高爐壓差

從原燃料質(zhì)量、鼓風(fēng)制度、高爐冶煉過程控制參數(shù)等方面選出與壓差波動相關(guān)的因素，生成因果矩陣，見表1。在相關(guān)分析的基礎(chǔ)上，為因素打分，高度相關(guān)打9 分，中度相關(guān)6 分，低度相關(guān)3 分，不相關(guān)1 分。壓差為主要研究目標(biāo)，且壓差的穩(wěn)定為高爐順產(chǎn)、高產(chǎn)提供保障，所以確定壓差、生鐵產(chǎn)量和壓差標(biāo)準(zhǔn)偏差的權(quán)重分別為10、8、5，然后計算各因素的總分，超過80分的因素為重要影響因素。各由表1 可知，風(fēng)壓、焦比、風(fēng)量、風(fēng)溫和透氣性指數(shù)等15 個因素總分都超過80，對壓差影響度較高，做主要影響因素與壓差之間的散點圖，如《圖2：壓差與各因素的散點圖》所示。

由圖2可知，風(fēng)量、風(fēng)壓、爐頂壓力、鼓風(fēng)濕分、風(fēng)溫、透氣性指數(shù)、煤氣利用率、風(fēng)速、焦比、富氧率、煤比與壓差具有較強的相關(guān)性關(guān)系，結(jié)合因果矩陣分析和相關(guān)分析，最終確定影響壓差波動的主要因素有: 風(fēng)量BV，風(fēng)溫BT，鼓風(fēng)濕分BH，富氧率，煤比，透氣性指數(shù)K 和焦比k 。

將上述影響壓差的主要因素與壓差運用Minitab 逐一進行回歸分析，剔除對壓差影響不顯著的富氧率和煤比( 顯著性水平P > 0. 5)?；貧w分析數(shù)據(jù)和方差分析數(shù)據(jù)見表2、表3。

由表2 回歸分析得出各影響因素的P≤0. 05，說明風(fēng)量、風(fēng)溫、透氣性指數(shù)和焦比對壓差都有顯著影響。由表3 方差分析可知P =0. 000 <0. 05，說明回歸模型有效。且R － Sq ( 回歸模型誤差占總誤差的百分比) 為80. 9%，R －Sq ( 調(diào)整) 為77. 1%，二者差值較小，模型精確度較高，風(fēng)量、風(fēng)溫、透氣性指數(shù)和焦比對壓差的影響貢獻(xiàn)率達(dá)到77. 1%。并由殘差圖可知:數(shù)據(jù)趨于正態(tài)、隨機分布，無傾向性，無異常狀態(tài)，模型模擬很好。

鋼鐵工業(yè)是消耗資源、能源和產(chǎn)生污染排放的重點行業(yè)，面臨著能源、環(huán)境和成本的多重壓力。當(dāng)前，原燃料價格連年大幅上漲，造成我國鋼鐵生產(chǎn)成本不斷攀升，節(jié)能減排和環(huán)保的要求也越來越高，因此開展高爐煉鐵節(jié)能減排的研究對降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)競爭力具有非常重要的意義。在原燃料質(zhì)量不變的情況下，要使高爐煉鐵成本處于較低水平，必然要在合理的操作制度下，使高爐穩(wěn)定、順行，煤氣能量利用充分，爐溫充足，整個料柱透氣性好，進而使焦比、燃料比下降，降低煉鐵成本。要使高爐爐料順利下降，良好的料柱透氣性很關(guān)鍵，壓差的大小能間接反映料柱透氣性的變化。所以壓差波動控制對高爐過程控制有重要的意義。

用數(shù)學(xué)模型化的方法研究高爐工藝過程已被國內(nèi)外學(xué)者證實是可行的。近年來，數(shù)據(jù)挖掘被逐漸引入到煉鐵自動控制系統(tǒng)中，并日趨廣泛和成熟，發(fā)揮了重大作用。6σ 現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于冶金領(lǐng)域中，我國寶鋼、武鋼等各大鋼廠成功引進6σ，在節(jié)能減排、降低成本等方面取得很大成果。Minitab 軟件強大的數(shù)據(jù)處理功能完全能夠滿足6σ 管理各個階段的數(shù)據(jù)處理要求，成為6σ 管理技術(shù)進行實施的主要工具。

以壓差為研究對象，利用Minitab 軟件尋找影響高爐壓差的主要因素，采取相應(yīng)的改進方案和控制措施，將高爐壓差控制在合理的范圍內(nèi)，并維持水平波動穩(wěn)定，確保高爐良好的透氣性，以此滿足高爐穩(wěn)定、順產(chǎn)，從而降低能耗和生產(chǎn)成本 。

將某鋼廠2BF 煉鐵生產(chǎn)現(xiàn)場收集到的數(shù)據(jù)分為27 組，做壓差的穩(wěn)定分析。如《圖1：壓差的I － MR 控制圖》所示。

由圖1可知，該鋼廠2BF 壓差的極差值水平波動不穩(wěn)定，壓差的均值水平波動較穩(wěn)定，波動范圍為144 ～ 150kPa， 第7 組壓差值為144kPa，超出控制下限( 144. 6kPa) 。

通過上述分析得到風(fēng)量、風(fēng)溫、透氣性指數(shù)、焦比對壓差的影響顯著，針對高爐煉鐵生產(chǎn)中壓差值水平波動不穩(wěn)定的情況，可通過調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)溫和焦比來控制和穩(wěn)定壓差。通過數(shù)據(jù)分析，該鋼廠2BF 其適宜的壓差波動范圍是146 ～150kPa。在保持原燃料穩(wěn)定的條件下，生產(chǎn)過程中逐步調(diào)控風(fēng)量、風(fēng)溫和焦比的變化值，最終確定控制風(fēng)量在4203 ～ 4369m3 /min，風(fēng)溫在1100～ 1151℃，焦比在395 ～ 445kg /t 范圍內(nèi)變化可使壓差波動小，高爐透氣性好，高爐能持續(xù)穩(wěn)定、順產(chǎn)，達(dá)到降耗和節(jié)約成本雙贏的目的。

(1) 影響壓差的主要因素有: 風(fēng)量、風(fēng)溫、透氣性指數(shù)和焦比。并驗證了各因素對壓差的影響具有顯著有效性。

(2) 在原燃料穩(wěn)定的條件下，控制風(fēng)量在4203 ～ 4369m3 /min，風(fēng)溫在1100 ～ 1151℃，焦比在395 ～ 445kg /t 范圍內(nèi)變化時，該鋼廠2BF壓差波動小，爐況穩(wěn)定，從而降低了生產(chǎn)成本 。2100433B

高爐爐缸產(chǎn)生的煤氣，在爐缸與爐喉的壓差(△p)的作用下，穿過整個料柱運動到爐喉的料面上。這個壓差所反映的能量損失也稱壓頭損失，它主要消耗在克服爐料對煤氣運動的阻力上，而阻力損失主要有：一是由于煤氣并非理想氣體，有一定黏度，會與通道壁產(chǎn)生摩擦而損失能量，這一部分稱摩擦阻力損失;另一則由于氣體通過料層時，路徑時寬時窄，質(zhì)點的軌跡十分曲折，要克服湍流、漩渦和截面突然變化而造成的能量損失，這一部分稱為局部阻力損失。這些阻力損失直接決定著爐內(nèi)的壓力變化和氣流分布，氣流總是在阻力小的地方通過得多些，阻力大的地方少些。研究高爐煤氣運動規(guī)律的基本目的是如何減少氣體的阻力，多鼓風(fēng)，多出鐵，同時使氣流分布均勻，煤氣的熱能和化學(xué)能得到充分的利用，降低冶煉能耗。

塊狀帶△p的表達(dá)式 在研究類似高爐爐料的散料層中的氣體運動時，通常將氣體通過料塊空隙的運動，假設(shè)為氣體沿著彼此平行、有著不規(guī)則形狀和不穩(wěn)定截面、互不相通的管束的運動。這樣，就可以應(yīng)用流體力學(xué)中關(guān)于氣體通過無填充管道的壓頭損失的一般公式，并通過試驗，修正公式中的阻力系數(shù)得到半經(jīng)驗公式。在研究分析高爐煤氣運動時，經(jīng)常應(yīng)用的表達(dá)式有扎沃隆科夫(Н.М.Жаваронков)公式：如圖1 所示。

式中γ，ρ為氣體的密度，kg/m³;ω為氣體的空爐速度，m/s;v為氣體的運動黏度系數(shù)，m/s;ε為爐料的空隙度(量綱為1);g為重力加速度，m/s;dэ為爐料中通道的當(dāng)量直徑，m;dp為爐料的平均直徑，m;Φ為形狀系數(shù)，即爐料顆粒與球粒的差異程度(量綱為1)。扎沃隆科夫公式過去為俄國學(xué)派普遍采用，他認(rèn)為高爐內(nèi)煤氣運動處在不穩(wěn)定紊流區(qū)，相當(dāng)于層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯倪^渡區(qū)。厄根公式是歐美學(xué)派的代表，他認(rèn)為高爐煤氣運動是紊流狀態(tài)?，F(xiàn)在冶金工作者普遍認(rèn)為高爐煤氣運動是處在紊流區(qū)內(nèi)，所以它已取代扎沃隆科夫公式而廣泛應(yīng)用于世界各國的研究工作和文獻(xiàn)中。

影響△p的因素主要是原料特性和煤氣特性。原料特性主要是指它的粒度組成和空隙度，煤氣特性主要是指煤氣流速、溫度、黏度和壓力;前者決定了爐料的透氣性，后者決定了煤氣通過料層的能量大小，并集中地反應(yīng)在△p的表達(dá)式中。

1．系統(tǒng)的供電電壓允許偏差。國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》GB 12325-2008規(guī)定：

（1）35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%。若供電電壓上下偏差同號（均為正或負(fù)）時，按較大的偏差絕對值作為衡量依據(jù)。

（2）10kV及以下供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%。

（3）0.22kV單相供電電壓允許偏差為 7%、-10%。

2．用電設(shè)備端電壓允許偏差。國家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-95規(guī)定：

（1）電動機允許電壓偏差為額定電壓的±5%。

（2）照明時，允許電壓偏差在一般工作場所為額定電壓的±5%；對于遠(yuǎn)離變電所的小面積一般工作場所，難以滿足上述要求時，可為額定電壓的 5%、－10%：應(yīng)急照明、道路照明和警衛(wèi)照明等為額定電壓的 5%、－10%。

3．其他用電設(shè)備當(dāng)無特殊規(guī)定時允許電壓偏差為額定電壓的±5%。

差壓開關(guān)原理

國產(chǎn)差壓開關(guān)和進口差壓開關(guān)功能原理相同，都是利用兩條管道的壓差來發(fā)出訊號，差壓開關(guān)也叫壓差開關(guān)！具體使用場所要比壓力開關(guān)少許多，

差壓開關(guān)技術(shù)指標(biāo)

測量介質(zhì)：無腐蝕作用的氣體、液體或蒸汽等（特殊介質(zhì)應(yīng)當(dāng)采用隔膜）

外殼：壓鑄鋁，環(huán)氧樹脂涂層，帶密封墊圈的外蓋

設(shè)定點精度：±0.5%

切換差：分為可調(diào)和不可調(diào)兩種（參考選型數(shù)據(jù)表）

重復(fù)性誤差：<1%

壓力接口：標(biāo)準(zhǔn)M20*1.5螺紋（可根據(jù)現(xiàn)場需要，特殊定制）

電氣接口：M20*1.5 螺紋接口（可根據(jù)現(xiàn)場需要，特殊定制）

開關(guān)輸出：一個單刀雙擲（SPDT）輸出（開關(guān)可接"常開型"或者“常閉型”）

環(huán)境濕度：5%~95%

使用壽命：105次循環(huán)

抗振性：

防爆等級：ExedllCT6