監測高爐爐缸溫度變化過程的研究

葉小雷　周密

摘 要：目前，一般操作工人用傳統的看、聽方法來觀察判斷高爐爐殼是否發紅、鼓包和漏風，發現問題及時采取措施補救，顯然這種方法是比較落后的。側壁存在氣隙和鐵水環流加劇造成的。通過采取降低冶強，休風堵風口，優化爐外、內操業和鉆孔灌漿等措施，成功地解決了爐缸側壁高的問題。

關鍵詞：監測高爐爐缸溫度；變化

近十年來，高爐爐缸爐底是決定高爐一代壽命的限制性關鍵環節，及時了解和控制爐缸爐底的侵蝕情況非常重要。因此，為了避免爐缸爐底發生嚴重侵蝕甚至燒穿等重大事故，開發高爐爐缸爐底爐襯侵蝕狀態判斷的軟件是非常有必要的。

1 常用高爐爐襯侵蝕情況的檢測方法

1.1 熱電偶法

在爐體的不同高度和同一高度的不同位置安放足夠數量的測溫元件，每個測溫元件由長度不等的一組熱電偶組成，第一支熱電偶伸到爐襯前端。在高爐生產過程中，用最前端的熱電偶測量爐內溫度及其變化，并通過測溫元件各支熱電偶的溫度測量值，用傳熱模型在線辨識和修正導熱系數。當前端熱電偶損壞后，通過后面幾支熱電偶測量的溫度用傳熱反問題的方法求解出爐襯前端的溫度。每個測溫元件的前端熱電偶損壞時，其埋人爐襯的長度即為該處爐襯的殘存厚度。根據專家經驗，判斷出此處的爐襯損壞程度，采取相應措施進行處理。

1.2 電阻法爐襯測厚

1.2.1 斷路型電阻測厚元件。由保護層、連接線路、引線和若干個按一定距離排列的并聯電阻所組成，它適用于爐身部位厚度測量，隨著爐襯不斷被侵蝕，前端的電阻將斷路損壞，而使元件的總電阻增大。

1.2.2 短路型電阻測厚元件。由若干個按一定距離排列的電阻所組成，它適用于爐缸部位厚度測量。隨著爐襯不斷被侵蝕，元件前端將被鐵水熔蝕掉，鐵水將成為導電回路的一部分，元件的總電阻也隨之減少。

1.2.3 復合型電阻測厚元件。上述兩種元件按需要進行組合而成，適用于爐腰和爐腹部位厚度測量。

2 系統軟件的設計及功能要求

2.1 系統軟件的設計

2.1.1 數據庫的建立和數據傳輸接口軟件設計。采用在WindowsXP服務器上安裝SQL SERVER7.0關系型數據庫，建立爐缸監控實時數據的數據庫。實現了數據長期、可靠地保存，十分有利于程序設計。為了把實時數據存儲到數據庫中，使用FORTRAN、JAVA等語言設計應用程序。設計的數據傳輸接口軟件又稱為數據網關，它完成了VAX機DECnet網絡中實時數據到數據通訊計算機的采集、處理。

2.1.2 實時監控軟件的編制。根據高爐爐缸侵蝕監控系統的功能要求，應用Delphi程序設計語言，設計了實時監控軟件。該軟件通過調用SQL語言設計的數據庫存儲過程，克服了數據查詢等待時間長、容易出現用戶等待超時等故障。為維護數據庫的安全性，分別定義所有用戶的使用權限，并定時備份數據庫，便于系統出現故障時，可迅速恢復。

2.2 系統功能要求

該系統在高爐爐缸不同部位增加安裝了60支熱電偶，在線實時測量、記錄爐內不同位置溫度的數據，通過對這些記錄數據及控制系統內其它控制點數據的采樣，并設計、運行相關的模型，實現高爐爐缸侵蝕的實時監控與分析。

高爐爐缸內襯侵蝕狀態定制系統的功能要求如下；（1）以分鐘時間間隔采集、記錄高爐爐缸各溫度檢測點的瞬時值，通過數據預處理并建立相關的歷史數據庫。數據庫中設計有上、下限監視值、模型要求的相關數據和狀態。（2）具有分層棒狀圖、歷史趨勢等圖形顯示功能。顯示圖形可以向前、后自由翻頁，可以壓縮或拉伸，能夠自由定義時間坐標。（3）根據各點溫度及傳熱理論建立爐底、爐缸等溫線數學模型，并用5個剖面圖形畫面顯示。（4）利用原有的生產數據、本項目采集的數據和部分人工輸入數據，完成部分數據處理和技術計算，如熱負荷計算。（5）實現報表打印，圖形、畫面拷貝。

3 治理措施及其效果

3.1 強化爐外、爐內操業

維護好鐵口是防止側壁溫度波動和保證爐缸長壽的最基本要求。9月初1#鐵口處于停溝檢修狀態。按以往的經驗，鐵口在休止期間，鐵口區域的泥包會被嚴重沖刷，深度由休止前的3.6m下降到2.7m左右。因此，需要盡快恢復1#鐵口具備出鐵條件，及時修補泥包。

在以做深鐵口為目的的操業上，一是在保證鐵溝保溫的情況下盡量少出鐵；二是開鐵口時間間隔為泥包不潮為主要依據，可靈活處理；三是鐵口必須保證來風；四是鐵口深度連續2爐3.4m以上后，就可以考慮休止出鐵。五是提高炮泥質量，穩定鐵口操作，適當做深鐵口。

3.2 壓漿處理

消除氣隙，杜絕煤氣竄動，降低耐材溫度，最有效的方式是進行嚴格受控條件下的壓漿維護。壓漿是一項高風險措施。因此，實施前要制定詳細的方案，包括灌漿料種、開孔的位置、開孔的直徑及深度、灌漿的壓力和保壓時間等等。

為了消除串煤氣對爐缸水溫差及側壁溫度的影響，8號高爐爐缸區域進行壓力灌漿，包括挖開鐵口孔道后加封板，然后對孔道進行鉆孔壓漿處理；在1#鐵口上方，風口大套下方的兩塊冷卻壁之間鉆孔灌漿；利用休風機會，把風口大、中套列入常規壓漿維護范圍；每次鐵溝翻修時，鐵口泥套需要重新制作，堵住竄煤氣外部通道。

4 結語

（1）爐缸局部出現側壁溫度快速升高現象，一般與該區域存在氣隙有關。

（2）休風、堵響應區域風口的措施對急劇上升的側壁溫度有叫明顯的控制效果，但對整個生產影響比較大，也容易出現重新升高的情況。

（3）壓漿可有效消除爐缸氣隙，控制側壁溫度，但風險較大，選擇合理的灌漿孔和科學控制灌漿過程十分重要。

參考文獻

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