浅议宝钢转炉放散塔的基本原理、构造及故障处理

2023.04.12

摘要：本文详细介绍了宝钢炼钢厂转炉放散塔的主要功能和主要构造，以及主要故障和处理方法，可以为现场使用维护人员提供帮助和指导。

关键词：放散塔；环管；故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.001

1 概述

高炉铁水在转炉冶炼过程中会产生的大量的煤气，这种煤气叫做转炉煤气。冶炼过程中的转炉煤气一般有两种去向，合格的转炉煤气可以作为二次能源再次利用，一般会送至能中的专用转炉煤气柜集中储存，而对于不合格或者需要紧急放散的煤气则需通过放散塔燃烧放散，因此放散塔系统设施是转炉冶炼系统中至关重要的一环。

2 放散塔的基本原理

转炉烟气放散塔的功能是将转炉吹炼过程中产生的不合格或者紧急放散的煤气在放散塔点燃后排入到大气，以减少转炉煤气对大气的污染，更重要的是防止发生人员中毒的事故。放散塔顶部最高高度为80米，在放散塔燃烧头内的烟气排出口周边均匀分布3个点火头引燃连续供给的焦炉煤气，从而达到“常明火”，火焰熄灭与否由安装在3个点火头旁边的热电偶监控，热电偶的温度值直接与转炉中央控制系统联锁，是转炉正常冶炼必要条件之一。在转炉冶炼前，3个热电偶温度值中必须至少有两个达到设定的180摄氏度转炉才可以进行冶炼，否则转炉不能吹炼。放散塔在转炉冶炼系统中的位置如下图1。

3 放散塔的主要构造

整个放散塔系统设备主要由放散塔主体结构及环形烧嘴、控制屏和PLC系统、点火控制系统、氮气引射装置、焦炉煤气管道和过滤器以及其他辅助装置等组成，如转炉中控与现场PLC控制连接点，现场操作盘箱，氮气焦炉煤气压力检测装置，避雷针装置等。

3.1 放散塔主体结构及环形烧嘴

转炉烟气放散塔总高度为80米，为钢结构形式，采用环形斜梯、斜梯护栏符合安全要求，便于相关人员检查维护。在放散塔顶部紧贴其出口处，采用宽度为540mm、厚度为10mm的环形板，上面均匀分布40个直径为6mm、45度倒角的烧嘴，每个烧嘴都配一根直径22*3、长390MM的直管与底下一根直径60*3的煤气管连接。环形烧嘴的作用是保障焦炉煤气均匀连续喷射到三个长明灯，组成一个环形的焦炉煤气发射系统，这样万一只有一个长明灯能点着火，环形管的焦炉煤气也会把其他长明灯引燃，这样就保障了点火系统的安全可靠与高效。放散塔主体构造和环形烧嘴如下图2。

3.2 控制屏和PLC系统

放散塔底部的点火控制屏为挂壁式，主控器件采用西门子200系列的PLC。控制屏可选择自动和手动两种点火方式。在自动方式时无需放散信号自动进行点火等操作，并可通过旋钮开关选择是否需要长明。也可以由操作者在控制屏上手动进行点火等操作。控制屏处还设置了放散塔温度显示，可以为安装检修调试时提供方便。

3.3 点火系统

点火系统由点火变压器、点火头、热电偶以及高压点火电缆组成。点火变压器的主要参数为输入电源：AC220V±10% ，输出电压：7500V，打火方式：电弧，拉弧间距：≤7.5mm，具有高效可靠的放电性能。点火头主要由采用高温镍基材料氧化铝陶瓷制作，发弧电极（正极）直径为Φ4～7，开槽螺纹帽（负极）直径Φ34×6 或Φ28×2，拉弧间距调整在 3～4mm并用定位螺钉锁紧。热电偶采用K型，WRNK-024；L=24m；直径为6mm测量范围为0-1100℃，热电偶需要长期在高温下烘烤，因此性能要求较高。高压点火电缆导体中单线最大直径为0.25mm，绝缘材料为IE2（硅橡胶），绝缘厚度标准值 3.2±0.1mm。

3.4 氮气引射装置

氮气引射装置的管道在60米高度处接入放散塔，转炉吹炼时，一旦LT系统的主引风机发生故障停机，氮气引射装置将自动投入，向放散塔内喷入氮气，从而诱导滞留在主煤气管网内的煤气从放散塔顶端排入大气，清除管道内残留煤气，从而保障人员的安全。氮气引射装置相关参数如下：抽吸流量： 250，000 m3/h，抽吸压力：0.103Mpa，氮气流量：49，380 Nm3。氮气引射比较关键，日常定修时要调试，肯是否能引射成功，确保安全。

3.5 焦炉煤气管道及过滤器装置

常明火所需的燃料为焦炉煤气，焦炉煤气直接來至于能环部的总管网。焦炉煤气进入放散塔系统时会经过两个过滤器，以防止由于煤焦油而堵塞。过滤芯后面还设有焦炉煤气压力检测装置，以便随时监控管网的压力。过滤器后面的焦炉煤气管道会接入氮气，主要用于检修管时置换管道中残余的焦炉煤气，以确保检修人员的安全。

4 常见故障以及处理方式

4.1 放散塔点火点不着

放散塔点火不着的原因很多，可能的原因及处理方式如下：

（1）点火变压器坏而造成无法点火，主要是更换专用保险丝即可，该保险丝属于易耗品，机旁应适当放置一定量的备件，以备不时之需；

（2）高压电缆断线或破损，导致高压电达不到点火头或在其他地方放电而点不着火，需重现检查线路，确保无断线和破损点；（3）点火头发弧电极（正极）与开槽螺纹帽（负极）拉弧间距太大，打不着火，可以适当调整它们之间的间距在 3～4mm然后用定位螺钉锁紧；（4）点火杆极间短路或接地不好而不发弧会造成点火变压器损坏，发现故障应立即关闭点火变压器电源并及时查找故障点；（5）放电极在火焰中使用会造成积碳而造成打火困难，可卸下开槽螺纹帽，对电极头部进行清洗，如经过清洗电极、调整拉弧间距或高温烘烤点火头仍然不发弧则作报废处理；（6）高压电缆断路、电缆绝缘层破损会造成点火变压器损坏，发现故障应立即关闭点火变压器电源并及时处理故障点；（7）焦炉煤气管网系统入口至放散塔顶部环管有堵塞，由于焦炉煤气含有焦油，极易造成0米-80米平台直径为60mm管道堵塞，因此在焦炉煤气入口处加装了过滤器，需一个定修周期对过滤芯进行清洗。此外，顶部环管由于在最末端，管道细，灰尘多也容易堵塞，因此一个炉修应该对环管割开进行清洗。此外，焦炉煤气总管网的压力波动也容易引起熄火，因此，需要生产操作人员时刻关注放散塔温度的状态，以确保安全。

4.2 热电偶温度显示不准

在转炉中控室可以通过远程摄像头直接观察到放散塔是否点着火，但是会经常发现检测热电偶的温度偏低而达不到转炉冶炼条件的情况。可能的原因及处理方式如下：

（1）热电偶检测点位置偏移，由于长时间振动和风速大而导致热电偶位置偏移大，导致检测不到火焰温度。处理的方法是爬上放散塔顶部重新矫正热电偶位置；（2）K型热电偶的补偿导线由于长期在高温处烘烤而造成表面破损，使补偿导线短路，而使热电偶检测的温度显示为补偿导线短路处的温度，而造成温度检测偏低，处理方法是检查补偿导线情况，确保不破损和短路，并做好隔热措施；（3）热电偶保护管阻热，热电偶使用长时间后，表面灰尘等其他杂物越积越多，会造成热阻增加，阻碍热的传导，这时温度示值比被测温度的真值低。因此，应保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差；（4）信号线接入PLC柜内接地不良。由于热电偶出来信号是毫伏级，因此很容易在传到PLC时受到干扰，此类故障容易造成电荷在现场信号线上积累，引起信号漂移或晃动。由于该故障点比较难以查找，通常的处理方法是解开信号线，对其进行放电处理；（5）温度输入信号经隔离器后故障，反映在操作控制站上的温度值信号异常，转炉无冶炼条件，可以更换隔离器后再作矫正；（6）高能点火变压器的高频信号会对热电偶温度信号产生干扰，从而导致温度检测异常，因此需对高压电缆和其它控制电缆分别用穿线管进行保护，并分别接地。

5 结束语

为避免放散塔火炬燃烧时的高温损坏热电偶补偿导线和高压电缆，对暴露在高温区域的电缆要采取隔热措施。高能点火变压器属于短时工作制电器，每次点火时间最好不要超过10秒钟，两次点火之间需间隔 40-50秒，否则长时间点火可能会导致点火变压器损坏。此外，由于放散塔较高，每次检修不太方便，因此对于放散塔日常的检修需制定好周期的计划，以确保该设备的稳定可靠。

参考文献：

[1]向晓东.现代除尘理论与技术[M].北京：冶金工业出社，2002.

[2]吕乃冲，逢亚男.120t转炉煤气干法除尘控制系统[J].冶金自动化，2007.