一開始,余熱鍋爐受熱面中形成汽水混合物需要一定的時間，汽水混合物流到汽包也需要一定的時間。待吹氧三分鐘后汽包的水位已經上升的相對平穩(wěn)的位置,此時汽包內的水位比吹氧前上升約200-250mm，即汽包中心線上約200mm的位置，以此水位定位吹氧后的汽包水位。隨后蒸汽不斷向外排放，水位不斷下降，給水調節(jié)閥門自動開啟

20、，不斷向汽包內補水，使汽包內的水位穩(wěn)定在汽包中心線上約200mm的位置上.也就是供水量與蒸汽排放量相等。吹氧結束后水位開始下降，仍然回到吹氧前的水位線上.保持了供水量與蒸汽排放量的相對平衡，實現(xiàn)了供水量的最佳控制。使汽包內部有了足夠的汽水分離空間，從而保證汽水分離的效果,達到保證蒸汽品質的目的。4。3供水量的控制為了實現(xiàn)供水量與蒸汽排放量的相對平衡，控制供水量是十分必要的。一般情況下，供水量的調節(jié)采用三沖量控制，給水流量調節(jié)閥的開度自然就會按照蒸汽排放量進行調節(jié)。如果供水量只是按照單沖量控制方式，且只是依據汽包水位進行調節(jié)，那么就應該設定最大供水流速,也就是說,最大供水流速的設定實際上已經決定

21、了給水流量調節(jié)閥的最大開度.之所以要設定最大給水流量，就是為了嚴格保證實現(xiàn)吹氧前后設定的水位。這是因為最大給水流量不受控制，實際上就是調節(jié)閥的最大開度不受控制,當水位一旦低于設定水位時,調節(jié)閥就有可能開到最大值，大量的給水涌進汽包,水位就難以控制，一旦水位高于設定水位,就必須采用汽包放水的方式來降低水位,造成給水的浪費；也有可能使汽包內的水位達到報警線，影響鍋爐的安全運行，也影響到汽水分離的效果.同時,如果車間內同時有幾臺轉爐在吹煉而同時需要補水時，就會因調節(jié)閥給水流量不受控制，而給水泵能力不足而導致其它轉爐得不到補水而危及鍋爐的安全運行或轉爐的正常冶煉。最大給水流量的設定，應該按照鍋爐的最大

22、蒸發(fā)量決定。嚴格地說，應該由鍋爐的蒸發(fā)量、汽包水位、給水量三個因素同時決定，才能嚴格控制水位和最經濟合理的給水流量，因此轉爐余熱鍋爐汽包的給水調節(jié)閥應采用三沖量調節(jié)方式。對于單沖量調節(jié)閥設定最大給水流量，只是保持蒸發(fā)量與給水量基本平衡.實際上,在轉爐的整個吹氧期內,蒸發(fā)量的變化是很大的，因此依靠單沖量調節(jié)閥來保持蒸發(fā)量與給水量的動態(tài)平衡是不可能實現(xiàn)的，轉爐余熱鍋爐的給水閥應采用三沖量調節(jié)方式。5:轉爐汽化冷卻系統(tǒng)的傳動5.1目前的傳動配置目前采用工頻驅動的方式，對3臺90KW的進水泵進行驅動。5。2工頻傳動的缺點在汽包進水泵采用工頻控制時，會出來一下幾方面的問題：調節(jié)閥的問題轉爐余熱鍋爐的給水

23、控制主要靠給水調節(jié)閥采用二沖量或三沖量調節(jié)給水,由于蒸汽流量的不穩(wěn)定性及汽包水位的波動，造成給水調節(jié)閥的頻繁動作。同時，調節(jié)閥前后壓差變化大，對調節(jié)閥的使用壽命造成很大的影響。給水泵的起停問題在轉爐煉鋼過程中，由于給水的間斷性，在冶煉中當給水調節(jié)閥處于關閉狀態(tài)下,給水泵是否要關閉？如果關閉給水泵，由于每個冶煉周期大約35分鐘，那么給水泵每天需要數(shù)十次起停，不但對給水泵壽命造成非常大的影響，同時對電網造成一定量的沖擊。如果給水泵不關閉，給水再循環(huán)管路就要一直開啟，25%30的給水流量回流到除氧器，此時，泵在高揚程下最小流量運行，造成給水效率下降及能源的浪費。給水壓力的問題通常轉爐汽包的工作壓力在

24、2。5MPa，給水泵揚程的確定也是以此為基礎的。要求高于汽包壓力0。5MPa，并考慮管路阻力損失，一般泵的揚程在330370米左右。但在吹煉過程中,汽包的壓力是一個不斷變化的過程，吹煉開始時,汽包壓力約為0.81。5 MPa，隨著吹氧強度的增加，逐步到達工作壓力（2.5 MPa），維持一段時間隨著吹氧的結束,汽包壓力很快回落到初始壓力。當調節(jié)閥開度減小時，給水調節(jié)閥前后壓力升高，調節(jié)閥前后壓差很大,最大超過2MPa，遠高于一般設計要求的0.5MPa，不但造成能量的浪費，而且使得水泵的振動和磨損加大，壽命縮短.5。2針對工頻缺點相應的解決方案我們上面分析了工頻供水的一些缺點，這里提出解決方案，就是將變頻給水的方式引入煉鋼轉爐余熱鍋爐的給水控制中，這是一種非常理想的方法。水泵運行遵循如下規(guī)律：流量Q與轉速N成正比，揚程（壓力）H與轉速N的平方成正比，軸功率與轉速N的三次方成正比,電動機的同步轉速N=f*60/p，其中f為供電頻率,p為極對數(shù).由上式可知，改變電機的供電頻率即可改變水泵的轉速，從而達到改變水泵機組出水流量、揚程與電機輸入功率的目的，這就是變頻調速供水技術。水泵采用變頻調速后,給水流量的調節(jié)就可通過改變轉速的方法來實現(xiàn)，此時調節(jié)閥開到較大開度，既能方便地調節(jié)流量