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1、大型高炉炉体维护与高炉检测,炼铁厂生产技术室 李军 电话：021-26647416 邮箱：,2007年4月4日,宝钢大型高炉简介 宝钢高炉检测方法 宝钢高炉炉体维护技术 宝钢高炉长寿技术综述,宝钢一号高炉第一代炉役设计炉龄8年，实际炉龄10年7个月，累计产铁3229万吨，单位炉容产铁7949吨。第二代炉役长寿目标15年。,宝钢二号高炉第一代炉役设计炉龄10年，实际炉龄15年2个月，累计产铁4720万吨。单位炉容产铁11627吨。达到世界高炉长寿的先进水平。宝钢三号高炉设计炉龄12年，到今年9月20日已经生产整12年，高炉炉体状态良好。尽管国外已有大型高炉长寿技术，但是，在长时间高产高煤比条件下
2、实现高炉长寿命还没有先例，宝钢高炉长寿技术与经验在国内外都属首创。,宝钢大型高炉简介,宝钢大型高炉简介,高炉本体,高炉本体 高炉本体设有38个风口，4个铁口，1台十字测温器，1台炉顶点火器1台炉身煤气取样器及炉顶洒水设施等，高炉冷却设备形式为冷却壁加新型冷却板复合式结构。炉缸、炉身上部为冷却壁；炉腹、炉腰、炉身中下部为铜冷却板。 风口以下设4段冷却壁，每段冷却壁56块，风口下部设1段冷却壁共19块；风口上部设2层铜冷却板，每层38块，炉腹、炉腰到炉身下部设54层6通道铜冷却板，130层每层54块，3142层每层52块，4354层每层48块，炉身上部设3段水冷壁，每段40块，炉喉设1段水冷钢砖共
3、40块；炉底设有冷却水管。冷却系统分纯水密闭循环系统和净环水系统，净环水系统分为高压水和中压水系统。炉体系统还设有炉身静压监测，冷却设备温度监测，冷却水系统监测及耐火材料温度监测设施等。 高炉本体仪表检测与控制系统主要完成与高炉本体有关的一些过程量的检测和控制，例如：煤气成份分析、各部温度监测、冷却系统、各部氮气、蒸汽流量及风口等。,炉顶打水枪 炉顶打水枪设计12支打水枪，每支打水枪的设计水量为0.25 m3/h，水压1.6MPa。,炉顶打水枪炉内部分,炉顶打水枪,炉顶打水阀组,炉顶洒水 为保护炉顶设备，对炉顶设备的温度进行检测。在炉顶封罩上设有12支洒水喷枪，当炉顶煤气温度高或者炉顶煤气封罩
4、内煤气温度过高时，由设置的炉顶洒水喷枪向炉内洒水，以保护相关设施。 炉顶煤气温度检测取4个煤气上升管内的各自温度，均送控制系统，并有温度上限报警。集散系统自动选择这四点温度中最高者或操作人员选择任意一点，送往能中，作为炉顶煤气温度数据。 炉顶煤气捕集器温度检测取8点，均送集散系统，并有温度上限报警。 系统构成：V2、V3为气动球阀， V1气动蝶阀；V1、V2为DN250，V3为DN40。 炉顶洒水控制 炉顶洒水控制系统由集散系统完成，设有自动和手动两种方式，由CRT上设置三个开关：自动、手动开、手动闭来完成。在自动方式下，当炉顶煤气温度检测（4点）和炉顶煤气捕集器温度检测（8点）中有一点温度超
5、过设定上限的话，将开启动洒水阀，直到12个测点中无一超过其设定上限，停止洒水。在手动方式下，由操作人员根据工艺情况对洒水阀进行必要的操作，选择“手动开”则洒水，选择“手动闭”则停止洒水。 洒水条件：洒水动作指令由以下逻辑描述 炉顶散水阀；操作开关自动；温度高；炉顶散水阀；操作开关开；散水 报警处理： 炉顶煤气/煤气捕集器温度高； 炉顶洒水中； 炉顶洒水异常 运转控制方式 中控室自动；中控室CRT手动；现场操作。,炉顶洒水 在自动操作方式时，当炉顶温度（上升管和封罩温度中任一点）高于350时，炉顶开始自动洒水，当炉顶温度降到300以下时，停止炉顶洒水。若炉顶温度高于350，炉顶洒水流量很高且持续
6、时间超过T时，或炉顶洒水操作处于自动、炉顶温度高于350而炉顶洒水流量为0时，应发出炉顶洒水异常警。 在中控室CRT手动方式时，可在中控室CRT上手动开启洒水阀。持续T小时自动关闭洒水阀。 炉顶洒水系统的控制原理如图所示。 炉顶洒水主要由V1阀实现控制。但是，为了防止由于V1阀漏水而使冷却水进入炉内，设置V2和V3阀进行连锁控制。它们之间的动作关系是：当洒水停止时，V1、V2阀均关闭，V3阀打开。此时，若V2、V1阀有泄漏现象，由于V3阀全开，冷却水由V3阀流入水箱，而不会流入炉内。在洒水中，V1、V2阀打开而V3阀关闭，保证冷却水经喷头喷散。炉顶洒水阀门,悬臂测温 悬臂测温设计4支，每支设计
7、水量为0.25 m3/h，水压1.6MPa。,风口破损监测 四号高炉共有38个风口。根据工艺要求，对每一个风口的状况都必须进行实时监视。通过测量风口冷却水的给水流量和排水流量，并计算差流量值，可以得知风口的完好状况，如：风口是否破损，是否有水漏入炉内等。 控制回路运转 控制系统对风口冷却水给水流量和排水流量进行流量差计算，并对流量差进行监视。当给排水流量差值超过管理限界时，发出风口破损报警。流量差采用2级报警，1次报警为H，2次报警为HH，同时当排水流量低于L时也应发出报警。在发出风口漏水报警的同时，由L2打印机输出漏水的风口号，漏水量和开始漏水时间，同时自动记录仪将一分钟前该风口的流量调出并
8、作记录。 3回路功能分别由两个电磁流量计测得给水流量和排水流量，计算其差 流量，从而根据差流量推测风口是否破损。差流量设有一次报警 （H）和二次报警（HH），排水流量设有下限报警（L）监视，报 警均通过集散系统完成。由于一般电磁流量计因水垢污染电极等 原因使流量计零点漂移，导致给水侧和排水侧电磁流量计特性不 一致而造成测量偏差，设有差流量补正运算，同时由于受放大器 非线性因素和特性不一致的影响，设有补正值异常报警。,风口差流量补正如果用于给水侧和排水侧的电磁流量计的特性是一致的，在正常情况下，差流量应该为零。对实际检测中由于电磁流量计特性变化而导致的测量偏差，采用软件补正运算，以补偿由此所带来
9、的误差。补正的方法有两种：自动补正和手动补正。 (1) 自动补正自动补正的方法是将前1分钟内所采集到的15个差流量的采样值进行移动平均（采样周期为4秒）。如果操作人员确认此时得到的非零平均值为电磁流量计零点漂移所致，则启动差流量补正操作，此时，该平均值将送补正值指示器。因此，实际的差流量值即为测量所得的差流量值与补正值指示器的指示值之差。 (2) 手动补正手动补正即是手动设定补正值指示器的值。同样，实际的差流量值为测量所得的差流量值与补正值指示器的指示值之差。差流量补正值异常报警，由于受到放大器非线性等因素的影响，而进一步造成给水侧和排水侧流量计特性不一致，自动补正值可能会变得很大。如果补正值
10、超过了补正值规定的上限，将发生补正值异常报警。该报警包括补正值指示器的指示值在正方向异常大（上限异常）或负方向异常大（下限异常）。此时，操作人员应及时确认该补正值是由电磁流量计的测量误差引起，还是风口已经破损所致。若确由风口破损引起，操作人员应立即采取相应措施，同时应手动修正补正值指示器的指示值，使补正值异常报警消除，而发出正确的风口破损报警。如果风口并未破损，操作人员应通知现场维护人员对该仪表装置进行重新标定调整。 （3）补正后差流量指示器指示补正后差流量设有两段报警：一次报警（H）和二次报警（HH）。采用有偏差报警的指示单元，一次报警设为偏差报警，二次报警设为上限报警。,炉身静压及差压监测
11、 在高炉炉体上使用5 层采样点, 其标高分别为21.198m 、23.694m 、25.566m、28.686m、32.430，共设4点静压、16点压差检测点。 炉身压力测量的目的在于测定炉内压力的分布，从而能间接了解炉内的气流压力分布，为炉内操作提供依据，也作为炉况监视的主要参数。测量方法是在炉身上设5层测点，最上层沿炉身圆周一周设四个均匀分布的炉身压力测点。同时沿纵向位置向下再设置均匀分布的4层测点，每层一点，测量每个测点与上层测点的差压。测点分布如右图所示。 由于压力检测端接触大量粉尘，容易发生堵塞。因此在 测量的大部分时间里需对检测端进行氮气吹扫。无论对压 力还是对差压的测量均是在氮气
12、吹扫的情况下进行的，测量 系原理如左图所示。可以看出，所测压力或差压均为吹统扫 氮气的压力和差压，它与实际的炉身压力或差压的数值之间 炉身压力测点分布 有一个差，该差与吹扫用氮气的流量有关。因此，需要对测出的压力或差压数值进行补正。由于吹扫时保证氮气流量恒定，因而可对测量值进行补正。补正方法的原理是记录吹扫和停止吹扫时压力或差压变送器输出之差，作为测量值与实际值之差。氮气吹扫和停止吹扫的指令均由集散系统发出。,炉身静压及差压补正 氮气吹扫由氮气吹扫自动/停止开关实现控制。当氮气吹扫开关选择自动时，氮气吹扫由集散系统内部设置两个定时器控制。一个是氮气吹扫定时器，一个是氮气吹扫停止定时器。启动氮气
13、吹扫定时器时，开始吹扫，直到该定时器时间到停止吹扫。同时启动吹扫停止定时器。直到吹扫停止定时器时间到，再启动氮气吹扫定时器，开始吹扫，周而复始。 若氮气吹扫开关选择为停止时，则强行停止吹扫。但此时的氮气吹扫定时器处于保持状态。压力补正运算仅在氮气吹扫时进行，当停止氮气吹扫时，其测量值一律不补正，此时的测量值就被认为等于炉身压力或差压实际值。当氮气吹扫定时器的时间到之前的一个时刻预先发出一个信号，此时记下测量压力P1。该定时器时间到之后，停止吹扫，启动停止吹扫定时器。 同样，停止吹扫定时器的时间到之前的一个时刻预先发出一个信号， 此时记下测量压力P2。该定时器时间到之后，开始吹扫，启动氮气 吹扫
14、定时器。同时启动补正延时定时器。补正延时定时器时间到之 后，压力补正按下式进行： 实际值测量值.P， 其中.P = P1P2 3）另外，对两种特殊情况说明如下： 休风时，不进行补正。但一旦休风结束，对炉身压力测量开始 氮气吹扫时，应启动补正延时定时器。待该定时器时间到之后， 取休风前的.P值进行补正。以后，按正常时序进行补正。氮气 吹扫自动/停止开关选择停止时，将氮气吹扫开关被切断之前 经过补正后的值作保持运算，即认为实际值即是被切断之前的实 际值。此时不作补正运算。当重新启动氮气吹扫时，启动补正延 时定时器。该定时器时间到之后，取停止前的.P值重新开始补正运算。,炉身探测器炉身探测器的探杆冷
15、却采用中压冷却水，水压0.85MPa。,炉身探测器外观,炉身探测器炉内部分,炉身煤气成份检测 炉身煤气成份检测是通过安装在高炉炉身上的分析装置进行的。它采用探针的形式插入炉内采集炉内气样，分析其中CO、CO2、H2及N2的成份组成，同时完成炉内各煤气取样点位置相应的煤气温度分布的测量。完成上述任务的测量装置称为炉身煤气成份检测装置，包括炉身探针（属机械、电气专业）和成份分析成套装置（属仪表专业）。 炉身成份分析装置的构成与大多数气体分析装置构成一样，主要分为气样处理装置和分析装置两部分。由于炉内的煤气含粉尘较多，所以炉身探针前端的采样装置应具备良好的防尘和除尘能力。炉身煤气分析装置采用红外线式
16、气体分析仪分析CO、CO2浓度，采用热传导式气体分析仪分析H2含量，然后通过DCS计算得到N2含量。由于炉内粉尘大，设有氮气吹扫装置，以保证采样装置的正常工作。氮气吹扫分微量吹扫和间歇大量吹扫两种方式。 由于炉内温度较高，探针部分设有冷却系统。考虑安全上的需要，炉身探针在炉内运行时，须对探针顶端金属的温度进行监视，并且对探针冷却水的排水温度和排水流量进行监视。一旦发现异常，可由电气设备发出指令将探针强行从炉内拔出。 探针在炉内有水平方向的九个采样点，如图23。探针每次测量时， 按指令对九个点全部或部分测量。不测量时，探针处于待机状态。 图23 炉身探针示意图,-太钢5号高炉开炉技术培训教材(二喷岗位二系部分),BF炉体灌浆孔统计确认表,仪表CRT画面,-太钢5号高炉开炉技术培训教材(二喷岗位二系部分),炉体铁皮 作用：保证高炉成为密闭反应容器，支撑高炉本身和耐材的重量。 规格：分段不同壁厚32mm-90mm不等。 炉体铁皮内部分段砌有不同材质的耐材，包括我们知道的炉底碳砖，陶瓷杯，炉身高铝砖等。在耐材和炉皮之间有导打料，防止耐材背部有较大空隙。,
