鑄軋卷天然氣單耗偏高的分析及降低的措施

摘要：蘇鋁鑄軋車間天然氣單耗一直居高不下，為降低天然氣單耗，作者根據(jù)實(shí)際情況，從鑄軋卷生產(chǎn)流程開始，逐項(xiàng)分析，對(duì)燒火系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝、管理系統(tǒng)三大方面分別分析并作出整改措施，并且取得明顯效果！

關(guān)鍵詞：鑄軋卷;單耗;優(yōu)化;考核;管理

引言

從鑄軋卷的生產(chǎn)流程開始，逐個(gè)環(huán)節(jié)分析，根據(jù)熔煉爐的原始設(shè)計(jì)和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從系統(tǒng)、工藝及管理入手，不斷的摸索、實(shí)驗(yàn)、檢查、驗(yàn)證、記錄，逐步改善天然氣消耗情況。

1.鑄軋卷生產(chǎn)流程

將坯料加入到熔煉爐內(nèi)進(jìn)行熔煉，熔煉后，經(jīng)過精煉、在線除氣、軋機(jī)軋制成鑄軋卷。

2.影響鑄軋卷天然氣單耗的因素分析

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及之前的工作經(jīng)驗(yàn)，我們從系統(tǒng)、工藝、管理等三個(gè)方面來分析影響天然氣消耗的原因。

2.1?燒火系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用了負(fù)荷能力較小的點(diǎn)火燒嘴連續(xù)陪燒的方式，確保燒咀切換燃燒安全。點(diǎn)火燒咀內(nèi)設(shè)點(diǎn)火電極，采用了可編程控制器及觸摸屏等先進(jìn)可靠元器件，實(shí)現(xiàn)各工作狀況邏輯操作、聯(lián)鎖保護(hù)、時(shí)序控制功能，采用氣動(dòng)角行程蝶閥進(jìn)行空、煙氣切換，并配有高可靠閥位位置開關(guān)，確保切換安全。

燒火系統(tǒng)包括以下幾方面：

（1）控制回路。

PLC控制系統(tǒng)，由6ES7系列模塊和TP27O觸摸屏組成。

（2）設(shè)備。

設(shè)備包括爐門系統(tǒng)、換向閥、點(diǎn)火槍、電機(jī)等

（3）供風(fēng)回路。

供風(fēng)回路包括助燃、排煙、蓄熱室。

在系統(tǒng)報(bào)警列表和PLC程序梯形圖中可以找到顯示影響系統(tǒng)工作的關(guān)聯(lián)因素。

從報(bào)警列表圖（1）和PLC程序梯形圖圖（2）中可以看出，當(dāng)出現(xiàn)表中任一情況時(shí)，系統(tǒng)程序相關(guān)聯(lián)停止運(yùn)行，這樣現(xiàn)場熔煉爐進(jìn)入搶修處理故障時(shí)段，在檢修時(shí)會(huì)造成熔煉爐溫度下降，甚至造成鋁水供應(yīng)不足，生產(chǎn)終止，嚴(yán)重影響燒火時(shí)間及熔煉效率，系統(tǒng)的穩(wěn)定性是影響氣耗的主要原因。

燒火系統(tǒng)的故障主要有以下幾點(diǎn)：

2.1.1?PLC系統(tǒng)運(yùn)行故障

因?yàn)楝F(xiàn)場空間有限和設(shè)計(jì)的不足，燃燒系統(tǒng)的控制柜和熔煉爐在同一個(gè)工作區(qū)域，周圍空氣潮濕，并處在存在有毒有害氣體的工作環(huán)境，對(duì)電器元器件的腐蝕嚴(yán)重，因此PLC模塊故障率高，6ES7322和6ES7321輸入和輸出模塊中的固態(tài)繼電器經(jīng)常損壞，造成的結(jié)果一是系統(tǒng)停止運(yùn)行，無法啟動(dòng)，二是系統(tǒng)誤動(dòng)作，造成二次故障。

2.1.2?爐門限位開關(guān)的故障

從梯形圖圖（2）可以看出，燒火系統(tǒng)程序中關(guān)聯(lián)爐門限位，爐門限位未關(guān)到位，燒火系統(tǒng)不啟動(dòng)，爐門限位出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)停止燒火。

而系統(tǒng)自帶的LKO44限位更換難度大，需要多人操作，來回反復(fù)調(diào)節(jié)凸輪來校對(duì)爐門限位。

爐門的維修要停止燒火才能進(jìn)行，處理爐門故障時(shí)，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，嚴(yán)重影響系統(tǒng)燒火的工作效率。

2.1.3?氣動(dòng)蝶閥故障

由梯形圖圖（2）可以看出，1號(hào)燒嘴運(yùn)行時(shí)，需要1號(hào)助燃管道和2號(hào)排煙管道打開，同時(shí)1號(hào)排煙管道和2號(hào)助燃管道關(guān)閉，系統(tǒng)未檢測到正確的閥門位置關(guān)系時(shí)，停止燒火。

檢測不到正確的閥門位置時(shí)，一各原因是氣動(dòng)蝶閥卡住，閥體變形，不動(dòng)作，另外一個(gè)原因是限位開關(guān)故障。

原系統(tǒng)換向蝶閥自帶機(jī)械式限位開關(guān)直接影響系統(tǒng)工作，開、關(guān)限位不到位時(shí)，系統(tǒng)停止工作，此機(jī)械式限位開關(guān)故障率高，更換維修費(fèi)時(shí)，嚴(yán)重影響系統(tǒng)燒火的穩(wěn)定性。

2.1.4?點(diǎn)火槍的故障

點(diǎn)火系統(tǒng)頻繁的檢測不到點(diǎn)火槍的火焰，導(dǎo)致點(diǎn)火槍和主槍常熄滅，是造成燒火系統(tǒng)不穩(wěn)定的主要原因。因原系統(tǒng)中點(diǎn)火槍的助燃風(fēng)機(jī)由一臺(tái)功率為4kw鼓風(fēng)機(jī)供風(fēng)，供風(fēng)彎道多，導(dǎo)致供風(fēng)偏弱，特別是在在換向閥切換的過程中爐壓不穩(wěn)，引起小槍熄滅。

2.1.5?燒嘴天然氣與助燃空氣比例、天然氣流量、助燃空氣流量

燒嘴天然氣與助燃風(fēng)比例一般為1：11。當(dāng)爐膛廢氣溫度在700到900℃的條件下，當(dāng)空氣系數(shù)大于1時(shí)，空氣系數(shù)每減少0.1，則熔煉爐消耗降低3%-5%。由于我們天然氣流量可由天然氣管道上安裝的流量計(jì)提供參考，但是助燃風(fēng)只能依靠人為觀察火焰狀態(tài)即不發(fā)飄噴射有力視為充分燃燒。

在有限條件下，合理調(diào)節(jié)天然氣和助燃風(fēng)的比例，才能有效提高天然氣的燃燒效率。

2.2?生產(chǎn)因素

（1）?生產(chǎn)工藝

熔煉爐內(nèi)加料的方式以及加料組合也是直接影響天然氣消耗的原因，生產(chǎn)1060牌號(hào)和3003牌號(hào)時(shí)，氣耗明顯不一樣。而車間主要任務(wù)是消化公司內(nèi)邊角料、退料、混料，特別是消化覆膜料、氧化料等難以融化的以及容易燒成灰的薄料等混料，集中投料必然會(huì)造成燒火時(shí)間長，廢料不融化等情況。

鑄軋線的在線除氣系統(tǒng)不穩(wěn)定，頻繁釋放鋁水來維持鋁水液面的穩(wěn)定，造成鋁水二次回爐，甚至造成非正常終止。

（2）成材率

牌號(hào)合金成分、鑄軋板的規(guī)格、寬度、厚度及凸度等技術(shù)參數(shù)要符合要求，判定不合格的鋁卷，要重新回爐，二次熔煉，費(fèi)時(shí)費(fèi)氣。

（3）產(chǎn)量

頻繁的更換生產(chǎn)規(guī)格，嚴(yán)重破壞生產(chǎn)的連續(xù)性，換輥、立板等過頻以及生產(chǎn)窄幅鑄軋版等，產(chǎn)量效率不高，拉高天然氣消耗水平。

2.3管理因素

主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）大爐工為了早點(diǎn)結(jié)束勞動(dòng)量，人為的調(diào)節(jié)天然氣閥門，天然氣消耗不完全，燃燒率過低。

（2）主操手積極性太差，不能主動(dòng)觀察熔煉爐燒火情況，造成鋁水過燒，倒?fàn)t溫度過高。

（3）部分鑄軋工技術(shù)水平不到位，工作時(shí)造成非正常終止，誤時(shí)誤工。

（4）維修工責(zé)任心太差，維修人員檢修不到位，鑄軋機(jī)列在生產(chǎn)時(shí)發(fā)生故障，造成非正常終止。

3.降低鑄軋卷天然氣單耗的措施

3.1?從優(yōu)化設(shè)備改方面采取的措施

3.1.1?解決PLC模塊故障率高的問題

我們采取以下措施：

（1）在配電柜里裝鼓風(fēng)機(jī)，降低模塊工作環(huán)境內(nèi)的濕度和腐蝕性氣體的濃度。

（2）使用密封盒，讓模塊工作在一個(gè)相對(duì)密閉的環(huán)境下，從而減少了腐蝕性氣體的接觸的時(shí)間。

（3）減少煙道管路漏風(fēng)，改進(jìn)煙道設(shè)計(jì)。主要是：在底部彎道部位使其平滑過渡，使其排煙的阻力大大降低;對(duì)爐臺(tái)的排煙管路進(jìn)行了修復(fù)，盡量減少因管路煙氣泄漏對(duì)設(shè)備的影響;增加爐臺(tái)下面和室外的空氣對(duì)流，使?fàn)t臺(tái)下的空氣保持較好的通風(fēng)，盡量接近室外空氣的質(zhì)量。

采取以上措施后，電氣系統(tǒng)基本未再出現(xiàn)故障，PLC故障率降低，穩(wěn)定性增強(qiáng)。

3.1.2?解決爐門控制回路影響燒火程序的問題

一是將爐門控制系統(tǒng)從PLC控制系統(tǒng)分離出來，獨(dú)立使用接觸器、繼電器控制，避免因爐門系統(tǒng)故障造成PLC模塊的損壞而影響燒火系統(tǒng);二是將爐門限位更改，用自制機(jī)架安裝機(jī)械式開關(guān)代替原LKO44型號(hào)限位開關(guān)。改造后將系統(tǒng)中爐門故障點(diǎn)直接消除，同時(shí)改造后的限位不易損壞，不受高溫環(huán)境影響，簡單實(shí)用，易修復(fù)。

3.1.3?解決氣動(dòng)煙氣切換閥閥板易卡死的問題

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，閥板軸和孔之間間隙小，煙塵滲入縫隙，再加上閥體和閥板之間受熱，產(chǎn)生了一定的變形，消除了間隙，從而造成閥板卡死。我們對(duì)一些拆下來的故障閥板進(jìn)行修復(fù)。先是拆除了閥上部的盤根密封和壓蓋，減少摩擦和干澀，然后用煤油浸泡閥桿和閥板的配合處，通過錘擊使閥板反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，最后再浸泡再使其反復(fù)動(dòng)作，恢復(fù)其使用的靈活性。改造過的閥板經(jīng)過清洗組合，使用性更好。

3.1.4?換向閥限位開關(guān)的升級(jí)改造

我們將氣動(dòng)蝶閥自帶的機(jī)械式限位開關(guān)升級(jí)改造成光電式限位開關(guān)，自主設(shè)計(jì)（已獲國家專利）并投入使用，投入使用后，故障率降低，同時(shí)出現(xiàn)故障后，故障原因方便易查，并且只需更換光電開關(guān)，在不停系統(tǒng)的情況下，單人即可完成，為正常連續(xù)生產(chǎn)保證了時(shí)間。

3.1.5?解決點(diǎn)火槍的穩(wěn)定性

經(jīng)過現(xiàn)場勘查，決定從助燃風(fēng)機(jī)管道取風(fēng)，用來給點(diǎn)火槍供風(fēng)，很好的保障了點(diǎn)火槍的供風(fēng)力度，這樣也避免因冷卻風(fēng)機(jī)故障造成系統(tǒng)停火，直接減少一個(gè)故障點(diǎn)并保證點(diǎn)火槍正常燃燒。

3.1.6?選擇合適電流的鼓風(fēng)機(jī)和排煙風(fēng)機(jī)

我們根據(jù)天然氣的流量表顯示的天然氣實(shí)時(shí)流量數(shù)值和實(shí)際燒嘴火苗的情況，通過調(diào)節(jié)供風(fēng)閥門來調(diào)節(jié)助燃風(fēng)流量，以來達(dá)到一個(gè)最優(yōu)值。

3.2?從生產(chǎn)因素方面采取的措施

（1）合理安排生產(chǎn)

根據(jù)生產(chǎn)安排，合理配比不同型號(hào)的廢料，分批、分爐消化，根據(jù)料的薄后，安排添加順序，先加少加薄料，后加厚料。

同時(shí)，根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，協(xié)調(diào)下游車間，常用規(guī)格集中生產(chǎn)，減少立板次數(shù)，增加生產(chǎn)的連續(xù)性。

（2）優(yōu)化前箱頁面報(bào)警系統(tǒng)

在原有的液面報(bào)警裝置上增加一級(jí)減壓閥，使反應(yīng)液位變化的壓力信號(hào)更加穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)了液面高度控制在3毫米以內(nèi)，減少了因液面報(bào)警失控造成的生產(chǎn)問題。

（3）增加鑄軋速度，增加產(chǎn)量

在確保鑄軋卷質(zhì)量的前提下，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，優(yōu)化工藝生產(chǎn)參數(shù)，增加鑄軋區(qū)，由原來的55mm，增加到60mm，減小鑄軋輥的磨削凸度，由此來提高軋機(jī)速度，并和冷軋車間配合對(duì)鑄軋板的內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行檢測。經(jīng)過三個(gè)月的跟蹤測試，在保證鑄軋板內(nèi)在質(zhì)量的前提下，鑄軋的平均速度由原來的0.82m/min，增加到0.92m/min，從而產(chǎn)量增加約12.2%。單線月產(chǎn)量由原來的不到800噸，達(dá)到了目前的最高時(shí)月產(chǎn)1000噸以上。

3.3?優(yōu)化管理

3.3.1?全面推行內(nèi)部市場化

全面推行內(nèi)部市場化，完善考核機(jī)制，制定工序價(jià)格的同時(shí)，完善工作標(biāo)準(zhǔn)及獎(jiǎng)罰標(biāo)準(zhǔn)，將天然氣單耗同班組績效掛鉤，并且直接責(zé)任到人，強(qiáng)化責(zé)任，加大對(duì)熔煉爐主操手考核力度，重獎(jiǎng)重罰。

3.3.2?規(guī)范燒火管控操作

杜絕大爐工隨意調(diào)節(jié)天然氣主槍閥門的情況出現(xiàn)。燒火過程管控中增加預(yù)扒渣工序，待爐內(nèi)料熔化平的時(shí)候，將大火停止，將爐內(nèi)漂浮的鋁渣扒出來，并對(duì)爐內(nèi)鋁水進(jìn)行攪拌，之后繼續(xù)燒火燒至規(guī)定溫度，提高熔煉效率。

3.3.3?監(jiān)控熔煉爐天然氣流量數(shù)據(jù)，收集與分析

通過港華公司技術(shù)優(yōu)化其客戶端，使其程序UI符合車間采集數(shù)據(jù)的要求，采集每個(gè)爐次的天然氣的用量，并與當(dāng)班爐次的投料量進(jìn)行對(duì)比分析，通過分析爐子的運(yùn)行狀況可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障及時(shí)處理，使設(shè)備處于受控狀態(tài)，并及時(shí)管控?zé)鸩徽５陌嘟M。

4.結(jié)論

4.1?效果分析

（1）天然氣單耗連年下降，2017年度101.04m3/t，2018年度82.35m3/t，2019年度72.3m3/t，降幅較為明顯。

（2）經(jīng)濟(jì)效益分析：

2018年度，節(jié)省天然氣約205610立方米，節(jié)約直接成本約80萬元;2019年度，在2018年的基礎(chǔ)上降低了12.1%，節(jié)省天然氣約270309立方米，節(jié)約直接成本約100萬元。

4.2?總結(jié)

我們分析出天然氣單耗高的原因，并根據(jù)原因采取了以上措施，通過跟蹤記錄實(shí)際情況，我們可以看出運(yùn)行效果很明顯。實(shí)際上，天然氣單耗的降低，也使得鋁耗、電耗同步降低，我車間由虧損轉(zhuǎn)為盈利，并且連續(xù)盈利，為公司降本增效、扭虧為盈做出了貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王寶中，熔煉爐燃燒系統(tǒng)常見故障分析及維護(hù)，洛陽：有色金屬加工，2014年