浅谈高炉炉内在线检测技术在本钢炼铁厂的应用

摘 要 本钢板材股份有限公司炼铁厂高炉炉内在线检测技术、检测仪表的应用，为高炉的安全生产、稳定操作、高生产率和低成本、低能耗、延长炉体寿命、清洁生产发挥了重要作用。

关键词 高炉炉内在线检测技术、检测仪表、自动控制

Application of testing technology on-line on blast

furnace at Benxi Steel

Zhao huiying

(Ironmaking plant Benxi Iron and Steel Co.Ltd)

Abstract The application of testing technology on-line and testing instrument on blast furnace at Benxi Steel play an important parts in security production, stable operation, high productivity,low consumption, prolong service life and cleaning production.

Key word blast furnace testing technology on-line test instrument automatic control

本钢炼铁厂自2001年以来先后建成三座2600m³大型现代化高炉。新建的三座高炉均采用了多项国际国内先进技术，具有先进的工艺流程和先进的设备，先进的自动化控制系统，实现了高炉炼铁自动化。针对高炉炼铁过程的特点，即：高炉是完全密闭的，很难直接看到炉子内部的情况；工艺过程具有连续性，必须连续地反映炉况和及时地进行控制；高炉内部是在高温、高压下工作的，影响炉内的反应的因素有几十个，它们之间存在着极其复杂的关系等，欲保证高炉安全生产、稳定操作、高生产率和低成本、低能耗、延长炉体寿命、清洁生产，多项高炉炉内在线检测技术的应用为高炉生产最终实现正确配料、监视和控制料柱中炉料的分布使其均匀下降、并与煤气流保持良好的接触、保持正确的热状态、获得高产量和高经济技术指标、监视设备（包括耐火砌体）的状况、并及时采取措施提供了有利的保障。

1 本钢炼铁厂高炉炉内在线检测项目及其功能

1.1 高炉炉顶压力自动控制系统

系统功能：高炉炉顶压力自动控制系统由进口的比肖夫洗涤塔调压阀组三个环缝洗涤器控制，通过改变三个环缝锥体的位置调节流入煤气流量的大小以达到控制炉顶压力的大小。

系统特点：三个环缝组成三回路串级多参数自动调节系统，可分别实现单回路、双回路、三回路自动调节炉顶压力。

1.2 高炉炉顶温度检测系统：

实时监视炉顶温度的变化。

1.3 高炉炉顶自动打水系统设有炉顶温度顺控系统

系统功能：当炉顶温度高于设定值时，通过顺控系统打开炉顶洒水阀门进行自动喷水，以保护炉顶设备。控制系统设有洒水异常报警功能。

系统构成：炉顶温度检测、炉顶自动打水气动阀、自动控制系统。

1.4 高炉炉顶煤气成份自动分析系统

系统功能：高炉炉顶煤气成份，是推测炉况的重要信息，也是高炉数学模型的主要参数。高炉炉顶煤气自动分析系统，可每隔五分钟自动向高炉控制室提供一组准确、可靠的顺序为H₂%、N₂％、CO％、CO₂%的炉顶综合煤气中各组份的百分比含量，通过H₂%含量可以知道炉内是否漏水，通过CO％、CO₂%含量可以进行物料平衡和热平衡计算分析，为判断内反映过程是否充分，监视炉内反映提供准确的信息。

系统特点：

1.4.1 采用干式、双探头过滤取样方式，双电伴热样气管输送，两个探头始终处于自动交替切换，一个探头工作、一个探头反吹，有效的克服煤气样气粉尘大，取样探头易堵塞的弊端。

1.4.2 煤气净化装置：一级过滤系统对导出的高炉煤气样气通过冷凝器、气液分离器对样气中的灰份、油份、水份进行高效严格的处理，然后通过二级、三级过滤器后，样气经过减温减压后才能很好的满足色谱仪的技术要求。

1.4.3 煤气分析设备：采用进口原装工业在线过程气相色谱仪对高炉样气进行自动分析。它包括分析器、信息处理系统，在输出组分模拟信号的同时也可直观显示色谱或带谱图。

1.4.4 控制系统将分析结果进行数据处理、存贮、输出、打印或显示。

系统构成：高炉炉顶煤气成份自动分析系统由取样系统、样气预处理系统、色谱仪样气分析系统、控制系统。

1.5 高炉炉顶十字测温系统

系统功能：炉顶十字测温系统是在高炉炉顶按东西南北四个方向安装了十字型测温装置，其中一根测温装置内有6支不同长度的热电偶，最长的约6米，可测量炉内中心温度，另外三根测温装置内各有5支不同长度的热电偶，总共有21支热电偶以不同的长度测量不同区域的温度，对了解炉顶料面煤气分布、指导高炉布料、提高利用系数、降低焦比、指导喷煤、分析炉顶设备运行情况有及其重要的作用。

系统特点：运行稳定可靠、实时监测，通过控制系统实时显示炉内温度测量曲线。测温装置本身具有水冷保护功能，并在水冷保护管进出口处安装了水流量测量装置，以监视水冷管的运行情况。

1.6 高炉炉顶红外摄像系统

系统功能：高炉炉顶红外摄像系统是一种安装在高炉炉顶上的特种高温工业电视设备。它被直接安装在高炉炉顶上，通过预留孔进入炉体的内部对炉内生产情况进行实时连续监视。在控制室的监视器上可以对高炉内摆动溜槽的运行情况、料面的分布情况、内部炉料的坐料、塌料情况进行观察。

系统特点：

1.6.1 最高的灵敏度、超低照度。系统设备具有很高的灵敏度，摄像机采用红外、超低照度设备，在炉内封闭黑暗的环境下能保证图像的质量。

1.6.2 超宽视场范围，可在监视器上监视全部炉膛及布料溜槽。

1.6.3 保护手段完善，为了确保摄像头安全可靠的长期工作，采用了双层水冷气封闭、全部不锈钢材质保护套管，在保护探头前留有一个直径6mm的小孔，高温镜头在此向外窥视。同时，高压防护气体从此小孔以柱状形式喷出，充分压制炉内的气体及粉尘，保护镜头及摄像机。

1.7 高炉炉顶水冷站水位自动控制系统

系统功能：通过炉顶水冷站水罐液位自动控制，使水罐的液位自动控制在一定的高度，确保齿轮箱等炉顶设备冷却用水。

系统构成：高炉炉顶水冷站水位自动控制系统由液位检测、气动调节阀、自动控制系统构成。

1.8 炉身静压力自动检测系统

系统功能：实时测量炉身压力，分析炉内料柱透气性。

系统特点：在高炉生产过程中，测量炉内压力在技术上存在很大的困难，因为高炉炉内被测介质中存在大量的粉尘，如果在测量上不采取相应的措施，带粉尘的物料就会在测压过程中将测压口堵塞，最终在高炉投产不久就失去压力测量的功能。炉身静压力自动检测系统利用稳定的气流通过测量孔向炉内吹扫，由于反吹气流的存在，使粉尘物料不能在测压口聚集，因此使炉内压力测量具有长期性。

1.9 炉顶称量料罐重量自动称量系统

系统功能：能对高炉炉顶料罐内物料重量进行自动连续准确测量，准确掌握下料过程中料重变化，使高炉操作能够有效、准确地控制布料速度和实际布料量，以达到布料均匀、准确掌握布料情况的目的。

系统特点：由于高炉炉顶上料是一个高炉常压下外部加料和高炉顶压下炉内布料的压力变化交替过程，炉顶称量料罐重量自动称量系统具有炉顶压力补偿系统，对高炉的充压、放散过程中压力变化进行补偿，以抵消其对称量信号的影响，从而保证对炉顶料罐内物料重量进行连续测量，准确掌握下料过程中料重变化，根据料重变化反映出料流大小，结合布料溜槽角度的变化，达到准确合理的控制料流的目的，从而达到定点布料、多点布料、精确多环节布料等可控制的布料手段，为实现高炉自动控制提供可靠的依据。

1.10 炉底、炉缸烧损温度检测系统

系统功能：利用测温元件检测高炉不同位置、不同方向的温度，根据温度变化情况判断炉底、炉缸、炉腹炭砖、内衬烧损情况。

系统构成：炉底温度检测4点、炉底第一层砖衬温度检测点41点，炉底炉缸内衬温度检测276点，炉缸冷却壁温度检测24点，风口小套温度检测8点，炉腹以上冷却设备温度检测176点，炉腹以上内衬温度检测16点。

1.11 冷却壁水流量检测系统

系统功能：通过冷却壁水流量检测系统判断冷却壁漏水情况。

系统配置：分别在冷却壁入口、出口处安装流量测量装置，通过水流量的变化判断冷却壁漏水情况。

1.12 铁水温度检测系统

系统功能：准确检测铁水温度，为分析铁水的物理热、铁水质量提供可靠的依据。

系统特点：采用在线式红外测温仪及无线传输方式测量铁水温度，测量精度高，系统稳定可靠，并将测量数据上传公司ERP网络，为生产管理提供可靠的检测数据。

1.13 铁水重量检测系统

系统功能：实现鱼雷罐车铁水静态整车计量，具有去皮、置零，显示总重、净重功能。

系统特点：无基坑、不断轨、钢轨搴入式，称量系统精度高，过载能力强，具有有效的安全保护措施，在有少量漏铁水条件下，测量系统仍能正常工作。

1.14 高炉富氧自动控制系统

系统功能：对高炉富氧量进行自动调节控制，用以稳定炉况、满足高炉生产的需要，为降焦节能提供准确数据。

系统特点：采用气动调节阀对氧气流量、氧气压力进行自动调节，氧气流量测量具有温度、压力补正功能。

1.15 高炉用焦炭水份自动检测系统

系统功能：采用中子水份仪测量焦炭的含水量，以实现焦炭水份自动补正。

系统特点：采用在线式中子水份仪，测量不受物料密度和厚度变化的影响、不受粉尘和水气的影响、不受物料导电性能的影响，测量系统线性度好。

2 高炉炉内在线检测技术在炼铁生产应用中的一点经验

2.1 设计时一定要选择正确的检测点，提供正确的工艺条件及参数才能确保高炉炉内在线检测设备的正确使用及正常运行。例如高炉炉顶煤气分析仪的取样点一定要选择合理，既有足够的高度有利于煤气中水份的排出，又具有安全平台，便于设备安装、维护；再如用于富氧调节的气动阀设计时所提供工艺参数一定要准确，阀门的选型要合理，气动蝶阀无法实现自动调节，高性能的鼠笼式套筒气动阀才能确保高炉富氧调节的正常运行。

2.2 关键部位的检测仪表、特殊仪表要选择进口设备及国内的先进设备。高炉炉内在线检测仪表的准确、可靠运行对高炉的正常生产至关重要。例如五号高炉炉顶煤气成份分析仪、炉顶十字测温装置、炉顶红外摄像仪都是由于资金原因造成设备二次投资，既影响生产，反而带来资金更大的浪费。

2.3 仪表的正确安装、调试对于仪表的正常使用是至关重要的。

例如焦炭中子水份仪要安装在避开物料直接冲刷、确保生产人员安全的位置、反复调试标定才能正常准确运行，高炉炉顶煤气成份分析仪、炉顶称量料罐电子秤只有在多次调试、标定后才能投入正常运行。

2.4 仪表设备、信号传输要做好屏蔽，尽量远离高压、强电，一定要做好防雷和接地，提高仪表的抗干扰能力。

2.5 仪表维护人员的技术培训是确保高炉炉内在线检测技术实施、检测仪表正常运行的必备条件。

2.6 完善的设备管理制度，科学的管理手段，强化管理是检测技术实施、检测仪表正常运行的保障。

总之，现代化高炉的正常生产与高炉炉内在线检测技术、检测仪表的可靠运行密不可分，而这些自动化仪表可靠运行的前提是设计合理、选型先进可靠、施工队伍技术精湛、维护人员技术素质高、责任心强，还有先进科学的管理手段，只有这样高炉炉内在线检测技术、检测仪表才能充分发挥其先进作用。