转炉蒸汽送RH炉控制系统研究与应用
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【摘 要】本文对转炉蒸汽外送rh炉项目进行了详细的论述，总结了项目过程中的设计难点及最终的试验结果，对类似的工程项目具有指导作用。
【关键词】转炉蒸汽；外送RH炉
目前国内用转炉生产的蒸汽直接供给RH炉使用并不多见，主要是由于转炉蒸汽的压力的稳定性以及转炉产出蒸汽的连续性受到许多因素的制约，但是为了节约能源，缓解成本压力，转炉蒸汽送RH炉的研究就成为国内许多钢厂亟待解决的难题。
马钢一钢轧总厂现有一座RH炉，主要生产硅钢；一座VD炉，主要生产车轮轮毂钢，上述两套设备的其主要装置——真空泵系统均需要过热饱和蒸汽介质。随着硅钢和圆坯产量的增加，RH炉和VD炉同时生产的情况日益增多，由于冶炼钢种的变化，使得抽真空的时间大幅度延长，同时随着操作水平的提高，使得RH炉连抽炉数显著增加，蒸汽需求量也随之大幅度上升。但是公司现有的蒸汽供应，难以保证VD炉和RH炉同时生产时对蒸汽压力、流量的需求。
以上原因使得迫切需要对我厂蒸汽系统进行改造和优化。
本文以马钢第一钢轧总厂3座120T转炉生产的蒸汽送至RH炉为研究对象，通过对蒸汽送RH炉控制系统的深入研究，提出了具体的解决方案并加以实施，最终取得了较好的效果。
1.转炉蒸汽外送RH炉设计方案
1.1目前热力系统概况
马钢一炼钢现有1套RH真空处理系统。RH蒸汽喷射真空泵生产用蒸汽消耗量约5～21t/h，蒸汽压力0.9～1.0MPa（表压），温度195～205℃（过饱和干蒸汽）；使用制度为：间断（RH真空处理装置生产时连续）。
马钢一钢轧现有3台转炉，其中1台100t（1#转炉），2台120t（2#、3#转炉）。汽化冷却系统设有3台DN3000蓄热器，蒸汽外供低压管网。
1.2设计方案
（1）蓄热器放热能力
每台蓄热器全容积约100m3（内径3m，筒体长13m），充水系数取0.8，则充压完了后水容积约80m3。若充热压力按2.0MPa，放热压力按1.3MPa操作，则每立方米水可能得到蒸汽为45kg（可查经验线算图），因此每台蓄热器可能得到蒸汽为3600kg，3台蓄热器可能得到蒸汽为3x3600kg=10800kg=10.8t。
RH工作周期约为50min，因此可要求蓄热器在50min内放热完毕，折算放热供汽流量为（60/50）x10.8=13t/h。
单位时间降压速度：（2-1.3）/（50x60）=0.00023MPa/s。
单位降压一般不大于0.025MPa/s，因此上述降压速度可满足要求。
（2）蒸汽平衡
现有1#RH和预留2#RH均考虑利用汽化蒸汽，现有DN250外网专管作备用汽源。
2座RH同时使用时耗汽量大约为10-45t/h。
在2座转炉吹炼期，产汽量能满足2座RH用汽量，并有富余：70-45=25t/h；其中13t/h至蓄热器蓄能（蓄热器蓄热能力与放热能力相同），12t/h需外供至低压管网。
在整个38min冶炼期内，15min吹炼期可产蒸汽，并能满足2座RH用汽量，其它时间汽化烟道基本上不产汽或产很少蒸汽，在烟道不能产汽阶段，由蓄热器放热供汽13t/h，但已不能满足2座RH最大用汽量，此时需由备用专管补充48-13=35t/h蒸汽。
现有DN250专管最大供汽能力可达35t/h（按1.0MPa饱和汽，流速35m/s计算），因此增加2#RH后，该专管能满足要求。
（3）目前在仅有一座RH炉的情况下设计图1流程图
1.3设计控制功能要求
目前现有设备的控制功能主要是对转炉送RH调节阀、外网送RH调节阀以及内网外送蒸汽调节阀的综合调节，以达到如下功能需求：
（1）在RH生产时能够使用内网转炉蒸汽，如有余量，亦保证能正常外送；
（2）在内网蒸汽不足以满足RH生产，则外供蒸汽能够及时补充；
（3）在RH不生产的情况下，亦能保证内网转炉蒸汽向外输送。
1.4套关键阀组的设计功能要求，如图1中调节阀组
（1）转炉外送蒸汽调节阀组中外送蒸汽流量调节：
外送蒸汽流量调节阀PID要设定在自动状态。参数设置如图，阀门调节遵循以下规则：
a、在调阀的阀前压力大于阀后压力且压力不低于”RH暂停时阀前压力低停止外送”设定值，阀门自动调节阀后压力至PID的SP给定值。
b、在调阀的阀前压力小于阀后压力或压力低于”RH用气时阀前压力低停止外送”设定值，或压力低于”RH暂停时阀前压力低停止外送”设定值，PID的CV和AQ均被强制给0，阀门自动关闭。
（2）新增外送调节阀组中外网蒸汽压力调节：
a、外网蒸汽压力调节自动投入
外网蒸汽压力调节阀PID要设定在自动状态。
外网蒸汽压力调节自动投入是有条件投入，当转炉送RH蒸汽调节阀满足以下条件，且要保持设定时间后，（外网投入等待时间设定）外网送蒸汽调节阀自动投入运行，开阀放气，将外网送蒸汽调节阀的阀后压力调节到指定压力。（外网送气阀压力给定值设定）
RH炉要求送气（RH用气标志为红色）
自动投入按钮为绿色（投入）
转炉送RH蒸汽调节阀的开度已经大于95%
转炉送RH蒸汽调节阀阀后压力小于设定值（RH用气时低压设定投入）
当上述的条件不满足时，外网送蒸汽调节阀自动关闭。
b、外网蒸汽压力调节强制投入（解决当内部蒸汽压力突然波动无法满足生产需求时，直接将外网蒸汽强制投入，满足生产需要。）
外网蒸汽压力调节阀PID要设定在自动状态。
点击强制按钮，外网送蒸汽调节阀自动投入运行，开阀放气，将外网送蒸汽调节阀的阀后压力调节到指定压力。（外网送气阀压力给定值设定）
（3）新增转炉蒸汽调节阀组中转炉送RH蒸汽压力自动调节：
转炉送RH蒸汽压力调节阀PID要设定在自动状态。
RH暂停时阀后压力设定值：当RH暂停生产时，阀门将自动将阀后压力调节到该设定值。
RH用气时阀后压力设定值：当RH生产时，阀门将自动将阀后压力调节到该设定值。
RH用气时低压关阀设定：当RH生产时，由于各种原因，阀前压力达不到该设定值时，此时为了保证RH生产，防止外网蒸汽倒灌进转炉汽包，将该阀门自动关闭。
（4）3套调节阀阀组的配套使用
上述的三个调节阀组均要在自动状态，它们虽各自调节，但相互影响，最终满足工艺要求。
2.转炉蒸汽外送试用结果
2.1试用结果
经过2个月的试用，我们项目组利用RH炉生产的机会，不断对转炉送RH蒸汽设备进行试验、优化、总结，具体情况如下：
（1）试验在1座、2座和3座转炉生产情况下，由于产生的蒸汽量的不同，对RH蒸汽外送的影响，以及由此产生的不同的调节参数。
（2）试验内网送RH蒸汽的压力是否能满足RH的生产，试验结果显示完全能够满足生产要求，且内网送RH蒸汽压力相对稳定。
（3）试验再内网送蒸汽压力不够的情况下，外送补充蒸汽，此时通过对调节阀的开度调节，通过不断测试，目前试验结果能够保证正常生产。
（4）试验在内网蒸汽压力极低，不能满足生产要求，需要外网蒸汽全面投入，通过逻辑判断，调节阀自动调节，快速切换，保证压力能够迅速满足生产需要。
2.2效益计算
目前RH蒸汽外购价为28元/GJ，转炉蒸汽外卖价格为14元/GJ，差价为14元/GJ；蒸汽消耗为0.5GJ/t；按一年使用转炉蒸汽、年产50万吨计算，则年节约费用为：（0.5×14×50）÷2=175万/年；故部分使用转炉蒸汽的节约费用约占到175万元/年。
综上所述，将保产方面产生的间接效益不纳入计算的情况下，项目年产生直接经济效益为：175万元/年。
3.结论
将转炉低压蒸汽引入RH炉进行生产，可有效解决限制我厂硅钢放量生产瓶颈，在节能降耗及保产方面具有明显的优点和适用性，且投资较少，风险小，经济效益十分可观。