熱軋板廠加熱爐安全運行的控制改進

1 熱軋板廠加熱爐安全運行的控制改進 肖燕紅 （ 攀 鋼釩 熱軋板廠 ） 摘 要： 根據(jù) 攀枝花新鋼釩股份有限公司 1450 熱軋板廠加熱爐 2002 年投產(chǎn) 以來 的實際運行情況，對加熱爐安全運行存在的問題 進行了認(rèn)真分析研究， 為保證設(shè)備安全和人身安全 ， 在 加熱爐 制方面 提出了相應(yīng)的 改進 措施 。 關(guān)鍵詞： 加熱爐 ； 安全 運行； 控制 改進 0 引言 攀枝花新鋼釩股份有限公司 1450 熱軋廠 3期技術(shù)改造工程新建了 2座步進梁式加熱爐，額定產(chǎn)量為 265 t/h（標(biāo)準(zhǔn)坯，冷坯加熱到 1 250 ）， 2002 年 2#加熱爐投產(chǎn)， 2003年 1#加熱 爐投產(chǎn)。 加熱爐為均熱段平爐頂、上加熱和上預(yù)熱段軸向供熱、下部側(cè)向供熱、滾輪斜臺面式的板坯步進梁式加熱爐。加熱爐分 6 個燃燒控制段進行加熱：上均熱 段 采用混合煤氣平焰燒嘴，上加熱和上預(yù)熱段采用低 部采用低 熱爐端部裝 料 、出料，爐尾下排煙。加熱爐燃料為高焦?fàn)t混合煤氣，空氣經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后向加熱爐提供預(yù)熱的助燃空氣。加熱爐采用常規(guī)的水冷卻方式。 為保證加熱爐的安全運行，根據(jù)加熱爐的實際運行情況，我們進行了認(rèn)真分析研究，在 制方面不斷地進行完善。 1 制系統(tǒng)概述 控制系統(tǒng) 的設(shè)置以加熱爐的高效率、低損耗、安全、全自動為目的。 制系統(tǒng)采用的是 程控制、 有最高性能價格比。 統(tǒng)核心是功能強大的基于 T 服務(wù)器 /客戶機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 統(tǒng)提供面向?qū)ο蟮膱D形工具和完整的、功能強大的過程控制功能庫，集成了廣泛用于工業(yè)控制現(xiàn)場的過程調(diào)節(jié)控制、對本地語言的支持 和面向用戶的接口。 控制系統(tǒng)是集監(jiān)視、操作 和 管理 為一體的綜合性數(shù)字化系統(tǒng)，操作人員僅通過設(shè)在操作室內(nèi) 的監(jiān)控畫面及鍵盤、鼠標(biāo)即可進行操作、監(jiān)控。必要的數(shù)據(jù)可通過部存貯或打印機打印 來 保存。 該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，安全性能高，連續(xù) 工作時間 長，故障少。 2 統(tǒng)故障分類 統(tǒng) 故障分為重故障和輕故障。輕故障時進行報警，重故障發(fā)生時進行燃燒切斷 。各類故障情況 見表 1。 表 1 統(tǒng)故障一覽表 類型 名稱 重故障 助燃空氣總管壓力低 混合煤氣總管壓力低 源故障 輕故障 儀表氣 源壓力低 爐內(nèi)溫度超限 換熱器進、出口溫度超限 冷卻水總管流量低 各段冷卻水回水溫度超限 其它 3 保證加熱爐運行安全的控制改進 加熱爐從 2002 年投產(chǎn)至今，對發(fā)現(xiàn) 的一些安全隱患 都 進行了徹底整改。 電系統(tǒng)改造 新 1#、 2#加熱爐的 統(tǒng)由 1 臺2 電，一旦 障將會造成 2 座加熱爐全停。從生產(chǎn)安全的角度出發(fā)對 1#、 2#加熱爐的備供電系統(tǒng)完全分開，各用一臺 何一臺 障均可通過開關(guān)切換至另一臺正常的 電。經(jīng)過 電系統(tǒng)改造，消除了設(shè)備安全隱患， 障時不會造成 2 座加熱爐全停，切換功能保證了加熱爐停爐后的及時恢復(fù)，最大限度保證了 加熱爐 安全、快速地恢復(fù)生產(chǎn)。 #加熱爐助燃風(fēng)機出口壓力匹配的控制改進 理論上 2#加熱爐 1#、 2#助燃風(fēng)機的功能應(yīng)相同，但實際 上 這 2 臺助燃風(fēng)機的出風(fēng)能力相差較大 ,經(jīng)常出現(xiàn)風(fēng)機倒灌，嚴(yán)重威脅著設(shè)備安全和生產(chǎn)安全，為彌補設(shè)備缺陷，我們從控制上著手，根據(jù)生產(chǎn)工藝的實際需求更改風(fēng)壓控制的程序，經(jīng)過多次測試，實現(xiàn)了 2#加熱爐 1#、 2#助燃風(fēng)機的風(fēng)壓匹配控制，最終保證了加熱爐的設(shè)備安全 ，使生產(chǎn)能夠順利進行。 制程序安全功能完善 為了完善系統(tǒng)程序的控制功能，采取了下列措施： (1) 統(tǒng)上電后造成風(fēng)機停運，是因上電后程序初始化造成，修改程序 后測試正常 。 (2) 煤氣低壓聯(lián)鎖動作后，未經(jīng)確認(rèn)聯(lián)鎖自動復(fù)位，后查明原因，是因聯(lián)鎖鎖定功能點掃描間隔 1.5 s 所至。完善程序，利用檢修時間測試聯(lián)鎖，瞬動鎖定功能均正常。 (3) 異常停 1 臺風(fēng)機后風(fēng)機出口閥原是由操作人員手動關(guān)閉的，介于異常停 1臺風(fēng)機后會產(chǎn)生倒灌現(xiàn)象，風(fēng)壓會迅速降低，特別是負(fù)荷大時極易造成停爐，操作人員需緊急操作的 點比較多。通過程序改進實現(xiàn)了異常停 1臺風(fēng)機后風(fēng)機出口閥自動關(guān)閉，同時發(fā)出聲光報警信號，這樣可最大限度地降低異常停 1臺風(fēng)機時停爐事件的發(fā)生。 (4) 根據(jù)電機實際帶載能力、實際溫升情況，重新整定助燃風(fēng)機入口調(diào)節(jié)閥開口度限幅。 (5) 1#加熱爐 3#助燃風(fēng)機出現(xiàn)了幾次異常停機故障，無故障信息提示，也無任何規(guī)律可言。經(jīng)過深入細致地查找原因，發(fā)現(xiàn)單從理論上分析程序是沒有問題的，但現(xiàn)場信號稍有閃爍則會產(chǎn)生一個停風(fēng)機信號，經(jīng)過對程序進行安全控制完善，1#加熱爐 3#助燃風(fēng)機再未出現(xiàn)過異常停機故障。 復(fù)煤 氣調(diào)節(jié)閥切斷功能 在 1#加熱爐調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)煤氣調(diào)節(jié)閥無切斷功能，經(jīng)過對氣源管路的重新配置，恢復(fù)了煤氣調(diào)節(jié)閥的切斷功能，把一個重大安全隱患消滅在搖籃里。 氣調(diào)節(jié)閥手 動 自動轉(zhuǎn)換開關(guān)功能改善 煤氣調(diào)節(jié)閥手 動 自動轉(zhuǎn)換開關(guān)原配置為旋鈕式開閉器，操作人員反應(yīng)旋轉(zhuǎn)方向易混淆、影響轉(zhuǎn)換速度 。 在維護過程中還發(fā)現(xiàn)旋鈕式開閉器易滑絲、流通面積小，影響煤氣調(diào)節(jié)閥手 動 自動功能的正常切換。為保證煤氣調(diào)節(jié)閥手 動 自動轉(zhuǎn)換功能正常，我們更換了原煤氣調(diào)節(jié)閥手 動 自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，采用了開閉式閘板閥，進而解決了采用旋鈕式開閉器時產(chǎn)生的所有問 題，得到操作人員的認(rèn)可。 光報警系統(tǒng)改進 煤氣、空氣低壓時發(fā)出聲音報警，為避免加熱爐在特殊情況下發(fā)生煤氣爆炸造成重大經(jīng)濟損失，煤氣、空氣壓力低于危險值時聯(lián)鎖動作：煤氣閥快速切斷、空氣閥關(guān)到2、熱風(fēng)放散全開、煙道閘全開。原煤氣、空氣低壓時由服務(wù)器上配置的小音箱發(fā)出聲音報警，由于控制系統(tǒng)報警類型很多，經(jīng)常有聲音報警出現(xiàn)，容易造成操作人員聽覺疲勞，不能分辨報警的重要與否，拖延了處理時間。針對這一問題，我們進行了改進，新增了 2 套聲光報警器（ 1#爐、 2#爐各 1 套），風(fēng)壓、煤氣壓力、電機溫度等重要參數(shù)的報警改由新增聲光報警器報警。改造后加強了對重要報警參數(shù)的監(jiān)控力度，在風(fēng)壓、煤氣壓力低限報警時，操作人員能夠及時作出相應(yīng)處理，減少了停爐事故的發(fā)生。 設(shè)熱值報警功能 為了消除煤氣熱值發(fā)生異常給加熱爐帶來的安全隱患，確保加熱爐安全穩(wěn)定運行3 和生產(chǎn)順行，加熱爐 統(tǒng)中增設(shè)煤氣熱值異常報警功能，設(shè)置內(nèi)容、參數(shù)及要求如下： (1) 當(dāng)煤氣熱值 6 300 kJ/統(tǒng)發(fā)出故障報警（聲、光）及顯示；煤氣熱值 5 040 kJ/統(tǒng)發(fā)出重故障報警（ 聲、光）及顯示，故障數(shù)據(jù)進入歷史記錄。 (2) 當(dāng)煤氣用量 04 m3/h、煤氣熱值 9 660 kJ/統(tǒng)發(fā)出故障報警（聲、光）及顯示。當(dāng)煤氣用量 04 m3/h、煤氣熱值 10 500 kJ/統(tǒng)發(fā)出重故障報警（聲、光）及顯示，故障數(shù)據(jù)進入歷史記錄。 動執(zhí)行器安全隱患的排除 助燃風(fēng)機入口電動調(diào)節(jié)閥、煙道閘電動調(diào)節(jié)閥供電電壓均為 380 V,而 出的電壓為 220 V，電源故障時，加熱爐 統(tǒng)其它設(shè)備可由 續(xù)供電，但電動調(diào)節(jié)閥卻無法動作。特別是在聯(lián)鎖 動作停爐時，煙道閘本應(yīng)執(zhí)行全開指令，但此時因供電問題而無法動作，爐內(nèi)殘余氣體不能及時抽出，如有爆炸發(fā)生后果將不堪設(shè)想，故電動調(diào)節(jié)閥的供電問題已成為一個安全瓶頸。經(jīng)過認(rèn)真分析、研究，利用現(xiàn)有的安裝環(huán)境，在保證閥門力矩的情況下，現(xiàn)在煙道閘電動調(diào)節(jié)閥已換型為 220 V 供電的電動調(diào)節(jié)閥，運行情況良好，其余 5 臺 380 V 供電的電動調(diào)節(jié)閥也準(zhǔn)備逐步換型為 220 溫檢測系統(tǒng)改造 為監(jiān)控加熱爐各固定梁、固定立柱、活動梁、活動立柱等的冷卻水排水情況是否正常，在各排水支管上都設(shè)置了排水溫度檢測點（ 均為開關(guān)量信號輸出）， 1#加熱爐、 2#加熱爐各支管的溫度共有 124 個檢測點，設(shè)備故障率很高，造成每年溫度控制器的備件消耗費用很高。為提高溫度測量的準(zhǔn)確性、可靠性，減小備件消耗量，我廠對加熱爐水溫檢測系統(tǒng)進行了改造。 新水溫檢測系統(tǒng)共有 124 個水溫檢測點 。 新水溫檢測元件利用原溫度開關(guān)接口對水溫進行檢測，溫度傳感器采用進口數(shù)字芯片不銹鋼鎧裝裝入水管 ， 測量溫度范圍 120 ，具有精度高、工作穩(wěn)定、無須調(diào)整的優(yōu)點。傳感器輸出為數(shù)字信號，所有傳感器并接在一條總線上，送入數(shù)據(jù)采集控制站。數(shù)據(jù)采集站根據(jù)水管組 布置安裝在加熱爐爐底，以 式巡回顯示全部傳感器溫度值，便于現(xiàn)場維護人員觀察檢查。 數(shù)據(jù)采集控制站通過一條雙絞屏蔽線構(gòu)成的 線與 散主控站通訊，并連接到工控機，顯示全系統(tǒng)檢測點的物理分布畫面，實時顯示溫度值 。 當(dāng)監(jiān)測點水溫超過設(shè)定值時，進行聲光報警并自動彈出報警位置，同時閃爍報警發(fā)生故障傳感器名稱。數(shù)據(jù)庫保存歷史數(shù)據(jù) 1 年，自動生成溫度曲線，可以進行事故追憶和歷史數(shù)據(jù)查詢。 改造后的水溫檢測系統(tǒng)能實時地監(jiān)控溫度，可通過調(diào)用溫度曲線了解水溫的變化情況 時 的 報警功能，避免了多次重大 設(shè)備事故，為加熱爐的安全運行提供了保障。 4 為保障人身安全所采取的安全措施 備便攜式一氧化碳報警器 煤氣作為氣體燃料，具有輸送方便，操作簡單，燃燒均勻，溫度、用量易于調(diào)節(jié)等優(yōu)點，是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源之一。我廠加熱爐燃料采用的是高焦?fàn)t混合煤氣。煤氣中含有大量一氧化碳，散發(fā)在作業(yè)場所時，容易使人員中毒。煤氣 安全 事故分為三類：中毒、火災(zāi)和爆炸。 為保障加熱爐區(qū)域的工作人員的人身安全，工作人員到現(xiàn)場工作時都配備了便 攜式 一氧化碳報警器。 2005 年 12 月份我廠在爐區(qū)又新增了一套固定式一氧化碳報警器，每個爐子有 5 個檢測點，位置分別在總管盲板、預(yù)上、加上、加下、均上煤氣管道附近 。 度的 高限報警值設(shè)定為 0-5 g/0 高高限報警值設(shè)定為 0-5 g/50 該報警系統(tǒng)一氧化碳傳感器檢測方式為電化學(xué)式，靈敏度高，響應(yīng)時間小于 60 s。固定式、便攜式一氧化碳監(jiān)測報警裝置優(yōu)化布置，將煤氣泄漏事故消滅在萌芽狀態(tài)，該系統(tǒng)的增設(shè)，對有效的預(yù)防煤氣設(shè)備、設(shè)施泄漏或可能造成煤氣積聚而 引發(fā)煤氣事故，保護環(huán)境，有效地保障職工生命安全，起到了檢測監(jiān)護 “衛(wèi)士 ”作用。 4 氣調(diào)節(jié)閥的改造 由于 2#加熱爐頂各加熱段空氣調(diào)節(jié)閥本身的機械結(jié)構(gòu)和安裝造成空氣調(diào)節(jié)閥維護不方便，維護人員需爬上空氣管道才能對設(shè)備進行檢查和處理，而熱風(fēng)管道有些地方溫度高達 100 以上，空氣調(diào)節(jié)閥下方空隙很大，無安全平臺，維護人員稍不小心就容易造成高空墜落事故。為保護工作人員的人身安全，我們采取了以下措施： 在 空氣閥門附近的熱風(fēng)管道外包 裹 隔熱層 ， 在不防礙空氣閥門檢修的前提下新增了便于維護的安全操作平臺，這樣就消除了安全隱患 ，有效保障了維護人員的人身安全。 職工進行安全培訓(xùn) 我廠不斷強化職工安全教育和安全技能培訓(xùn)，組織應(yīng)急預(yù)案演練，大