基于炼钢工艺下自动补水方法及设备在汽化锅炉中应用

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摘 要：基于转炉吹氧曲线，采用多变量分期段控制方式完成对汽包的自动补水过程，根据吹氧曲线计算各段的给水量，并通过对蒸汽流量、液位、给水流量等参数组成整套控制系统实现汽包的自动补水，减少工作强度，增强了设备安全稳定，避免了重大事故发生，节能环保。

关键词：转炉汽化锅炉 工艺 自动补水 汽包水位

中图分类号：TF748 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（a）-0034-02

转炉汽化锅炉是炼钢工业生产中用于烟道冷却的重要动力设备，它是利用接近饱和温度的软化水在汽化时大量吸收热量的原理，使高温工作下的炼钢转炉烟道得以冷却，产生的蒸汽进行余热回收发电，因此转炉汽化锅炉也叫转炉烟道余热锅炉。汽化锅炉内的软化水通过自循环用于冷却烟道，产生大量的蒸汽，蒸汽被回收，锅炉内的水量会越来越少，需要工作人员及时地给锅炉汽包内补水，保证足够的水量用于烟道的冷却。锅炉内水量的多少是通过锅炉液位来体现的。

1 现状

目前岗位人员在给水泵长期运转下，通过控制给水调节阀开度进行补水。只要转炉炼钢，岗位就必须时刻操作给水调节阀维持水位在一定范围内。但水泵长期运转，耗电量大，泵损坏频率高。同时转炉吹炼过程，是一个温度巨变的过程，锅炉内是汽水混合物的沸腾状态，且锅炉内压力高低变化不定，检测液位的仪表不能够准确地检测水位，岗位无法准确进行补水，只能根据实际经验，计算时间进行补水。这样就造成了每个炉子必须有专人进行补水。而且还需要有经验的老师傅带着学徒一起操作。这种补水方法及设备浪费人力物力极其严重，影响了成本的运营。

2 新的补水方法

该方法是基于转炉吹氧曲线，采用多变量分期段控制方式完成对汽包的自动补水过程，根据吹氧曲线计算各段的给水量，并通过对蒸汽流量、液位、给水流量等参数组成整套控制系统实现汽包的自动补水。

具体方案介绍如下。

2.1 主要控制过程理论介绍

理念是根据吹氧过程进行工艺分段，将总的蒸汽消耗量通过PLC计算公式换算成水的质量，通过这个变量控制变频和PLC系统为汽包进行补水，并根据液位值进行微调，使液位保持在设定值附近。为了保证补水流量的稳定、精确，我们使用变频闭环调速系统，保证压力一定的情况下，得到准确的给水流量。当然蒸汽流量的计算，我们不仅依靠理论计算其理论值，还要通过应用自己的经验值和自己的理论公式去模拟，验证真正的实际值，减小差距。在吹炼时期，液位会有很大的虚假液位，一般比实际液位要大，就这个问题，我们通过汽包温度、压力、平衡器的液位做一个修正、对比，使其能够做一个有力的参考液位。通过蒸汽质量的计算、液位的比较，实时准确地进行补水，采取实时和累积的双调节修正，能够完全在自动的情况下实现水位的稳定。

工艺控制流程的实现如图1所示。

2.2 工艺过程理论实现介绍

将转炉炼一炉钢的过程分为吹炼期和非吹炼期（平衡期）。吹炼期根据吹氧曲线我们将吹炼过程分为一期、二期、三期、四期。注包装置工艺如图2所示。

在正常的汽包吹炼期时，当汽包内压力超过蒸汽回收压力设定值P1时控制仪表1给余热回收调节阀F1信号阀门开启，进行余热回收，同时通过各仪表测出蒸汽的流量Q1，压力P1及温度T1；当汽包内压力超过放散设定压力P2时控制仪表2给放散阀信号，阀门开启，开始进行放散，同时可以测出放散时蒸汽的流量Q2、压力P2、温度T2，并将所测出的各种参数传给PLC，通过计算公式计算出汽包总的蒸汽消耗量，换算成水的质量M，通过对M值的变化趋势的检测控制补水调节阀给汽包进行补水，通过补水流量计测得的流量M3与M进行比较快速给汽包进行补水从而保证一定的水位。在对蒸汽质量的计算上我们进行经验值的修整，从而保证质量计算的准确性。同时我们采用时间段对蒸汽质量不停计算，得到其与给水量的偏差，适当调整给水阀的开度，保证进水质量与蒸汽质量平衡。然后我们通过变频器控制水泵电机自动运转，实现实时准确补水。当吹炼结束后汽包内水位将会进入一个相对平稳期，此时的水位与设定水位值进行比较得出偏差，再对补水调节阀进行微调使水位保持在设定值附近，假如液位高于设定值系统将此次超出的水量通过PLC控制程序自动加入下一次的吹炼过程中，保持汽包液位的稳定。

3 实际效果

在吹炼期的4个过程中，我们根据吹氧量的反应剧烈程度、产生的热量不同，进行给水量的实时修正，这样就可以真正保证汽包水位的稳定性。该方法所需设备简单，PLC控制系统、变频调试系统、转炉冶炼工艺信号参数即可实现全套过程，安全可靠。

参考文献

[1]潘永湘.过程控制与自动化仪表[M].机械工业出版社，2011.

[2]孙一康，王京.冶金过程自动化基础[M].冶金工业出版社，2006.

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