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案例论述
 水温差与热流强度监测
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高炉水温差与热流强度监测现场案例
发布时间:2013-4-17 14:47:12   查看:9022
高炉情况
     本文根据某高炉全炉监测的实际案例来说明热负荷监测系统监测点的选取方法。
高炉情况
     该高炉炉容3200m³。整个高炉本体的冷却系统供水可分为3部分:
     1. 中压水1系负责炉底和炉缸冷却壁的供水;
     2. 中压水2系负责冷却板和炉身冷却壁的供水;
     3. 高压水负责风口小套的供水。
     炉缸H1段进水共48块冷却壁,192根水冷管,风口32个,铁口4个,铁口处在H3段和H4段冷却壁之间。
监测方案
监测目标
     针对客户的需求,对该高炉实施全炉水温差与热负荷监测。

总体监测方案
     该高炉全炉监测共计704点,其中温度568只,流量计136台。

仪表安装位置设计方案


监测细节
     高炉根据部位可分为炉底、炉缸、炉腹炉腰、炉身下部、炉身中部、炉身上部、炉喉和风口几个部分。下面根据这些部位进行详细选点说明。

炉缸:
     炉缸监测关注的对象是H1段至H6段的冷却壁,并对铁口的冷却壁做重点监测。

1. 在H1段进水按照炉体16个方位布置16点温度计,监测炉缸的进水温度;
2. H2段冷却壁共计48块,在每块冷却壁上选择一根水冷管监测,这样每块冷却壁的水温差和热负荷都在监测范围内。另外,为了重点监测铁口,在每个铁口下部增设了5点温度点,这样H2段出水监测点共计48点+5*4个铁口=68点;
3. 对于铁口,由下图可知,每个铁口是由6块异形壁构成的,可将这6块异形壁看成一个大的冷却壁,则这个大的冷却壁的水冷管有12根。为了全面监测铁口,则在这12根水冷管的进出水都安装温度计即可。从图2可知,对于铁口冷却壁的进水,其中8根管的进水由H2段提供,则H3段提供剩下的4根。这样,H3段出水共需在铁口两侧布置4*4个铁口=16个温度点;

4. 4段每块冷却壁设置1点温度,与H2段管号对应,这样有36点,加上铁口冷却壁每根水冷管的出水12*4个铁口=48点,共计36+48=84点温度点;
5. 与H2段每块冷却壁设一点温度形成的48点温度点管号对应,在H6段出水对应的管号上确定48点测温点。对于该高炉,还在每个铁口上方H6段出水的位置增加了1点,这样就形成了图上所示的48+4=52点;
6. 与H4段84点测温点管号对应,在H1段进水位置增设84台弯管流量计,这样将上述测温点形成的水温差数据进一步转变为热流强度数据,更能准确的反应每个监测点的热负荷情况。

     通过上述监测点的设置,可以看出,总体上形成了3段水温差和热流强度的数据,其中第一段是H1-H2两层冷却壁,对应炉缸下部,第二段是H3-H4两层冷却壁,对应炉缸存铁水区域,第三段是H5-H6两层冷却壁,对应于风口带。这样设置,对于炉缸的每个部分,都能够很好的监测并细化。另外,还全面监测了4个铁口,总体上炉缸监测非常全面。

炉腹炉腰:
     炉腹炉腰部位由4层冷却板和B-1、B-2段冷却壁构成。

1. 在冷却板进水管按圆周方位设置4点进水温度计;
2. 在三四层冷却板出水位置间隔安装温度计,形成96点测温点,重点监测这4层冷却板的温差;
3. 在B-2段出水每块冷却壁设置1点温度,形成48点测温点,这样炉腹和炉腰的水温差数据可以被全部监测到。

炉身:
     炉身通过细分可以分为炉身下部、炉身中部、炉身上部和炉喉。

1. 该高炉炉身下部由S-1、S-2冷却壁组成,炉身中部由S-3、S-4、S-5冷却壁组成,炉身上部由R-1、R-2、R-3冷却壁组成,炉喉由炉喉钢砖构成。通过在S-2出水、S-5出水和炉喉钢砖出水每层每块冷却壁设置1点温度计,形成三段水温差。
2. 通过在炉喉钢砖出水位置增设48点流量计,将整个炉身的水温差监测数据进一步转变为热流强度数据,更能反映高炉内部的热负荷变化情况。

     通过观察炉腹炉腰和炉身下部的数据,可以了解到高炉炼铁生产时炉内实时热中心点,是否偏料,还可以了解到在某一方位是否发生渣皮脱落情况,以及渣皮脱落后冷却壁热负荷变化情况。
     通过炉身中上部的热流强度监测,可以及时发现是否存在边缘气流以及边缘气流是否过旺的情况。边缘气流过旺会造成高炉炉况失常,影响正常的高炉生产。
     通过对高炉各部位的实时监测,可以充分的掌握整个高炉本体冷却元件的工作情况。
     炉缸全面监测可以了解到冷却壁承受热负荷的实时工作情况,对炉内耐材的侵蚀程度判断,调整工艺操作,高炉长寿、延长一代炉龄提供数据依据;
     炉身监测可以了解到高炉正常生产过程中炉内热中心点,及时调整装料制度,控制边缘气流、防止炉墙侵蚀严重或结瘤结厚,为高炉稳产顺行提供保障。
现场实践
现场实践
A.炉腰炉身下部渣皮脱落实时跟踪及预警

     从上面的软件截屏可以很明显的看出,对于S2段10号水冷管位置附近,存在着渣皮脱落的现象。在8点的样子渣皮脱落,造成该区域水温差和热负荷瞬间升至很高,约为原来脱落前的4~5倍,此时系统红色报警。随后,随着时间推移,水温差和热负荷缓慢下降,并不断上下波动,随着时间继续向前推移至中午12点半,水温差和热负荷指标降至渣皮脱落前的水平。该画面将这个渣皮脱落的整个过程以及相关的各个数据记录下来,直观展示出来。
     若脱落后水温差与热流强度稳定后的数据值比脱落前高很多,则需要加以注意,防止冷却壁烧穿。

     上图为渣皮脱落时炉体纵向图上表现出来的形式。从图中可以看出,在S2段的位置,水温差和热流强度数据经历了由小变大,然后回至之前的水平的一个过程。

B.炉身中上部的边缘气流控制

     上图为监测软件捕获到的同一纵向上不同层面局部边缘气流活动的三个画面。边缘气流的存在,造成了该处纵向B2段至S5段水温差和热流强度的同时升高,并且通过炉体的纵向图上也可以直观的看出。

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