浅谈涟钢 2200m3高炉 联合软水密闭循环水系统及其优化动力厂 肖飞烈摘 要论述了高炉冷却技术的现状与发展, 着重介绍了涟钢 2200m3高炉的联合软水密闭循环冷却系统的工艺流程, 对该系统存在的问题进行了阐述、 分析, 对采取的优化工艺的改进措施进行了介绍1 引言联合软水密闭循环水系统是最符合现代大型高炉发展的高炉冷却技术, 它具有节能、 环保和高炉长寿的特点, 受到各钢铁企业的广泛关注, 其应用也正在逐步推广, 在国内、外的应用日益广泛涟钢 2200m3高炉联合软水密闭系统于 2003年营建、 投运, 其在节水、 冷却方面有着非常巨大的优势, 但在其运行过程中, 逐渐暴露出在工艺设计上的不足: 首先是软水主供泵组, 由于阀门安装方式的原因, 使其出水管止回阀无法检修如果长此下去水泵亦无法进行检修, 对高炉的安全运行构成严重的威胁其次是净环水系统鼓风机泵组, 由于无应急保障措施, 在 2006年 5月份时出现因全停电时恢复不及时而致使2200m3高炉 28个风口全部灌渣堵死, 间接损失达 500万元, 造成了较大的经济损失2 高炉冷却系统的现状与发展高炉冷却技术的进步是与炼铁工艺学的发展、 高炉结构的改进以及高炉容积的扩大 齐头并进的。
伴随新型耐火材料的普遍采用,现在高炉炉底和炉缸的寿命均能达到 10~ 15年, 但由于炉腹和炉身冷却壁的早期破损, 迫使高炉 3~ 4年需中修一次, 高炉整体的寿命并不长, 对企业的经济效益产生很大影响以武钢 3 #高炉 2002年中修为例: 中修工期为111天, 耗资 8800万元, 少产铁 30余万吨由此可见, 高炉中修一次的代价是多么巨大另一方面也说明了改进冷却技术、 提高冷却效果、 延长高炉寿命的重要意义 近几年, 国内新建的现代化大型高炉正在向长寿命、 大容积、 高强度、 低消耗的方向发展, 相应的高炉冷却技术也正在由工业水直流冷却、 汽化冷却、 向软水闭路循环和联合密闭循环水冷却系统演变其中, 联合软密 闭循环水冷却系统最符合现代大型高炉发展的要求, 在国内、 外的应用日益广泛2. 1 工业水直流冷却前苏联在 1950年以前的高炉冷却大都采用这种方式涟钢在 6#高炉建成投产 以前, 五座高炉均为工业水直流冷却, 2#、3#、 4 #、 5#高炉至今仍是工业水直流冷却直流冷却的基本原理是: 工业水用泵加压后送往高炉冷却壁、 炉底、 风口和热风阀使用, 它在流经这些被冷却部件时, 从流道表面 吸收一定的热量, 并使被冷却的温度在一定范围内保持相对稳定, 同时冷却水自身的温度由 30e 左右提高到 35e 左右。
高炉用完后的冷却水排入下水道其流程见图 1 工业水直流冷却系统的优点是操作简单, 在丰水地区使用时, 供水成本较低; 缺点#24#是水资源浪费严重, 对水环境有一定的热污染, 不符合国家的产业政策另外, 直流水的水质一般较差, 在使用中有时会出现堵塞高 炉水冷管的现象目前, 这一冷却方式在逐步淘汰图 1 高炉工业水直流冷却原理图2 . 2 汽化冷却系统汽化冷却是前苏联上世纪五十年代提出 的冶金炉冷却方式, 最早用于平炉冷却, 五十年代末开始用于高炉冷却, 并作为当时的新技术输出到许多国家我国七十年代初开始试用, 但同其它国家一样, 应用成功的不多 汽化冷却的基本原理是; 将水源取水进行净化和处理后制成软水, 然后用给水泵送到汽包高炉冷却部件通过两根管道与汽包 相连通汽包下部的水在自重力或水泵的作用下流入高炉冷却部件, 它在吸收一定的热量后逐步升温至沸腾, 并汽化成蒸汽回到汽包上部蒸汽则送到蒸汽户使用或放散水 在高炉冷却部件中吸热汽化的过程, 就是高炉冷却部件实现汽化冷却的过程汽化冷却的工艺流程见图 2 图 2 高炉汽化冷却原理图汽化冷却的优点是节约能源和水资源, 投资小、 不结垢; 缺点是冷却壁温度比水冷高, 冷却强度低, 运行不稳定。
2 . 3 软水闭路冷却系统软水闭路冷却起源于欧洲, 刚出现时多 采用高温软水闭路冷却系统, 后来随着炼铁工艺的发展, 逐步演变为低温软水闭路冷却本文以后所说的软水闭路冷却系统均指低温软水闭路冷却该系统我国八十年代开始应用, 涟钢最早于 2004将其应用在 1 #高炉上1 # 高炉到至今已运行 5年多, 没有进行过中修软水闭路冷却的基本原理是: 低温的一次水 (软水 )用泵分别送到炉底、 冷却壁、 风炉、 热风阀, 供其冷却使用在冷却上述高 炉部件的同时, 一次水自身的温度有所上升, 因此要通过板式热交换器来降温, 使其温度还原, 然后再用泵送给高炉循环使 用二次水 (净循环水 )用泵送到板式热交换器,给一次水降温, 同时自身温度有所上升,然后利用机械通风式冷却塔给二次水降温,降温后的水再有泵送给热交换器循环使用 其工艺流程见下图 3 图 3 软水闭路冷却流程图软水闭路冷却的优点是冷却强度高、 效果好, 能满足高炉的长寿需要, 而且节约用水 符合国家的产业发展方向; 缺点是用水量和耗电量可能比直流供水方式要大2. 4 联合软水密闭冷却系统该系统的软水密闭冷却系统的继承和发展, 武钢首次应用是在 1999年投产的 1#高炉大修上, 目前运行效果好。
该系统的原理与软水密闭冷却相同, 但工艺部分作了很明 显的改进, 其工艺图见下图 4 联合密闭冷却系统的优点是: 具备软水密闭冷却系统的各种优点, 运行成本低, 建设 投资也略小; 缺点是设计和调试难度很大, 在高炉运行后, 不易调整各冷却部件的用水量25#图 4 联合密闭冷却系统原理图3 问题的提出3 . 1 涟钢 2200m3高炉联合软水密闭系统工艺流程涟钢 2200 m3高炉采用的冷却系统是联合软 水密闭循环系统, 主要包括以下几个子系统组成: ( a)软水闭路循环系统 (一次水 ); ( b) 软水补水系统; ( c)热交换器开路循环系统(二次水 ); ( d)其它冷却与辅助系统3 . 1 . 1软水闭路循环系统 该系统也称为一次水系统系统总循环水量 3650m3/h , 循环率 99195 %系统设 3 台流 量 1920m3/h 高压电 动泵、1 台 流量 2190m3/h柴油机泵水在循环使用过程中既不与物料接触, 也不与大气相通其流程 是: 软水通过泵组加压送到高炉配水管, 由它向炉底和冷却壁垂直管供水, 炉底用后的水再串联供给冷却壁蛇形管, 冷却壁垂直管和 蛇形管的出水, 经脱气缸脱气后, 分别用泵加压供给风口小套、 风口中套、 直吹管和热风阀, 其出水再经脱气后自流通过板式热交换 器降温, 然后用泵加压供给高炉循环使用。
其工艺流程见图 5 3 . 1 . 2 软水补水系统在闭路循环系统中, 软水的损耗量极小,但这并不意味着没有水量损失例如, 因安 装不当造成的微量渗漏, 因用水设备损坏造成的泄漏, 管道及其它设备检修必须局部排水放空等, 均会造成软水的损失软水补充系统也就应运而生了不同的企业因内部供水管网的完善程度和供应的水种不同, 其软 水补充系统的工艺也有所不同涟钢采用的软水补充系统包括取水, 净化、 预处理、 软化、调 蓄 和补 充 泵 几 个部 分补水 系 统 设100m3/h水泵 2台图 5 软水闭路循环系统流程图3. 1 . 3 热交换器开路循环系统主要用户为板式换热器二次冷却、 鼓风机站、 TRT、 液压站、 空调及除尘风机系统 总循环水量 4630m3/h , 补充水量 105m3/h ,循环率 9717 %3. 1 . 4 其它冷却与辅助系统涟钢 2200m3高炉联合软水密闭循环系统还包括空调及 TRT 系统、 炉顶系统、 旁滤系统和加药系统等冷却与辅助子系统,它们本身的组成虽然简单, 系统规模也不 大, 但作用却很重要3. 2 存在问题3. 2 . 1 软水主供泵组问题泵组设水泵 4台, 其中电动泵 3台, 水泵技术参数为: 流量 Q= 1920m3/h , 扬程 H = 50米, 配套电机 315KW, 柴油机泵技术参数为: 流量 Q= 2190m3/h, 扬程 H = 50米。
泵组主要向高炉炉壁、 蛇形管、 炉底等送冷却水泵组所配置的进出水阀均为对夹式蝶阀, 止回阀采用的是弹簧式截止单向阀, 于 2003年 12月正式投运在投运不到半年时#26#间里, 先后出现止回阀损坏失效, 动力厂曾多次试图对止回阀进行检修, 但是, 因该泵组出水蝶阀与止回阀联体 (蝶阀和止回阀合用一 个法兰盘 ), 加之泵组之间又没有安装联络阀, 无法停水, 至今无法检修如果长此下去, 一旦水泵本体出现故障, 无法进行检修水泵无法运行, 对大高炉安全运行构成严重 的威胁为了大高炉的安全运行, 必须尽快进行改造3 . 2 . 2 开路循环水系统鼓风机泵组问题 鼓风机泵组共设水泵 2台, 1台工作, 1台备 用水 泵 及电 机 性能 参 数 为: Q =280m3/h , H = 42m, N= 45KW, U= 380V泵组需连续向给 2200m3高炉 28个风口风量的 鼓风机供应冷却水, 有备用机组, 但无柴油机泵设施系统电源属低压电, 负荷类别不高,容易出现停电、 断电现象, 一旦出现此种情况, 若 10分钟内不能恢复供电, 将导致鼓风 机停机, 导致 6 #高炉风口堵渣, 高炉停产, 损失巨大, 必须尽快解决。
4 问题的分析解决及实施步骤4 . 1 原因分析a . 软水主供泵组问题主要是由以下两个 方面引起: 一是设备施工安装时, 为图方便快捷, 节省施工材料, 致使出水阀门联体; 二是水泵采用单母管供水, 并在泵与泵出水之间 未设联络阀, 致使联体阀门出现故障时无法对水泵进行检修b. 鼓风机泵组的问题主要在于: 系统无应急水管, 在出现停电、 断电等应急情况下无 法保证鼓风机的正常供水4 . 2 解决思路及办法a . 为方便检修, 考虑采用双母管供水技术, 利用带压抽头技术并充分结合软水主供泵组现场管路布置实际, 增加泵与泵出水管之间的联络阀, 以实现四台主供泵的检修b . 利用 6 #高炉年检休风期间, 对联体故障阀门进行拆除、 分开, 实现止回阀与蝶 阀的独立分开安装c . 充分利用现场水管布置, 给鼓风机泵组系统增加应急水管4. 3 实施步骤a . 利用靠近鼓风机泵组的直流增压泵组F泵组, 从其出水管上接出 DN200水管并安 装联络阀 (止回阀、 闸阀 ), 应急时开启联络阀通过 F泵组, 将工业水系统压力较高的水送往电站鼓风机b . 利用板式换热器二次水泵 (高压泵 组 ), 从其出水管上接出 DN200水管并安装控制阀至鼓风机泵组出水管, 应急时亦可开通此管供水。
c . 利用 2200高炉检修期间, 在四台泵之 间的 DN800联络母管上加装 DN800闸阀d . 用带压装阀技术, 在高炉休风期间, 加装一根 DN800送水母管,形成双母管供水方式 e . 一根母管供水, 关相关联络阀, 更换主供水泵上故障联体阀, 进一步保障水泵检修的安全4. 4 实施效果上述措施实施后, 解决了水泵不能检修的困难, 涟钢先后对三台电动泵进行了叶轮、 机械密封的检修等, 很好的保障了冷却水系统动力源的正常; 另外, 高炉鼓风系统再也没有出现因中断冷却水而影响鼓风的事故2007年起, 涟钢 2200m3高炉运行平稳, 高炉 利用系数保持在一个很高的水平, 一般在213以上, 居同行业的高水平5 结语随着大容积高炉的不断投运, 高炉冷却技术也在不断的进步, 而联合软水密闭循环冷却水系统在节水、 冷却方面有着非常巨大#27#轴 对 中检修中心 罗天文时常在工作中接触有关轴对中的问题,也常有与工友之间的讨论, 大多数人对轴对 中的概念、 意义和方法缺乏正确的理解, 认识较为模糊为此, 我进行了一些研究, 以下文章着重介绍的 / 单百分表法 0轴对中能将轴 对中的概念形象化、 具体化。
以此文章与同行进行交流, 望能共同提高认。