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【摘 要】本文主要介绍了通过对转炉一次除尘用水与转炉冶炼时间实现自动化控制，合理匹配，从而降低转炉除尘水用量。
【关键词】除尘水；一文；二文；PLC控制
1、前言
随着水资源的短缺，“合理用水，控制消耗”已成为济钢炼钢厂研究的重要议题，随着转炉生产工艺的变化，转炉一次除尘水用水量近几年逐年增加，单炉座除尘水用水量由240m3/h增为280m3/h，四座转炉一次除尘水总量增加为1120m3/h。减少除尘水耗量，提高除尘效果，降低能源消耗，成为我们研究的重要议题。
2、存在的问题
（1）四座转炉一次除尘水量由960m3/h增加为1120m3/h后，水量不足致使一次除尘效果降低。
（2）除尘效果降低后，影响到相关除尘设备的使用寿命，主要是一文、二文设备受转炉烟气磨损严重，转炉烟道每月需要检修焊补，增加了工人劳动强度，甚至造成转炉停产。
（3）增加了一次除尘风机的承载力，由于一次除尘效果差，大颗粒粉尘迫使风机转子动平衡及使用寿命受到严重影响，造成风机检修频率大大提高，由每月检修一次变为每周检修一次。
（4）一次除尘效果降低后，污染了济钢炼钢厂周围的环境。
为解决上述问题，转炉一次除尘水系统必须进行优化，使其除尘配水水量与除尘设备相匹配。
3、改进方案研究
转炉冶炼过程中，一次除尘为转炉生产的重要环节。冶炼中产生的大量烟气经汽化冷却烟道、溢流水封、一文、重力脱水器、二文、弯头脱水器、水雾分离器到达风机，完成整个烟气净化的过程。其中一文作用为：粗除尘，降温灭火；二文作用为：精除尘，降温提速；弯头脱水器靠离心力完成大颗粒及水滴的脱离；重力脫水器靠重力完成大颗粒及水滴的脱离；水雾分离器靠挡板的撞击及改变方向进行进一步脱水。在烟气净化系统中除尘水起着至关重要的作用。炼钢厂45 t转炉一次除尘采用全湿式净化系统，也就是“OG”法。“OG”法除尘烟尘颗粒较大，除尘设备通过对烟气降速、提速及配水来实现除尘。其特点是耗水量大，动力消耗大。除尘水的作用主要是除尘及降温灭火，当除尘水量不足时，转炉除尘能力大大降低，直接影响到转炉的正常生产。
工艺布置如图1所示。
经研究整个烟气净化系统，对转炉除尘水改造提出两种方案：
方案一：改造原有供水系统，改造供水泵，增加供水泵的流量，同时加大四座转炉除尘水供水管道的管径。改造供水泵及供水管道预测费用约200万元。
方案二：根据转炉间断式吹氧的特点，对除尘系统的一文、二文内喷水量及一文溢流水量进行控制。对一文溢流、一文内喷、二文内喷的控制管路进行改造，增加三个旁通自动调节阀，达到通过电动控制阀调节配水量的目的。并由PLC完成数据信息的采集和过程控制，系统配置一台工控机，用于完成一文内喷水、二文内喷水、一文溢流水调节阀的手/自动转换，手动控制时用键盘设定阀位，以控制一文、二文、一文溢流的配水流量；自动控制时，PLC按照氧枪下降信号控制一文、二文、一文溢流调节阀，按预定水量进行PI调节；当接受出钢信号时，控制调节阀，保持小水量；溅渣护炉降枪时，仍保持出钢时的配水量。改造预测投资费用约90万元。
综合比较两种方案，方案二投资少，工期短，投用后用水量消耗少。本着“合理用水，控制消耗，降低成本”的原则选择方案二。
4、方案改造实施
4.1 PLC控制
改造前一文溢流、一文内喷、二文内喷配水量由手动蝶阀控制，由于转炉冶炼生产节奏较快，在冶炼前调整好配水量后，在冶炼过程中不再进行调整。
根据转炉冶炼特点和工艺要求，转炉在不同的冶炼区间，在不降低除尘、水封效果的前提下，可以改变一二级文氏管除尘器和一文溢流的给水量。即转炉降枪冶炼时，设定一个流量值（SP1）；出钢及溅渣时设定一个流量值（SP2）。过程检测流量与SP1或SP2相比较，采用比例－积分控制，即PI控制建立起流量闭环控制系统。
根据控制系统的规模和实施方便的原则，利用4＃转炉汽化PLC站，通过增加系统模块配置，来完成对1-4＃转炉除尘水自动配水的数据信息的采集和过程控制。系统配置一台工控机，实现4座转炉配水过程的全面监控，并通过网线与1－4＃转炉PLC主机联网，以获得所需得转炉生产调度信息。
调节阀是过程控制的关键，它的可靠性关系到系统的稳定性。结合转炉除尘水水质、水温易结垢的特点，选择具有自清洗功能的调节球阀，解决了调节阀阀体犯卡的难题。
PLC软件编制采用MODSOFT软件，工控机的监控采用FIX监控软件完成。可以实现4座转炉除尘水的手动和自动的操作。
4.2 现场管路改造
切断原有管道，增加旁通管路及旁通管路调节阀，通过旁通管路的调节球阀控制调节水量。
5、经济效益分析
转炉非吹氧期间水量调整：溢流水配水量减少20％，即20m3/h，一文、二文配水量分别减少1/3，即30m3/h，单炉座减少80m3/h。每炉座吹氧期时间为13分钟,非吹氧期时间为12分钟。
单炉座可节约供水量为：80m3/h×12/60＝16 m3/炉
每年冶炼总炉数为83000炉，则年节约水量为：16m3/炉×83000＝1328000m3。
6、结语
本次改造本着少投入、见效快的原则，因地制宜，快速达效，技术可靠，降低了除尘水非吹炼状态下用水消耗量，并达到了良好的效果。希望该设计理念能为类似工程提供有益参考。
参考文献
[1]《钢铁冶金－炼钢学》著译者：王新华.高等教育出版社.
[2]《氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备》作者：王雅贞.冶金工业出版社.
[3]《自动控制原理》作者：胡寿松.科学出版社.
【关键词】除尘水；一文；二文；PLC控制
1、前言
随着水资源的短缺，“合理用水，控制消耗”已成为济钢炼钢厂研究的重要议题，随着转炉生产工艺的变化，转炉一次除尘水用水量近几年逐年增加，单炉座除尘水用水量由240m3/h增为280m3/h，四座转炉一次除尘水总量增加为1120m3/h。减少除尘水耗量，提高除尘效果，降低能源消耗，成为我们研究的重要议题。
2、存在的问题
（1）四座转炉一次除尘水量由960m3/h增加为1120m3/h后，水量不足致使一次除尘效果降低。
（2）除尘效果降低后，影响到相关除尘设备的使用寿命，主要是一文、二文设备受转炉烟气磨损严重，转炉烟道每月需要检修焊补，增加了工人劳动强度，甚至造成转炉停产。
（3）增加了一次除尘风机的承载力，由于一次除尘效果差，大颗粒粉尘迫使风机转子动平衡及使用寿命受到严重影响，造成风机检修频率大大提高，由每月检修一次变为每周检修一次。
（4）一次除尘效果降低后，污染了济钢炼钢厂周围的环境。
为解决上述问题，转炉一次除尘水系统必须进行优化，使其除尘配水水量与除尘设备相匹配。
3、改进方案研究
转炉冶炼过程中，一次除尘为转炉生产的重要环节。冶炼中产生的大量烟气经汽化冷却烟道、溢流水封、一文、重力脱水器、二文、弯头脱水器、水雾分离器到达风机，完成整个烟气净化的过程。其中一文作用为：粗除尘，降温灭火；二文作用为：精除尘，降温提速；弯头脱水器靠离心力完成大颗粒及水滴的脱离；重力脫水器靠重力完成大颗粒及水滴的脱离；水雾分离器靠挡板的撞击及改变方向进行进一步脱水。在烟气净化系统中除尘水起着至关重要的作用。炼钢厂45 t转炉一次除尘采用全湿式净化系统，也就是“OG”法。“OG”法除尘烟尘颗粒较大，除尘设备通过对烟气降速、提速及配水来实现除尘。其特点是耗水量大，动力消耗大。除尘水的作用主要是除尘及降温灭火，当除尘水量不足时，转炉除尘能力大大降低，直接影响到转炉的正常生产。
工艺布置如图1所示。
经研究整个烟气净化系统，对转炉除尘水改造提出两种方案：
方案一：改造原有供水系统，改造供水泵，增加供水泵的流量，同时加大四座转炉除尘水供水管道的管径。改造供水泵及供水管道预测费用约200万元。
方案二：根据转炉间断式吹氧的特点，对除尘系统的一文、二文内喷水量及一文溢流水量进行控制。对一文溢流、一文内喷、二文内喷的控制管路进行改造，增加三个旁通自动调节阀，达到通过电动控制阀调节配水量的目的。并由PLC完成数据信息的采集和过程控制，系统配置一台工控机，用于完成一文内喷水、二文内喷水、一文溢流水调节阀的手/自动转换，手动控制时用键盘设定阀位，以控制一文、二文、一文溢流的配水流量；自动控制时，PLC按照氧枪下降信号控制一文、二文、一文溢流调节阀，按预定水量进行PI调节；当接受出钢信号时，控制调节阀，保持小水量；溅渣护炉降枪时，仍保持出钢时的配水量。改造预测投资费用约90万元。
综合比较两种方案，方案二投资少，工期短，投用后用水量消耗少。本着“合理用水，控制消耗，降低成本”的原则选择方案二。
4、方案改造实施
4.1 PLC控制
改造前一文溢流、一文内喷、二文内喷配水量由手动蝶阀控制，由于转炉冶炼生产节奏较快，在冶炼前调整好配水量后，在冶炼过程中不再进行调整。
根据转炉冶炼特点和工艺要求，转炉在不同的冶炼区间，在不降低除尘、水封效果的前提下，可以改变一二级文氏管除尘器和一文溢流的给水量。即转炉降枪冶炼时，设定一个流量值（SP1）；出钢及溅渣时设定一个流量值（SP2）。过程检测流量与SP1或SP2相比较，采用比例－积分控制，即PI控制建立起流量闭环控制系统。
根据控制系统的规模和实施方便的原则，利用4＃转炉汽化PLC站，通过增加系统模块配置，来完成对1-4＃转炉除尘水自动配水的数据信息的采集和过程控制。系统配置一台工控机，实现4座转炉配水过程的全面监控，并通过网线与1－4＃转炉PLC主机联网，以获得所需得转炉生产调度信息。
调节阀是过程控制的关键，它的可靠性关系到系统的稳定性。结合转炉除尘水水质、水温易结垢的特点，选择具有自清洗功能的调节球阀，解决了调节阀阀体犯卡的难题。
PLC软件编制采用MODSOFT软件，工控机的监控采用FIX监控软件完成。可以实现4座转炉除尘水的手动和自动的操作。
4.2 现场管路改造
切断原有管道，增加旁通管路及旁通管路调节阀，通过旁通管路的调节球阀控制调节水量。
5、经济效益分析
转炉非吹氧期间水量调整：溢流水配水量减少20％，即20m3/h，一文、二文配水量分别减少1/3，即30m3/h，单炉座减少80m3/h。每炉座吹氧期时间为13分钟,非吹氧期时间为12分钟。
单炉座可节约供水量为：80m3/h×12/60＝16 m3/炉
每年冶炼总炉数为83000炉，则年节约水量为：16m3/炉×83000＝1328000m3。
6、结语
本次改造本着少投入、见效快的原则，因地制宜，快速达效，技术可靠，降低了除尘水非吹炼状态下用水消耗量，并达到了良好的效果。希望该设计理念能为类似工程提供有益参考。
参考文献
[1]《钢铁冶金－炼钢学》著译者：王新华.高等教育出版社.
[2]《氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备》作者：王雅贞.冶金工业出版社.
[3]《自动控制原理》作者：胡寿松.科学出版社.