下载文档原格式
基于变频器一拖二的汽化冷却系统节能改造摘要:本文介绍了由变频/工频、西门子s7-400PLC、工控机InTouch画面控制的承钢100吨转炉汽化冷却系统节能改造。
通过节能技术改造,使原来的各台备用水泵在不增加变频器的情况下改为变频控制,改造过程中更改了控制线路、修改了西门子PLC程序以及InTouch画面,经过调试后投入运行的系统达到了显著的节能效果并改善了运行质量。
关键词:变频器一拖二节能STEP7程序InTouch画面前言炼钢一厂100t转炉本体系统中,转炉倾动、氧枪提升、钢包车、电动振料电机都应用了变频器,且备用电机也均用变频器控制,所用变频器为安川G7系列和F7系列,这些变频器设备在运行过程中性能相当稳定,为节约电能做出了巨大贡献。
在100t转炉的汽化冷却系统中,每座转炉均应用着低压循环泵、中压泵、给水泵,且均为一用一备。
在变频器改造初期,为了节约设备成本,备用泵均设计为工频驱动,工频启动和制动电机不但使电机的使用寿命降低,而且造成电能的严重浪费,同时会对电网造成严重的冲击。
所以,其各台备用泵的控制方式还有很大的优化改进潜力。
本次改造为变频器一拖二控制,将原备用泵电机整合进变频控制,不增加变频器成本,又达到了节能效果。
1 变频器节能效果分析变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。
1.1 变频器在水泵中的应用变频器节能主要表现在对风机、水泵的控制应用上。
在水泵系统设计中,水泵电机的装机容量是取系统最大负荷再增加10%～20%余量来选定电机容量。
当电机不能在满负荷下运行时,除达到动力驱动要求外,多余的力矩增加了有功功率的消耗,造成电能的浪费。
泵类设备传统的调速方法是通过调节入口或出口的阀门开度来调节水流量,大量的能源消耗在阀门的截流过程中。
当使用变频调速时,如果流量要求减小,通过降低泵或风机的转速即可满足要求。
2019年第5期汽化冷却烟道与转炉氧枪连锁控制，主要由活动烟罩（裙罩）、固定段烟道、可移动段烟道、冷却烟道和斜弯烟道组成。
转炉吹氧炼钢时炉口喷出大量高温煤气，遇空气少部分燃烧后温度高达1700℃左右，汽化冷却烟道的工作原理与换热器相同，利用高温烟气的热量将通过软化处理和除氧处理的冷却水蒸发，利用水的汽化潜热带走冷却部件的热量来达到后续的除尘净化和煤气回收以及环境保护的工艺要求。
因工况环境十分恶劣，导致转炉生产运行过程中经常会出现水冷壁钢管破裂爆管等泄漏现象，严重影响到转炉的正常运转。
严重漏水还会产生蒸汽使烟道的过风量变大，可能造成烟气外溢造成污染，影响煤气的回收率和烟道余热的利用，大量软水被浪费，检修频繁，不仅对汽化冷却烟道的安全平稳运行产生重大隐患，还严重降低了生产效率。
为此，阅读文献可望找出冷却烟道失效的原因及其处理措施。
汽化冷却烟道失效常见原因分析（一）周期性交变热应力以某钢厂120t 的转炉生产为例，转炉一次炼钢周期为35min 左右，吹氧时间段在炼钢周期的中期，耗时约15min （补吹除外），进入汽化冷却烟道的炉气量可达76000m 3/h （标态下），温度高达1700℃左右，此时间段冷却烟道的热负荷急剧增加，管壁温度也陡增，转炉吹氧结束后，相应的热负荷也急剧降低，管壁温度随之下降，直到下个吹炼期，期间间隔20min 左右。
烟道内的热负荷频繁急剧变化，导致水冷管不仅受到周期性交变热应力，在热疲劳作用下的钢管表面通常会产生横向的疲劳裂纹，这与机械疲劳中观察到的疲劳裂纹相似。
管壁也会因频繁产生的轴向拉压应力而产生塑性变形，如此反复，烟道管就会产生大量竹节状热疲劳裂纹（蠕变），高温蠕变使得在金属管壁的微观结构中沿着固化晶界析出的碳化物会加速晶粒间裂纹的扩展。
裂纹扩展直至破裂，产生蒸汽泄露，影响汽化冷却烟道使用寿命。
（二）水循环恶化烟道结构设计不合理导致配水管不均匀，大部分烟道采用自然循环的水循环方式导致冷却水动力不足，上升管、下降管、受热管水循环阻力变大，冷却效果不好，造成冷却水管因水循环不良引起局部过热，循环水不能快速有转炉汽化冷却烟道失效常见原因及其处理程晓恬（广西钢铁），庞通，潘刚（技术中心）钢厂交流132019年第5期效地冷却管壁，管壁超温破裂漏水；同时，水循环异常波动引起水冷管液面脉动，当脉动表现为剧烈的水击现象时，会使焊缝断裂；在热流密度过大，热量陡增的过程中，受热管中水容易由核态沸腾转变为膜态沸腾，传热受到汽膜的阻隔，管子内壁得不到水的连续冷却，冷却水与管壁发生传热恶化，管子因管壁温度超高过热受损；热流场强度分布不均，特别在烟气侧涡流区部位，导致局部受热面热流密度过高，冷却水不能连续汽化，在蒸汽及饱和水的交替作用下，汽化点由于高频率水击引发疲劳损伤爆管。
危险性较大工程安全专项施工方案编制审批表施工方案名称：承德新新钒钛股份有限公司提钒炼钢转炉（3*120t）升级改造安装工程汽化冷却烟道安装方案方案编制：技术人员：日期：项目部经理：日期：方案审核：技术管理科：日期：安全管理科：日期：质量管理科：日期：工程管理科：日期：分公司总工程师：日期：方案批准：项目部总工程师：日期：目录一、工程概况 (2)二、编制依据 (3)三、准备工作 (4)1、办理告知申请 (4)2、场地准备 (4)3、技术准备 (5)4、设备及工具验收 (5)四、安装方法 (6)1、烟道安装流程 (6)2、移动台车安装 (6)3、可移动段安装 (6)4、斜烟道安装: (7)5、弯曲烟道安装 (8)6、炉口固定段安装 (9)7、烟道调整 (9)8、活动烟罩安装 (9)五、钢丝绳选择： (9)六、安装技术要求: (10)1、移动罩安装技术要求 (10)2、斜烟罩、弯曲烟罩安装技术要求 (11)3、裙罩安装技术要求 (11)七、质量保证措施: (11)八、安全保证措施: (13)九、施工机具、技术措施用料 (14)十、人力安排: (15)一、工程概况1、承钢提钒转炉技术升级改造工程共有3台120t转炉，本方案为3台转炉的汽化冷却烟道安装而编制;在此以1#提钒转炉汽化冷却烟道安装为例。
该烟道位于G-F列,6-1/6线柱之间，标高为15.36mm至57.45m空间内，由活动烟罩、炉口固定段、可移动段（包括一个氧枪口、一个副枪口和两个下料口）、斜烟道和弯曲段烟道（包括两个人孔检查盖）及部分组成。
因运输原因，其中斜烟道分为中Ⅰ段、中Ⅱ段二部分分运，弯曲段烟道分为中Ⅲ段和末端。
整体烟道厂区安装布置图如下：图1: 1#提钒转炉汽化冷却烟道安装示意图2、烟道各部分具体参数如下表所示：3、根据现场厂房钢结构安装进度、烟道各部件进场时间的不确定性及现场起重设备的吊装能力等因素影响，斜烟罩的吊装是整个安装工作中的难点。
转炉汽化冷却系统压力控制对烟道影响分析作者：刘晓景汪贵明来源：《计算机光盘软件与应用》2014年第01期摘要：本文分析了120T转炉汽化冷却系统压力控制对烟道运行的影响，给出了汽化冷却系统各子系统压力参数，对于同类型转炉汽化冷却系统的调试具有一定的借鉴作用。
关键词：转炉；汽化冷却系统；压力控制；烟道中图分类号：TF748.2炼钢生产工艺主要包括转炉冶炼、LF炉精炼、连铸等生产环节，生产节奏快，任何一个环节出问题，将导致相关工序受影响。
转炉冶炼过程中，烟道故障较多且修复时间长、难度大。
因此炼钢烟道汽化冷却在炼钢厂占有十分重要的地位。
转炉冶炼中炉气温度在一般在1400-1600℃之间，高温烟气流过烟道时，烟道内热负荷急剧增加，管壁温度急剧升高；停吹后，热负荷急剧下降，管壁温度随之下降。
这种周期性变化非常颗繁，约30多分钟左右一个周期，这种压力和热力周期性变化对汽化烟道的使用寿命产生影响。
以下通过120T顶底复吹转炉调试、生产实例，来分析如何通过稳定汽化冷却系统压力，保证烟道热负荷及压力的相对稳定，延长烟道使用寿命。
1 汽化冷却系统的工作流程1.1 转炉汽化冷却装置收集转炉生产过程中的高温烟气并将其冷却，以便满足下一步转炉一次除尘及其下道工序煤气回收的要求，保证转炉炼钢的安全生产。
多余蒸汽经回收后供公司蒸汽管网，提供给公司内部生产或生活使用，循环利用的蒸汽降低了转炉炼钢的生产成本。
汽化冷却把烟道作为余热锅炉，它吸收烟气热量降低烟气温度，同时锅炉产生的蒸汽进入蓄热器，再进入分气缸分给用户使用。
1.2 当高温烟气从汽化冷却烟道中心通过时，管内的水被加热变成水蒸汽，同时烟气得到冷却。
水蒸汽因其密度比水轻而上升，经上升管进入汽包，在汽包内冷凝成水或引出去加以利用，再补充新水，水经下降管（强制循环的再经过循环泵）又送入汽化冷却烟道循环使用。
当汽包内的蒸汽压力升高到0.7～0.8MPa时，气动薄膜调节阀自动打开，使蒸汽进入蓄热器供用户使用。
************邯钢老区钢轧改造项目炼钢工程120吨转炉安装施工方案编号：上海**集团有限公司*****邯钢老区钢轧改造项目炼钢工程项目部2010年7月12日发布受控状态：受控版本：A版发放编号：目录1 编制说明： (4)1.1编制依据 (4)1.2编制说明： (4)2 工程概况 (4)2.1主要设备 (5)2.2工程特点： (5)3 施工部署 (6)3.1安装工艺流程： (6)3.2、施工方法 (8)3.3 施工配合要求 (9)4 施工步骤 (11)4.1基础验收及垫板设置 (11)4.2耳轴轴承装配 (11)4.3转炉安装 (13)4.4托圈安装 (14)4.5炉壳安装 (16)4.6倾动装置安装 (17)4.7转炉的滑移就位 (19)4.8转炉滑移梁受力分析及立柱稳定性分析 (19)5、质量保证措施 (27)5.1质量管理体系 (27)5.2执行安装标准 (28)5.3质量保证措施 (28)6安全施工保证措施 (29)6.1安全保证体系 (29)6.2安全保证措施 (30)7文明施工 (31)8主要施工机具及材料 (32)9 转炉安装过程及安装平台设计、转炉滑移示意图，附图1-141 编制说明：1.1编制依据1.1.1**与**********签定的《邯钢老区钢轧改造炼钢工程》施工合同；1.1.2业主提供的施工图纸及其它技术文件；1.1.3国家有关建筑安装施工验收规范；1.1.4**对炼钢系统设备安装经验以及对施工现场查看的结果。
1.2编制说明：本次转炉安装的思路是：整体平移就位，在加料跨设置转炉安装平台，平台两边设置滑移梁，滑移梁上部标高高度与耳轴轴承座齐平，平台两滑移梁纵向中心线与两耳轴纵向中心线一样。
在加料跨进行拼装，包括倾动装置一、二次减速机。
2 工程概况邯钢是河北省较大型的钢铁联合企业，有良好的发展环境，是高新技术企业发展的地区，因此，邯钢老区钢轧改造炼钢工程项目建设目标是：工艺技术先进、起点高、装备精良、生产成本低并具有后发优势。
转炉煤气干法除尘转炉煤气converter gas在转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。
回收的顶吹氧转炉炉气含一氧化碳60～80％，二氧化碳15～20％，以及氮、氢和微量氧。
转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，成分也有变化（见图)。
通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气输入一个储气柜，混匀后再输送给用户。
转炉煤气由炉口喷出时,温度高达1450～1500℃,并夹带大量氧化铁粉尘，需经降温、除尘，方能使用。
净化有湿法和干法两种类型。
①湿法净化系统典型流程是：煤气出转炉后，经汽化冷却器降温至800～1000℃,然后顺序经过一级文氏管、第一弯头脱水器、二级文氏管、第二弯头脱水器,在文氏管喉口处喷以洗涤水,将煤气温度降至35℃左右,并将煤气中含尘量降至约100毫克/标米3。
然后用抽风机将净化的气体送入储气柜。
湿法工艺在世界上比较普遍,每吨钢可回收60～80标米3煤气，平均热值约为2000～2200千卡/标米3。
②美国和联邦德国等国有些工厂采用干式电除尘净化系统。
煤气经冷却烟道温度降至1000℃，然后用蒸发冷却塔，再降至200℃,经干式电除尘器除尘,含尘量低于50毫克/标米3的净煤气,经抽风机送入储气柜。
干式系统比湿式系统投资约高12～15％；但无需建设污水处理设施,动力消耗低,但必须采取适当措施，防止煤气和空气混合形成爆炸性气体。
转炉煤气是钢铁企业内部中等热值的气体燃料。
可以单独作为工业窑炉的燃料使用，也可和焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气配合成各种不同热值的混合煤气使用。
转炉煤气含有大量一氧化碳，毒性很大，在储存、运输、使用过程中必须严防泄漏。
取自"/wiki/%E8%BD%AC%E7%82%89%E7%85%A4%E6%B0%94"TOP2#大中小发表于2006-9-6 23:45 只看该作者□ 国产化首台转炉煤气干法电除尘成功-- 2006-07-21 09:42:01 2006年6月20日，在莱钢银前经过3个多月的紧张施工，由我所十一室总包的国产化首台转炉煤气干法电除尘器一次热试成功。
热能回收装置在120t转炉的应用与实践【摘要】本文讲述了中厚板厂120t转炉区通过对新设热能回收装置的安装调试，成功实现对转炉汽化系统排污废水热量的回收利用，增强了热力除氧效果，同时消除了厂房外排蒸汽。
【关键词】热能回收；安装调试；运行效果1 项目来源及概况转炉汽化冷却系统属余热锅炉，为保证其稳定运行效果，过程中需要进行排污操作。
其中三座转炉的汽包排污，蓄热器的排污，转炉汽化烟道的排污和蒸汽在输送中产生的冷凝水均通过定排扩容器排出，产生大量闪蒸蒸汽，泄压后的高温热水在降温池内被人工控制的生产新水冷却后外排，不仅浪费了热能还对环境造成影响。
为了解决这一问题，中厚板厂在120t转炉区域增设一套热能回收装置。
其作用是利用余热锅炉高温排污水的热量来预热除盐水，减少锅炉热力除氧用蒸汽的耗量，同时降低锅炉排污水温度。
2 热能回收装置工作原理热能回收装置亦可称为热能置换器，其工作原理来自于换热器，内部设有大量蛇形密排管用于热量交换。
运行时，除盐水从动力厂给水管道进入水箱中，排污热水从定排扩容器流出后进入加热管道，两者互不接触。
原定排扩容器的排汽管现加阀门关闭，使定排扩容器带压运行，以保证热水顺利突破水封效应以充满整个换热装置。
各蒸汽管道的疏水管与定排扩容器的蒸汽管直接通入软水箱中，既用冷凝水补充除盐水又可以回收热能。
原软水箱和热能回收装置用溢流管道连接，加热后的除盐水溢流进入原软水箱。
3 热能回收装置安装热能回收装置的安装地点选在汽化系统软水箱旁边，便于管道架设和阀门操作及减少热能在输送过程中的损失。
热能回收装置的安装调试应严格按施工规范和制造厂有关技术文件要求进行，其施工步骤如下：3.1 物资及施工准备待项目所需备件材料及实施条件具备后，协调集中停产时机进行实施。
3.2 热能回收装置就位土建基础预制完毕后，将热能回收装置就位并固定好。
3.3 管道改造本工程对原除盐水管道进行了较大程度的改造，包括：（1）将除盐水进水管道连接至热能回收装置上方，除盐水箱浮球阀保持不变；（2）除盐水箱溢流口与热能回收装置溢流管连接，变为加热后的除盐水的进水口；（3）两台定排扩容器的排污管相连，排污管道连接热能回收装置的换热管路；热水排污管路后部加三通，换热管出口与此三通相连；三通前加一蝶阀，当该阀关闭时，排污热水进入换热管，反之则直接排出；（4）定排扩容器上方排汽管道加蝶阀并常关，使内部压力上升保证换热效果；排汽管引出一根管道直接通入除盐水内进行加热；（5）汽化系统疏水管道汇集后直接通入除盐水中。
120t转炉汽化冷却设备供货技术协议×××集团有限公司120t转炉汽化冷却设备供货技术协议编号：甲方：乙方：2011年1月1日甲乙双方就×××有限公司120t转炉余热锅炉汽化系统的设计、制造、运输及验收事宜签订本技术协议。
本协议作为订货合同的附件，与合同具有同等法律效力，也是验收设备的技术依据。
1．项目概述转炉一次除尘采用干法，由转炉炉口排出的炉气温度约为1200~1600℃，转炉汽化冷却装置出口即干法除尘入口烟气温度约为900～1000℃。
设置转炉汽化冷却装置的目的是收集转炉冶炼过程中的高温烟气并将其冷却下来，以满足下一步除尘及煤气回收的要求，保证转炉炼钢的安全生产，同时可产生蒸汽回收大量热能。
2．基本技术参数2.1 转炉工艺原始数据转炉公称容量×座数120t转炉平均出钢量120t/炉转炉最大装入量130t/炉转炉冶炼周期36min/炉其中吹氧时间14～16min/炉转炉最大烟气量95100m3/h2.2转炉汽化冷却系统参数汽包额定工作压力 2.45MPa汽化冷却烟道节圆直径Φ3050mm、Φ3000mm、Φ2900mm3. 供货范围编号设备名称及型号详细技术规格单位量单重(kg)总重(kg)备注1 余热锅炉烟道烟道本体直径Φ2900~Φ3050mm（带烟道支、吊架等）套 1 122240 1222402 氧枪口备件件 2 1886 37723 氮封座备件个 2 112 2244 氮封塞备件个10 78 7805 副枪口备件件 1 1256 12566 下料口备件件 4 1256 50247 制动机构非金属补偿器Φ3000套 1 5000 50008 液压提升装置不带液压站，带水冷油缸1个套 1 18000 180009 横移小车带电机减速机套 1 15890 1589010 锅筒Φ2.8m(内径)×10.5m(直段), 压力2.45MPa, V=70m3 ,温度225℃,（带安全台 2 41972 83944编号设备名称及型号详细技术规格单位数量单重(kg)总重备注阀、压力表、双色水位计、平衡容器等）11 全补给水高压除氧器及水箱Q=50t/h,V=55m3,最高工作压力P=0.4MPa台 2 20227 4045412 磷酸盐加药装置AXJY-1.0X2二罐四泵组合式，罐容积1m3 计量泵流量40L/h台 1 无锡翱翔13 给水泵用角通式除污器筒体内经~Φ400（立式）工作压力1.0MPa 温度151℃，水泵流量150m3/h （配支撑、仪表、阀门等附件）进口DN200 出口DN150台 2 258 51614 低压循环水泵用角通式除污器筒体内经~Φ500（立式）工作压力1.0MPa 温度151℃循环泵流量420m3/h （配支撑、仪表、阀门等附件），进出口径DN200台 2 361 72215 高压循环水泵用角通式除污器筒体内经~Φ650（立式）工作压力3.5MPa 温度230℃循环泵流量1100m3/h（配支撑、仪表、阀门等附件），进出口径DN300台 2 1123 224616 取样冷却器Φ254，P=3.5MPa，t=225℃（带支架、排水漏斗等）个 317 锅筒排汽消音器AXXY-A-130/2.45 工作压力:2.45MPa,温度:225℃, 接口管径:Φ273×7,排汽量130t/h,材质:不锈钢, 噪声<85dBA，(消音器要带支脚)个 2 无锡翱翔18 除氧水箱排汽消音器AXXY-C-15/0.4工作压力:0.4MPa,温度:151℃,接口管径:Φ133×4,排汽量:15t/h,材质:不锈钢噪声<85dBA,（消音器要带支脚）个 2 无锡翱翔19 蓄热器排汽消音器AXXY-A-40/2.45工作压力:2.45MPa,温度:225℃,接口管径:Φ159×4.5,排汽量:40t/h,材质:不锈钢噪声<85dBA,（消音器要带支脚）个 1 无锡翱翔20 定期排污扩容器Φ2000,V=12m3, 工作压力P=0.15MPa, 温度230℃台 1 2961 296121 定期排污扩容器Φ2000,V=7.5m3, 工作压力P=0.15MPa, 温度230℃台 1 2274 227422 变压式蒸汽蓄热器容器直径：Φ3400mm全容积V=180m3工作压力2.45MPa 工作温度225℃充热压力：2.45±0.1MPa 放热压力：1.27±0.1MPa运行热效率≥95%运行压力梯度ΔP≤0.3MPa温度梯度Δt≤3℃放热饱和蒸汽含水量≤1~4%主要材质: Q345R，不锈钢使用寿命不低于20年台 1 93326 933264. 主要设备详细说明4.1汽化冷却烟道4.1.1 汽化冷却烟道共分7段，按烟气流向依次为：活动烟罩、炉口固定段烟道、可移动段烟道、中一段烟道、中二段烟道、末一段烟道和末二段烟道，烟道截面为圆形，其节圆直径为Φ3050→Φ3000→Φ2900，烟道拐点角度为55°。
