一台GM风机供艾萨炉、转炉冶炼用风的应用.pdf

2 0 1 5年 2月第 1期 董佳伟等 一 台 G M风机供艾萨炉、 转炉冶炼用风的应用 4 9 一 台 G M风机供艾萨炉、 转炉冶炼用风的应用 董佳伟 ，李林 华 ，张建 波 ，朱 江，夏 俊 ，张 鑫 ，徐永春 楚雄滇 中有色金 属有 限责任公司 ，云南 楚雄6 7 5 0 0 0 [ 摘 要 ] 通过风量计算及控制 系统设 计 ， 实现 了一 台风机供 两种 类型炉 窑冶炼 用风 ， 打破 了一 台风 机供 一 台炉 窑的传统 冶炼模 式 ， 使一 些生产任 务不饱和 的冶 炼生产 线得 以充分利 用 ， 降低 了生产能耗 ， 实现 了降本增效 ， 在冶炼行业 中值得推 广应用。 [ 关键词 ] 风机 ；艾 萨炉 ； 转 炉；调节 阀；D C S ； P L C [ 中 图分类号 ] T F 8 1 1 [ 文献标志码 ] B [ 文章 编号 ] 1 6 7 2 6 1 0 3 2 0 1 5 0 卜0 0 4 9 0 4 能源问题是现代社会所 面临的最大 问题 ， 节能 减 排 亦是 企业 发 展 的重 中之 重 。在 冶 炼 行 业 中 ， 冶 炼用风供风设备与冶炼炉窑一直沿用着一对一的供 风情况。楚雄滇中有色公 司 以下简称 滇 中有色 艾萨炉设计产能为 1 0万 t ， 其 中配套生产的转炉 为 6 0 t ， 7 5 0 0 ／ 8 0制 氧系 统两 套 ， 3 2 0 0 0 m’ 风 量 G M 风 机 3台。近年来的生产过程中， 由于原料供给不足 ， 艾萨炉年产量仅为 5～6万 t ， 但是供风系统一直按 照 1 O万 t 产 能 的设 计 模 式 进 行 供 风 ， 采用 一 台 G M 风机及制氧系统供艾萨炉冶炼用风 ， 一 台 G M风机 供转炉吹炼用风， 在生产过程 中， 2台 G M风机供风 量均过剩 ， 存在排空现象 ， 造成产量过剩。由于 G M 风 机设计 局 限性 ， 不 能使 用变 频器 进行 调 速 ， 进 风 口 导 叶开启 角 度 也不 能 再 减 小 。为 能 降低 生 产 成 本 ， 充分利用设备资源 ， 提出 1台 G M风机供艾萨炉、 转 炉 冶炼 用风 的设 想 ， 采 取 自动 控 制 的 方 式来 进 行风 量的调节 ， 实现一 台风机供两 台冶炼炉窑用风 的 目 的。滇中有色原供风工艺如图 1 。 1 工艺计算 滇中有色冶炼用风源 自两套制氧站 、 G M风机 等两 套 供 风 系统 组 成 ， 其 中制 氧 一 套 产 氧量 为 7 5 0 0 m ／ h ， 含 氧 量 为 6 9 ． 5 ％ ； 制 氧 二 套 产 氧 量 为 7 4 5 0 m ／ h ， 含氧量为 7 7 ． 6 ％ ； 一台 G M风机最大供 风 量为 3 2 0 0 0 m ／ h 。艾 萨炉 正 常 生产 时 ， 总 风量 控 [ 作者 简介]董佳伟 1 9 5 9 一 ， 男 ， 云南 剑川 人， 主要 从事 有色冶 金 企业 管理工作。 [ 收稿 日期 ]2 0 1 4 0 2 1 9[ 修订 日期 ]2 0 1 4 0 5 -1 2 图 1原供风 工艺 简 图 制 5 ． 5～6 ． 0 m ／ s ， 氧 气 流量 3 ． 1 m ／ s以上 ； 转 炉用 风量 吹炼一周期 2 1 0 0 0 m 。 ／ h ， 吹炼二周期 2 3 0 0 0 m ／ h 。风量供需表见表 1 。 表 1 风量 供需 表 通过对各用风量及供风量 的分析 ， 使用一 台 G M风 机供艾萨炉、 转炉 ， 供风量能满足工艺要求， 根据艾萨 炉及转炉冶炼用风量及 氧量按表 2对风量进行分配 。 表 2 生 产用 风分 配表 5 0 中 国 有色 冶 金 A生产实践篇． 设备及自动化 2 供风管 网设计 艾萨炉 、 转炉供风管道在艾萨厂房 内交汇 ， 现场 搭接管道无障碍物。为使艾萨炉冶炼用风能够根据 入料原料情况进行及 时、 均匀调整 ， 通过现场测量 ， 在艾萨厂房内 G M风机供转炉主风管上搭接供风管 道 ， 实现 风量 调整 。 供风 管道 直径 按下 面方 法计算 G M风机供 风管道均为 D N 6 0 0 ， 为 了使 新增管 道能够更适用 ， 安装更方便 ， 阀门选 型能尽可能小 ， 通过 以下计算来实现管道优化选择 。 管道直径计算经验公式 d 1 8 ～ ／ 旦 1 √ ／Z 、 d为管道内径 ， m m； q为气体容积流量 ， r n ／ h ； “为管 内气体平均流速， m ／ s 。 G M风机供风量为 3 2 0 0 0 m ／ h ， 管道为 D N 6 0 0 ， 由公式 1 计算管道内气体平均流速 “为 3 1 ． 4 5 m ／ s 。 新增管道最大风量为 6 6 5 0 n l 。 ／ h ， 由公式 1计算管 道 内径 d为 2 7 3 ． 4 mm。 为保证艾萨恒压用风， 实现风量微调 ， 将采用两 根 D N 2 5 0管道 ， 在这两根风管上分别安装 2台阀门 P V 1 2 3 4、 P V1 2 3 5 同时控制艾 萨风压 ， 保证艾萨炉 风压恒定控制在 0 ． 1 1 M P a左右。供风工艺管道变 更如 示意 图 2 。 图 2 供风工艺管道变更示意图 3 仪控设计 G M风机供给艾 萨的最大 允许 用风量为 6 6 5 0 m ／ h ， 最低风量不低于 4 8 5 0 m ／ h ； 氧站能够供给最 大氧气量为 1 4 9 5 0 m。 ／ h 氧浓度 ～7 3 ． 5 ％ 。艾萨 喷枪供风管排空压力设定 1 2 0 k P a P T 1 2 2 2 ， 新增 调节 阀 P V 1 2 3 4 、 P V 1 2 3 5压力设定为 1 1 0 k P a 。生产 中因转炉用风风压在 4 01 2 0 k P a之 间波动 ， 会造 成艾萨压力跟随波动 ， 操作人员及时调整用风 ， 艾萨 风压低于 8 0 k P a时艾萨必须停产。当艾 萨紧急停 产时 ， 与转炉遥炉联锁。 3 ． 1 调节 阀的选 择 气动 调 节 阀 与 电 动 调 节 阀 选 用 综 合 比 较 见 表 3。 通过以上对 比， 由于使用地点在艾萨厂房 内， 环 境粉尘较大、 温度较 高， 在使用过程 中要求控 制灵 敏 ， 艾萨厂房内已有 阀门控制气 源 ， 综合考虑 ， 选 用 气动阀较为合理 。 3 ． 2阀门控 制 系统设 计 气动调节阀 P V1 2 3 4 、 1 2 3 5 的控制和艾萨紧急 停产信号与转炉遥炉联锁控制进入艾萨 D C S系统 进行控制， 气动调节阀 P V 1 2 3 4 、 1 2 3 5 的控制进人 艾萨 D C S系统进行控制， 给定值设 为 0 ． 1 1 MP a ， 气 动调节 阀 的 P I D 回路 控 制见 图 3 。 P 1 2 3 4 、P 1 2 3 5 气动调节阀的 P I D回路控制 P I 1 2 21 M 2 2 P V1 2 3 4 P I 1 2 2 2 M 2 2 图 3 气 动调节 阀 的 P I D回路控 制 图 监控 画面 修改 见 图 4 。 艾萨紧急停产时， 与转炉遥炉联锁 的控制进入 艾萨 D C S系统进行控制 ， 编写程序如图 5 。 3 ． 3转炉 P LC设计 当艾萨紧急停产时 ， 艾萨喷枪紧急提升 ， 此时给 出转炉摇炉信号 ， 此信号 与转炉遥炉联锁 的控制进 入转炉 P L C系统进行控制 ， 即艾萨紧急停产时喷枪 紧急提升， 转炉正常生产过程中 炉子位置 i 一2 0～ 3 0 。 转炉 自动倾炉到 4 5 。 ， 转炉停吹。 3 ． 3 小 结 通过设备、 生产工艺、 控制系统的设计与计算 ， 在 2 0 1 3年 4月对一 台 G M 风机供 I S A、 转炉冶炼用 风系统改造 ， 并对改造前后生产数据做对 比见表 4 。 ～ 一 2 0 1 5年 2月第 1 期 董 佳伟 等 一 台 G M 风机 供艾 萨炉 、 转 炉冶炼 用 风 的应 用 ． 5 1． 表 3 气 动调 节 阀与 电动调 节 阀选 用综合 比较表 图 5 转炉 、 艾萨炉联锁控制图 5 2 中 国 有色 冶 金 A生产实践篇． 设备及自 动化 备注 以上所有数据均为当 日平均数据 。 4 结语 通过供 风管道的改造及仪控设计 ， 实现了一台 G M风机供艾萨炉、 转炉冶炼用风的设想 ， 提高了设 备 利用 率 。改造 后艾 萨炉 小 时下 料量 下 降 约 2 t ／ h ， 通 过 调 整 入 炉 原 料 成 分 可 满 足 转 炉 所 需 冰 铜 量 。 G M风机提供 的全部工艺风用 于冶炼炉， 不存在工 艺风外排的现象。减少一台 1 8 0 0 k W 的风机运行 ， 根 据运 行数 据 的 对 比， 运行 一 台 G M 风 机 导 叶 开度 为 9 0 ％ 与运行 两 台 G M 风 机 导 叶 开度 为 3 8 ％ 相 比 较 ， 每小 时 节 约 6 8 0 k W h电耗 ， 每 年 可 以节 约设 备 运行成本 约 3 0 0万 元 ， 为企业 降本增 效作 出 巨大 贡献 。 [ 参考文献] 董春 利． 传感 器 与 检 测技 术 [ M] ． 北京 机 械 工 业 出 版社 ， 2 0 0 8 ． 高安邦 ， 褚雪 莲 ， 韩 维 民．P L C技术 与应用 理实 一体 化教程 [ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 1 3 ． 徐洁．检测技术 与仪器 [ M] ． 北京 清华大学出版社 ， 2 0 0 4 ． 梅炽．有色冶金 炉[ M] ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 7 ． 许并社 ， 李 明照．铜 冶炼 工艺 [ M] ． 北 京 冶 金工 业 出版社 ， 2 0 0 6 ． 张 阳， 王湛 ， 纪树兰．富氧技术 及其应 用[ M] ． 北 京 化学 工业 出版社 ， 2 0 0 5 ． 郭爱 民．冶金过程 检测与控 制 [ M] ． 北 京 冶金 工业 出版 社 ， 2 0 0 7 ． 李宗耀．压缩空气 站的系统设计 [ M] ． 北京 中国纺织出版社 ， 2 0l 1 ． Ap pl i c a t i o n o f a GM dr a u g ht f a n t o s up pl y s m e l t i ng a i r f o r I S A f u r n a c e a n d c o nv e r t e r DO NG J i a - we i ，L I L i n - h u a ，Z HANG J i a n b o ，Z HU J i a n g ，XI A J u n，Z HANG Xi n，XU Yo n g c h u n Ab s t r a c t Th r o u g h a i r q u a n t i t y c a l c u l a t i o n a n d c o n t r o l s y s t e m d e s i g n，a d r a u g ht f a n t o s u p p l y a i r f o r t wo di f f e r e n t k i n d s o f f u r n a c e wa s r e a l i z e d，t h e t r a d i t i o n a l s me l t i n g mo d e o f a d r a u g ht fan t o s u p p l y t h e a i r f o r a f u r n a c e wa s b r o k e n，a n d s o me s me l t i n g p r o d u c t i o n l i n e s r e a l i z e d f u l l y us e d．Th e e ne r g y c o n s u mpt i o n o f pr o d u c t i o n wa s r e d u c e d， a n d t h e c o s t r e d u c t i o n a n d be n e f i t i n c r e a s i n g wa s r e a l i z e d．I t i s wo r t h p o p u l a r i z i n g a p p l i c a t i o n i n s me l t i ng i n d us t r y ． Ke y wor ds d r a u g h t fan；I S A f u r n a c e；c o n v e r t e r ；c o n t r o l v a l v e s；DCS；P LC i i ] ]