淺議寶鋼轉爐放散塔的基本原理、構造及故障處理

摘 要：本文詳細介紹了寶鋼煉鋼廠轉爐放散塔的主要功能和主要構造，以及主要故障和處理方法，可以為現場使用維護人員提供幫助和指導。

關鍵詞：放散塔；環管；故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.001

1 概述

高爐鐵水在轉爐冶煉過程中會產生的大量的煤氣，這種煤氣叫做轉爐煤氣。冶煉過程中的轉爐煤氣一般有兩種去向，合格的轉爐煤氣可以作為二次能源再次利用，一般會送至能中的專用轉爐煤氣柜集中儲存，而對于不合格或者需要緊急放散的煤氣則需通過放散塔燃燒放散，因此放散塔系統設施是轉爐冶煉系統中至關重要的一環。

2 放散塔的基本原理

轉爐煙氣放散塔的功能是將轉爐吹煉過程中產生的不合格或者緊急放散的煤氣在放散塔點燃后排入到大氣，以減少轉爐煤氣對大氣的污染，更重要的是防止發生人員中毒的事故。放散塔頂部最高高度為80米，在放散塔燃燒頭內的煙氣排出口周邊均勻分布3個點火頭引燃連續供給的焦爐煤氣，從而達到“常明火”，火焰熄滅與否由安裝在3個點火頭旁邊的熱電偶監控，熱電偶的溫度值直接與轉爐中央控制系統聯鎖，是轉爐正常冶煉必要條件之一。在轉爐冶煉前，3個熱電偶溫度值中必須至少有兩個達到設定的180攝氏度轉爐才可以進行冶煉，否則轉爐不能吹煉。放散塔在轉爐冶煉系統中的位置如下圖1。

3 放散塔的主要構造

整個放散塔系統設備主要由放散塔主體結構及環形燒嘴、控制屏和PLC系統、點火控制系統、氮氣引射裝置、焦爐煤氣管道和過濾器以及其他輔助裝置等組成，如轉爐中控與現場PLC控制連接點，現場操作盤箱，氮氣焦爐煤氣壓力檢測裝置，避雷針裝置等。

3.1 放散塔主體結構及環形燒嘴

轉爐煙氣放散塔總高度為80米，為鋼結構形式，采用環形斜梯、斜梯護欄符合安全要求，便于相關人員檢查維護。在放散塔頂部緊貼其出口處，采用寬度為540mm、厚度為10mm的環形板，上面均勻分布40個直徑為6mm、45度倒角的燒嘴，每個燒嘴都配一根直徑22*3、長390MM的直管與底下一根直徑60*3的煤氣管連接。環形燒嘴的作用是保障焦爐煤氣均勻連續噴射到三個長明燈，組成一個環形的焦爐煤氣發射系統，這樣萬一只有一個長明燈能點著火，環形管的焦爐煤氣也會把其他長明燈引燃，這樣就保障了點火系統的安全可靠與高效。放散塔主體構造和環形燒嘴如下圖2。

3.2 控制屏和PLC系統

放散塔底部的點火控制屏為掛壁式，主控器件采用西門子200系列的PLC。控制屏可選擇自動和手動兩種點火方式。在自動方式時無需放散信號自動進行點火等操作，并可通過旋鈕開關選擇是否需要長明。也可以由操作者在控制屏上手動進行點火等操作。控制屏處還設置了放散塔溫度顯示，可以為安裝檢修調試時提供方便。

3.3 點火系統

點火系統由點火變壓器、點火頭、熱電偶以及高壓點火電纜組成。點火變壓器的主要參數為輸入電源：AC220V±10% ，輸出電壓：7500V，打火方式：電弧，拉弧間距：≤7.5mm，具有高效可靠的放電性能。點火頭主要由采用高溫鎳基材料氧化鋁陶瓷制作，發弧電極（正極）直徑為Φ4～7，開槽螺紋帽（負極）直徑Φ34×6 或Φ28×2，拉弧間距調整在 3～4mm并用定位螺釘鎖緊。熱電偶采用K型，WRNK-024；L=24m；直徑為6mm測量范圍為0-1100℃，熱電偶需要長期在高溫下烘烤，因此性能要求較高。高壓點火電纜導體中單線最大直徑為0.25mm，絕緣材料為IE2（硅橡膠），絕緣厚度標準值 3.2±0.1mm。

3.4 氮氣引射裝置

氮氣引射裝置的管道在60米高度處接入放散塔，轉爐吹煉時，一旦LT系統的主引風機發生故障停機，氮氣引射裝置將自動投入，向放散塔內噴入氮氣，從而誘導滯留在主煤氣管網內的煤氣從放散塔頂端排入大氣，清除管道內殘留煤氣，從而保障人員的安全。氮氣引射裝置相關參數如下：抽吸流量： 250，000 m3/h，抽吸壓力：0.103Mpa， 氮氣流量：49，380 Nm3。氮氣引射比較關鍵，日常定修時要調試，肯是否能引射成功，確保安全。

3.5 焦爐煤氣管道及過濾器裝置

常明火所需的燃料為焦爐煤氣，焦爐煤氣直接來至于能環部的總管網。焦爐煤氣進入放散塔系統時會經過兩個過濾器，以防止由于煤焦油而堵塞。過濾芯后面還設有焦爐煤氣壓力檢測裝置，以便隨時監控管網的壓力。過濾器后面的焦爐煤氣管道會接入氮氣，主要用于檢修管時置換管道中殘余的焦爐煤氣，以確保檢修人員的安全。

4 常見故障以及處理方式

4.1 放散塔點火點不著

放散塔點火不著的原因很多，可能的原因及處理方式如下：

（1）點火變壓器壞而造成無法點火，主要是更換專用保險絲即可，該保險絲屬于易耗品，機旁應適當放置一定量的備件，以備不時之需；

（2）高壓電纜斷線或破損，導致高壓電達不到點火頭或在其他地方放電而點不著火，需重現檢查線路，確保無斷線和破損點；（3）點火頭發弧電極（正極）與 開槽螺紋帽（負極）拉弧間距太大，打不著火，可以適當調整它們之間的間距在 3～4mm然后用定位螺釘鎖緊；（4）點火桿極間短路或接地不好而不發弧會造成點火變壓器損壞，發現故障應立即關閉點火變壓器電源并及時查找故障點；（5）放電極在火焰中使用會造成積碳而造成打火困難，可卸下開槽螺紋帽，對電極頭部進行清洗，如經過清洗電極、調整拉弧間距或高溫烘烤點火頭仍然不發弧則作報廢處理；（6）高壓電纜斷路、電纜絕緣層破損會造成點火變壓器損壞，發現故障應立即關閉點火變壓器電源并及時處理故障點；（7）焦爐煤氣管網系統入口至放散塔頂部環管有堵塞，由于焦爐煤氣含有焦油，極易造成0米-80米平臺直徑為60mm管道堵塞，因此在焦爐煤氣入口處加裝了過濾器，需一個定修周期對過濾芯進行清洗。此外，頂部環管由于在最末端，管道細，灰塵多也容易堵塞，因此一個爐修應該對環管割開進行清洗。此外，焦爐煤氣總管網的壓力波動也容易引起熄火，因此，需要生產操作人員時刻關注放散塔溫度的狀態，以確保安全。

4.2 熱電偶溫度顯示不準

在轉爐中控室可以通過遠程攝像頭直接觀察到放散塔是否點著火，但是會經常發現檢測熱電偶的溫度偏低而達不到轉爐冶煉條件的情況。可能的原因及處理方式如下：

（1）熱電偶檢測點位置偏移，由于長時間振動和風速大而導致熱電偶位置偏移大，導致檢測不到火焰溫度。處理的方法是爬上放散塔頂部重新矯正熱電偶位置；（2）K型熱電偶的補償導線由于長期在高溫處烘烤而造成表面破損，使補償導線短路，而使熱電偶檢測的溫度顯示為補償導線短路處的溫度，而造成溫度檢測偏低，處理方法是檢查補償導線情況，確保不破損和短路，并做好隔熱措施；（3）熱電偶保護管阻熱，熱電偶使用長時間后，表面灰塵等其他雜物越積越多，會造成熱阻增加，阻礙熱的傳導，這時溫度示值比被測溫度的真值低。因此，應保持熱電偶保護管外部的清潔，以減小誤差；（4）信號線接入PLC柜內接地不良。由于熱電偶出來信號是毫伏級，因此很容易在傳到PLC時受到干擾，此類故障容易造成電荷在現場信號線上積累，引起信號漂移或晃動。由于該故障點比較難以查找，通常的處理方法是解開信號線，對其進行放電處理；（5）溫度輸入信號經隔離器后故障，反映在操作控制站上的溫度值信號異常，轉爐無冶煉條件，可以更換隔離器后再作矯正；（6）高能點火變壓器的高頻信號會對熱電偶溫度信號產生干擾，從而導致溫度檢測異常，因此需對高壓電纜和其它控制電纜分別用穿線管進行保護，并分別接地。

5 結束語

為避免放散塔火炬燃燒時的高溫損壞熱電偶補償導線和高壓電纜，對暴露在高溫區域的電纜要采取隔熱措施。高能點火變壓器屬于短時工作制電器，每次點火時間最好不要超過10秒鐘，兩次點火之間需間隔 40-50秒，否則長時間點火可能會導致點火變壓器損壞。此外，由于放散塔較高，每次檢修不太方便，因此對于放散塔日常的檢修需制定好周期的計劃，以確保該設備的穩定可靠。

參考文獻：

[1]向曉東.現代除塵理論與技術[M].北京：冶金工業出社，2002.

[2]呂乃沖，逢亞男.120t轉爐煤氣干法除塵控制系統[J].冶金自動化，2007.

作者簡介：張志龍（1982-），男，湖北人，學士，工程師，研究方向：電儀設備管理。