水電解氫氧發生器改造

王克生 仲耕耘 王 帥

作者通聯：沙鋼集團淮鋼特鋼有限公司煉鋼廠 江蘇淮安市 223002

E-mail：wks707@163.com

一、存在的問題

水電解氫氧發生器工作原理見圖1，普通水通過電解槽電解產生氫氧氣，經集氣裝置、壓力表、濾水器、防回火裝置（水封）等輸送至槍體燃燒，進行金屬和連鑄坯切割。

沙鋼集團淮鋼特鋼有限公司煉鋼廠使用YJ-SB6300C型水電解氫氧發生器（中冶集團建筑研究總院焊接技術研究所生產，額定功率20kW），每流鑄坯需要兩臺氫氧發生器供氣。一般鑄坯切割時間較短，如切割150mm方的鑄坯只需約30s，而切割完畢氫氧發生器仍處于工作狀態，且待機時間較長（根據被切割鑄坯定尺長度及拉速而定），如拉速為2.5m/min，每切割1根12m鑄坯，待機時間約240s，此時割槍噴出的氫氧氣白白燃燒。設備主要消耗電能，兩臺水電解氫氧發生器正常工作耗電為20kW×2臺×1h=40kW·h，電能浪費嚴重，為此設計自動斷火系統，對氫氧發生器進行節能改造，使設備僅在鑄坯切割時開機工作，其余時間停機等待。

二、改造措施

1.管路系統

改造前設備管路結構見圖2，氫氧混合氣從A處直接經手動球閥1到達C處割槍位置燃燒，當符合鑄坯定尺長度時，抱夾得到信號抱緊鑄坯，同時割槍進行鑄坯切割。

對A、C之間管路進行改裝（圖2虛線框），設備正常工作時關閉手動球閥1，氫氧混合氣經手動球閥2、電磁氣動球閥和手動球閥3，到達C處割槍位置。為避免頻繁停氣造成割槍回火，甚至燒槍，每次切斷氫氧混合氣時B處的普通壓縮空氣通過電磁氣閥吹掃C處割槍位置殘留的氫氧混合氣。由于氫氧氣壓力較低（0.05～0.09MPa），壓縮空氣（正常壓力為0.4～0.6MPa）和氫氧氣壓差過大，可調節單向減壓閥將壓縮空氣降至約0.1MPa（工藝要求）。

2.控制系統

設備工作方式：①自動工作方式。當鑄坯達到切割長度，傳感器1將定尺信號（啟動信號）傳至PLC，PLC通過繼電器控制氫氧發生器觸發電路輸入點，氫氧發生器工作，同時PLC開啟電磁氣動球閥，氫氧氣管道導通，割槍噴出氫氧氣燃燒火焰進行鑄坯切割；切割完畢，傳感器2將停止切割信號（關閉信號）傳至PLC，PLC控制氫氧發生器觸發電路斷開，氫氧發生器停止工作，PLC收到切割用氧氣閥門（系統外單獨供給割槍氧氣的控制閥門）關閉信號后，關閉電磁氣動球閥，氫氧氣管道關斷，同時開啟電磁氣閥，使普通壓縮空氣管道和氫氧氣管道導通，普通壓縮空氣吹掃氫氧氣管道，此時若有壓縮空氣吹過電磁氣動球閥到達止回閥，止回閥關閉，切斷通路，阻止壓縮空氣進入氫氧發生器。吹掃5s后電磁氣閥關閉。②手動工作方式。打開手動球閥1，關閉手動球閥2、3，設備恢復為改造前連續工作狀態，適用于自動斷火系統故障或維修輸氣管道控制裝置的情況。

3.程序設計

為充分利用原有開關信號控制氫氧發生器，在設備原PLC程序中增加氫氧氣控制程序。程序中有關時間的設定：①設定壓縮空氣吹掃管道為5s。②實際工作中管道存在泄漏，抱夾開始時再給氫氧氣，有時會出現氫氧氣壓力不足、切不斷鑄坯的現象，現增加觸發計時器控制電磁氣動球閥，每次切割氧關閉時觸發計時器，達到設定時間立即開啟電磁氣動球閥供氣。為最大限度減少氫氧發生器工作時間，計時器時間可根據鑄坯定尺和拉速設定，考慮拉速偶爾瞬時波動，時間可設定在170～280s，這樣氫氧發生器工作時間只有原來20%～30%。

三、改造效果

改造后每流連鑄機可節電約70%～80%，每天可節電40kW·h×70%×24h=670kW·h。全年生產時間按310天計算，1臺六機六流方坯連鑄機可節電約120萬kW·h，電費約60萬元。氫氧發生器停止時間較長，電解槽工作溫度由原70℃降至約50℃，延長設備使用壽命，降低備件消耗。 W10.01-26