调节阀对转炉燃气控制系统影响的实证研究

韩雯翰，谭代娣，彭冠毅，刘井宝

（郴州市金贵银业股份有限公司，湖南郴州 423038）

调节阀的种类繁多，用途也十分广泛，在化工冶金行业自动控制化领域中，一个工艺过程是否能满足各项工艺技术指标，控制过程是否平稳，波动是否在正常范围内，除了工艺设计合理，设备先进外，重要的一点就是调节阀能否根据主体的意识而准确动作，使过程主体的控制意识体现为物料能量和流量精确变化。在许多转炉燃气控制系统中，调节阀选型不合理，导致渗漏大、动作不可靠，给生产带来重大经济损失，并且增加作业人员的劳动强度［1～5］。

本文对两套存在一定技术差异的调节阀对转炉燃气控制系统影响的实证研究，通过两台同型号转炉分别匹配控制原理一致的燃气控制系统，两台转炉（以下简称1＃转炉、2＃转炉）分别熔炼同等重量、相同品位的物料，实际生产操作过程中收尘风机风量基本控制一致，升温及熔炼时间相同，来对比不同型号、结构的调节阀在转炉燃气控制系统中应用的利与弊。

1 燃气控制系统介绍

两台转炉燃烧介质为天燃气、氧气；燃烧比例为1∶2（天燃气∶氧气）；天燃气纯度（含甲烷）92%，氧气纯度99%±0.5%。两台转炉燃气控制系统分别由某燃气公司设计安装，控制原理一致。图1为燃气控制系统原理图。

图1 燃气控制系统原理图

A、B调节阀为燃气调节阀，生产过程中主要起控制调节作用，其它调节阀主要起二位通断作用。点火系统为自动点火装置，点火前需检查各阀门管道有无燃气泄漏、压缩空气、燃气压力是否正常，阀门状态是否正常，控制系统柜内部电器设备有无报警，控制面板参数值是否在合格范围内，收尘风机是否开启，炉尾负压是否正常等，确认无误后进行点火作业。点火成功后通过控制面板进行调节阀的开度调节，天燃气和氧气流量会按照人工给定的阀门开度值，结合系统设定的比例关系1∶2进行自动调节流量，从而达到控制炉内温度的目的。

2 调节阀选型及主要技术指标差异

以转炉燃气系统天燃气管道上调节阀为例进行选型。介质：天燃气，气体，易燃易爆品，介质干净、无腐蚀性；工作压力：22 kPa；介质温度约20℃；环境温度0～40℃；管道内径DN 40 mm；工作压差5 kPa±1等。根据以上参数信息，综合经济效益、流量特性、工艺操作要求、安全环保考虑，选择气动V型调节球阀比较合适。某燃气厂家设计转炉燃气系统时，1＃转炉燃气控制系统中调节阀选用电动O型调节球阀；2＃转炉燃气控制系统中调节阀选用气动V型调节球阀。调节阀主要技术指标差异对比见表1。通过生产实践来对比两种型号的调节阀的利与弊。

表1 调节阀主要技术指标差异对比

3 两种型号调节阀在转炉燃气系统中影响的应用实证

3.1 相关生产工艺参数控制

两台转炉规格尺寸均为：直径1.98 m（内径），长度3.66 m（内孔），实际生产过程中两台转炉炉尾出口负压控制在-20～-30 Pa之间，投料量为6.5 t（主料）／炉次，主料为氧化铋渣，成分稳定，熔炼周期控制在16 h／炉次，固定操作工对象对燃气流量进行规范调控，生产过程中作业人员严格遵照操作规程操作。

3.2 燃气能耗对比

1＃转炉与2＃转炉天燃气耗用对比见表2。

表2 1＃转炉与2＃转炉天燃气耗用对比 m3

由表2可见，1＃转炉与2＃转炉同步连续性生产3个月，每个月生产28 d，在相同的生产工艺参数条件下，1＃转炉每月消耗燃气总量比2＃转炉平均多耗用约13 000 m3。根据天燃气生产成本单价约3.5元／m3计算，一个月1＃转炉要多花费燃气费用45 000多元，一年要多花费50多万元。

4 结 论

从燃气系统稳定性看，结合现场岗位操作记录情况分析，1＃转炉调节阀开度值与燃气流量变化不是近似等百分比比例关系，调节阀小范围开度调节流量基本无变化，大开度燃气流量突然增幅或降幅，波动大，增加操作者劳动强度，同时流量的不稳定影响炉内温度变化，进而影响产品质量；2＃转炉燃气流量变化与调节阀呈现近似等百分比关系，燃气流量随着设定的调节阀开度有规律变化，且反应灵敏、稳定、可靠，操作方便。

从燃气能耗分析对比可知，相同原理的燃气控制系统中，因燃气调节阀选型不合理，增加操作难度，燃气流量波动大，导致生产成本偏高、能耗浪费较大。