備用線供水在高爐水系統(tǒng)中的運(yùn)用

蔡 飛，李曉春，趙曉君，曹炳發(fā)

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山 114002）

前言

高爐本體冷卻水主要冷卻以下部位：風(fēng)口小套，爐體冷卻壁和冷卻板，爐基水冷管，風(fēng)口二套，熱風(fēng)爐各閥，齒輪箱等。這些部位由4 個(gè)泵站的循環(huán)水泵連續(xù)運(yùn)行，冷卻水不停循環(huán)，泵站冷卻設(shè)施保證冷卻水入口設(shè)計(jì)溫度以下。

1 高爐本體冷卻水及泵站概述

給某高爐本體供冷卻水的泵站及冷卻的設(shè)備如下，高爐除鹽水循環(huán)系統(tǒng)工藝圖見(jiàn)圖1。

圖1 高爐除鹽水循環(huán)系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)圖

凈環(huán)泵站，水壓力1.6 MPa 水循環(huán)系統(tǒng)，專門供風(fēng)口小套循環(huán)冷卻水。水壓力0.7 MPa 水系統(tǒng)，供冷卻水給如下部位：沖渣水泵軸承、熱風(fēng)爐熱電偶、助燃風(fēng)機(jī)軸瓦、煤氣下水槽水封等。

除鹽水閉路循環(huán)［1］泵站Ⅱ系統(tǒng)，供水給高爐本體部分，專門提供風(fēng)口以上冷卻壁和冷卻板循環(huán)冷卻水。爐缸水泵站的二次冷卻水與除鹽水閉路循環(huán)換熱降溫。

除鹽水閉路循環(huán)泵站Ⅰ系統(tǒng)，供水給高爐部分本體和熱風(fēng)爐各閥，專門提供熱風(fēng)爐各閥及爐基水冷管和風(fēng)口二套等循環(huán)冷卻水。

爐缸除鹽水水泵站，專門提供風(fēng)口及以下冷卻壁循環(huán)冷卻水。爐缸水泵站的二次冷卻水與爐缸除鹽水閉路循環(huán)換熱降溫。

爐頂水冷站，專門提供爐頂傳動(dòng)齒輪箱循環(huán)冷卻水。提升泵站提供水冷站二次冷卻水。

2 循環(huán)水工藝簡(jiǎn)介

除鹽水閉路循環(huán)系統(tǒng)：循環(huán)泵高速旋轉(zhuǎn)，水加壓后經(jīng)過(guò)水管道分配到高爐冷卻壁和銅冷卻板等部位。在用水點(diǎn)的最高處經(jīng)過(guò)脫氣罐脫汽，自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器過(guò)濾，蒸發(fā)式空冷器或者板式換熱器換熱冷卻，回到水泵吸入口。為了保證管路及冷卻設(shè)備達(dá)到一代爐齡，還設(shè)置了加藥裝置。

二次冷卻水循環(huán)系統(tǒng)：水泵從地下水池抽水，加壓經(jīng)過(guò)板式換熱器或者蒸發(fā)式空冷器，換熱后回水到冷卻塔降溫，最后回到地下水池繼續(xù)循環(huán)。

3 高爐本體冷卻水補(bǔ)水方案

3.1 制水系統(tǒng)備用線供水

從給水廠來(lái)的新水，經(jīng)過(guò)機(jī)械過(guò)濾器過(guò)濾，陽(yáng)床去除陽(yáng)離子，除二氧化碳器去除二氧化碳，進(jìn)入中間水箱，中間水泵從中間水箱吸水，加壓后經(jīng)過(guò)陰床去除陰離子，制成的除鹽水貯存在除鹽水箱內(nèi)，以備除鹽水閉路循環(huán)缺水的時(shí)候補(bǔ)充。

考慮到中間水泵的最大流量和除鹽水箱儲(chǔ)存水供水時(shí)間，為了防止除鹽水閉路循環(huán)系統(tǒng)管路設(shè)備出現(xiàn)漏水而無(wú)法滿足補(bǔ)水量的要求，從給水廠來(lái)的新水管道上另接一條管道，安裝上1臺(tái)閥門，直接進(jìn)入除鹽水箱內(nèi)，該管路出水口進(jìn)入除鹽水箱上方的位置要方便觀察出水。

3.2 補(bǔ)水泵供水方案

除鹽水閉路循環(huán)泵站，供水給高爐部分本體和熱風(fēng)爐各閥這兩個(gè)系統(tǒng)，管道工藝見(jiàn)圖2。兩個(gè)系統(tǒng)共4 臺(tái)補(bǔ)水泵入口全部并聯(lián)，出口處兩個(gè)系統(tǒng)各自分開(kāi)。如果將2個(gè)系統(tǒng)水泵出口處用聯(lián)絡(luò)閥門連接，平時(shí)正常運(yùn)行時(shí)候隔離開(kāi)，異常時(shí)候打開(kāi)該聯(lián)絡(luò)閥門，實(shí)現(xiàn)4 臺(tái)水泵出口全部并聯(lián)。需要注意的是，正常運(yùn)行情況下，聯(lián)絡(luò)閥門關(guān)閉并確保嚴(yán)密。故障狀態(tài)下，假定高爐2臺(tái)補(bǔ)水泵出現(xiàn)故障，需要采用熱風(fēng)爐補(bǔ)水泵向高爐氮壓罐內(nèi)補(bǔ)水，首先觀察熱風(fēng)爐氮壓罐內(nèi)水位，確保水位處在上限。首先將去熱風(fēng)爐氮壓罐管路上閥門關(guān)閉，防止這兩個(gè)除鹽水循環(huán)系統(tǒng)水互相串通，然后開(kāi)啟聯(lián)絡(luò)閥門。電源操作箱上將按鈕倒換至手動(dòng)，采用手動(dòng)方法啟動(dòng)水泵，用時(shí)間計(jì)算補(bǔ)水泵運(yùn)行時(shí)間，或者另外一人觀察氮壓罐水位，補(bǔ)水到氮壓罐水位上限，補(bǔ)水完畢停泵。故障處理完畢，各閥門恢復(fù)原狀態(tài)。

圖2 高爐除鹽水循環(huán)系統(tǒng)制水與補(bǔ)水備用線工藝簡(jiǎn)圖

3.3 除鹽水閉路循環(huán)備用線供水方案

在除鹽水閉路循環(huán)系統(tǒng)中，補(bǔ)水泵達(dá)不到補(bǔ)水量的情況下，需要其它備用線向該系統(tǒng)補(bǔ)充水，除鹽水閉路循環(huán)泵站內(nèi)，從給水廠來(lái)的新水，增加閥門連接到循環(huán)水泵的入口前管道上，只要壓力大于循環(huán)水泵的入口壓力即可。

為了確保閉路循環(huán)系統(tǒng)供水安全，從給水廠來(lái)的新水以及給水廠來(lái)的凈環(huán)水，這兩路來(lái)水在泵站內(nèi)入室后匯入同一條管道，合并入同一條管道前，分別安裝閥門進(jìn)行隔離確保來(lái)水互不相混。

4 高爐爐缸除鹽水水泵站補(bǔ)水方案

4.1 爐缸除鹽水閉路循環(huán)補(bǔ)水方案

除鹽水閉路循環(huán)泵站制水系統(tǒng)所制得除鹽水貯存在2 個(gè)除鹽水箱內(nèi)，爐缸循環(huán)水泵站內(nèi)不再設(shè)置制水系統(tǒng)，利用除鹽水閉路循環(huán)泵站和爐缸除鹽水泵站的地勢(shì)高差，接一條DN100 管道從閉路除鹽水箱送水到爐缸泵站補(bǔ)水箱內(nèi)。

為了保證爐缸除鹽水循環(huán)水大量漏水而補(bǔ)充的除鹽水不足，從給水廠來(lái)的新水管道上拉一條管道，直接與氮壓罐相連，以備急需所用，同時(shí)安裝閥門保證水互不相串。

4.2 除鹽水閉路循環(huán)二次冷卻水供水措施

爐缸水泵站蒸發(fā)式空冷器二次冷卻水有三臺(tái)水泵，2 臺(tái)工作1 臺(tái)備用，根據(jù)所需用水量運(yùn)行水泵數(shù)量，送至蒸發(fā)式空冷器噴嘴，噴淋后吸收熱量的水，靠重力回流至地下水池。

高爐除鹽水閉路循環(huán)系統(tǒng)蒸發(fā)式空冷器補(bǔ)水是新水，來(lái)自給水廠，與高爐除鹽水泵站的制水系統(tǒng)新水，兩者通過(guò)DN150 共同管路輸送，為了保證供水安全，同樣由給水廠的凈環(huán)水作為備用線。

爐缸水泵站二次冷卻水補(bǔ)水同樣是新水，來(lái)自給水廠，在同一管道上不同位置取兩點(diǎn)向地下水池供水。

5 高爐水冷站補(bǔ)水方案

水冷齒輪箱水循環(huán)系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。S-杯相當(dāng)于敞口水箱（水源），水冷站［2］內(nèi)水泵將水負(fù)壓抽吸，經(jīng)過(guò)板式換熱器交換熱量，將齒輪箱傳來(lái)的熱量交換給提升泵站水循環(huán)系統(tǒng)，降低溫度的水，再送到齒輪箱S-杯內(nèi)。

從高爐除鹽水閉路循環(huán)系統(tǒng)回水管路上，另接一條水管，如圖3 中①點(diǎn)，通過(guò)氣動(dòng)閥門，完成水冷站循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水。在S-杯內(nèi)設(shè)有水位計(jì)，通過(guò)設(shè)置上下限水位與補(bǔ)水氣動(dòng)閥聯(lián)鎖，保證循環(huán)系統(tǒng)不缺水并維持在正常水位區(qū)間內(nèi)。

為了保證水冷站用水安全，補(bǔ)水管道如圖3 中①點(diǎn)，同時(shí)與提升泵站來(lái)水管道如圖3中③點(diǎn)連接，防止除鹽水不足時(shí)，可以倒換為新水補(bǔ)水。也可以將風(fēng)口小套的高壓凈環(huán)水如圖3中②點(diǎn)與提升泵站來(lái)水管道連接，保證提升泵站水泵故障時(shí)，繼續(xù)給水冷站提供二次冷卻水和補(bǔ)水。

圖3 水冷齒輪箱水循環(huán)系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)圖

6 高爐本體和熱風(fēng)爐備用水線方案

6.1 檢查冷卻壁或者冷卻板漏水

冷卻壁漏水［3］可能會(huì)沿著爐殼向下流，觀察爐殼外部，如果有水痕，大致先確定一個(gè)范圍為重點(diǎn)區(qū)域。生產(chǎn)過(guò)程中，采用關(guān)水點(diǎn)煤氣火法確認(rèn)，此時(shí)用火點(diǎn)三通旋塞閥出口，如果出口產(chǎn)生煤氣火焰，可以確定冷卻壁或者冷卻板內(nèi)管道破損，根據(jù)煤氣火焰大小斷定破損大小。

當(dāng)點(diǎn)火無(wú)法確認(rèn)具體冷卻壁位置時(shí)候，因?yàn)槔鋮s壁或者冷卻板一般采用自下而上串聯(lián)連接，對(duì)懷疑破損的冷卻壁或者冷卻板，如從風(fēng)口上面冷卻壁到最頂上冷卻壁的4 根水管或者其中的任一、若干水管，關(guān)閉進(jìn)出水閥門，停水的管道改用凈環(huán)水繼續(xù)冷卻，如果破損發(fā)生在該部分管道，由于閉路除鹽水的停用，補(bǔ)水將恢復(fù)正常，反之則繼續(xù)改其它冷卻壁冷卻水為凈環(huán)水。對(duì)確認(rèn)的每一串管道繼續(xù)縮小范圍檢查，直到檢查出具體的那一塊冷卻壁那一根水管。其它位置冷卻壁可以改回閉路除鹽水繼續(xù)冷卻，破損的冷卻壁水管通凈環(huán)水后，還要注意減少凈環(huán)水的壓力及水量，防止大量水進(jìn)入高爐內(nèi)或者水沿著爐皮內(nèi)外向下流淌。

6.2 高爐及熱風(fēng)爐改水方案

為了保證高爐除鹽水閉路循環(huán)系統(tǒng)在高爐本體不大量漏水造成補(bǔ)水系統(tǒng)異常，在高爐本體設(shè)置專門給冷卻壁改水的凈環(huán)水管路和水包，可以從風(fēng)口小套高壓凈環(huán)水取水，也可以從其它凈環(huán)水管道取水。水包上設(shè)置多個(gè)閥門和管件接頭，方便改水和取水。

同樣，在熱風(fēng)爐各閥的除鹽水冷卻水包位置，設(shè)置凈環(huán)水管路和水包，包括排水管路，在熱風(fēng)爐各閥漏水或者除鹽水循環(huán)系統(tǒng)故障時(shí)，改用凈環(huán)水冷卻。

當(dāng)除鹽水閉路循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水無(wú)法保證時(shí)，也可以將凈環(huán)水向除鹽水閉路循環(huán)系統(tǒng)緊急供水，維持循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)安全。

7 結(jié)論及建議

在使用各種不同水質(zhì)的水時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：

（1）采取可靠措施保證兩者之間相互不串水。

（2）高水壓向低水壓管路供水時(shí)候，注意低壓管路的設(shè)計(jì)壓力。緊急供水時(shí)候，通過(guò)閥門開(kāi)啟度來(lái)控制閥后出水壓力，保證水出口暢通后，再開(kāi)閥通水。

（3）倒水的時(shí)候，需要關(guān)閉的閥門要關(guān)閉嚴(yán)密。

設(shè)置緊急備用線，可以解決非正常情況下緊急用水，采用兩條或者多條管路補(bǔ)水和供水，各循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行安全性更可靠，高爐生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行得以本質(zhì)安全保障，高爐穩(wěn)定順行，高產(chǎn)量低能耗。