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2008年全国炼铁技术交流会论文集1新旧高炉软水密闭循环冷却系统的探讨张健(本钢炼铁厂)摘要高炉软水密闭循环冷却系统的应用已非常广泛,本文就本钢新旧两代高炉的软水密闭循环系统进行比较,找出共性和差距,分析新旧系统的优缺点。关键词高炉软水密闭循环冷却系统5号高炉4号高炉分析比较1前言近十年内,我国新建成的一批大型高炉中,绝大部分采用了软水(或纯净水)闭路循环冷却技术。软水密闭循环系统可以消除水垢,提高冷却效果,是延长冷却设备寿命和高炉寿命的有效措施,同时还能节约大量用水,减少能耗,降低成本。在采用软水(或纯净水)闭路循环冷却技术的高炉中,1992年投产的本钢4号高炉(1070m3)至2006年停炉已生产了14年,冷却系统运行正常,冷却装置完好,为高炉的稳定顺行奠定了坚实的基础。但其它高炉的冷却系统却存在着这样那样的问题,如本钢5号高炉(2600m3)于2001年7月扩容改造,经过96天大修一次性开炉成功,到2004年11月首根6段铸铁冷却壁水管就出现漏水,随后6段冷却壁水管便大量损坏漏水。本文仅针对新高炉(本钢5号炉)与旧高炉(本钢4号炉)软水闭路循环冷却系统进行比较。2共同之处1)在高炉炉体冷却的高度上,改变了传统的设计模式。从炉缸至炉喉钢砖以下,采用全冷却壁结构,炉缸部位为光面冷却壁,风口带为加厚异形冷却壁,而最高一层采用特殊加厚冷却壁,此种冷却壁不易变形,对消除炉喉钢砖下接头部位的砖衬极易损坏的弊病以及改善炉喉布料都有重要的作用。2)在冷却壁的安装工艺上,风口以上取消了螺栓固定方式,借用冷却壁套管,实施固定点、滑动点和活动点相结合的特殊工艺,有效地承受炉体受热产生的纵向和横向变形,消除了因壁体受热产生的变形,以及炉壳与冷却壁变形不相适应所产生的冷却壁水管被剪段的弊病。另外,冷却壁水管做了防渗碳处理,解决了长期以来冷却水管渗碳难题。冷却壁的进出水管经套管内自由地从炉壳开口处引出,通过补偿器与炉壳弹性连接,不但保持了炉壳开口处的气密性,而且保证了冷却水管位移所必须的弹性。3)软水密闭循环系统主要由供水泵组、供回水主管和支管、脱气装置、膨胀罐、空气冷却器、自动不水及应急柴油机泵。正常情况下,高炉软水密闭循环冷却系统的循环水泵均用电动机驱动,并设置备用电动水泵,以供轮流维护检修。应付事故断电的措施,除双路电源外,国内外普遍地设置了快速启动的柴油机泵组。此类柴油机泵组能在10s内达到全速运转,可保证系统的不间断供水。当然,为确保柴油机水泵在需要时能立即启动并正常运转,必修经常定期(例如每周一次)进行试运转检查。本钢5号高炉与4号高炉的软水密闭循环系统均设置了柴油机泵,保证了高炉的不间断2008年全国炼铁技术交流会论文集2供水。软水密闭循环冷却系统中设置氮气冲压膨胀罐,除了可以补偿水温升高时系统内冷却水体积膨胀以及根据罐内水位变化而监视系统的泄漏状况之外,最根本的用途是依靠罐内的充氮压力提高整个系统内冷却水的静压。冷却水的静压提高,其沸腾温度就相应提高,从而减少了高温状态下冷却水气泡的产生。4)为了把冷却设备和管路的腐蚀降到最低水平,在软水密闭循环冷却系统投运前进行了管路的化学清洗及预膜钝化处理,并在投运后的循环冷却水中加入并保持一定浓度的缓蚀剂,从而使冷却设备和管路的腐蚀率降至0.002mm/a以内。3不同之处1)供水回水管路布置上,本钢4号高炉采用的软水密闭循环冷却系统,仍沿习50年代的安全规程,设置了双路供水和双路回水总管,并规定每根管的通过水量为总流量的75%,4根大直径的总管架空敷设,不仅成倍的增加了投资,也给维护检修带来诸多不便。本钢5号高炉(2600m3)2001年改造大修时,就采用了单供单回的方式,即节省了投资,又方便了检修。2)对于高炉稳定的工况,冷却元件壁上基本不产生气泡,但实际上高炉圆周方向工况不可能一致,特别是当炉况出现异常、热流变化快、热负荷冲击大时,附着与冷却元件上的渣皮会脱落,从而使冷却元件局部过热,就会产生沸腾和气泡。气泡在冷却元件受热面与冷却介质之间产生一道屏障,使冷却元件得不到有效的冷却,因此,应该及时的排除气泡。要实现良好的排气,系统应具备三个功能,即冷却水管中的气体能即时被水带走;气水能有效的分离;分离出的气体能迅速被排出。为使管内的气体被水带走,立管内的水流速度应不小于1.5m/s,横管内水流速度不小于2m/s。为使气水能有效地分离,必须设置脱气罐,当回水进入脱气罐后,由于脱气罐的过水断面积较大,水流速度大大降低,气体上浮溢出。罐内气体通过罐体上的自动排气阀排入大气。本钢5号高炉软水密闭循环系统设置了脱气罐和自动排气阀,而4号高炉的软水密闭循环系统只设置了自动排气阀,排气效果可能会稍差一点。3)从冷却壁的布置形式上,5号高炉在热负荷较高的炉腰及炉身下部采用两段铜冷却壁,增强了冷却效果,有利于渣皮的形成,为高炉的一代炉龄奠定了基础。而4号高炉采用的是铸铁冷却壁,尽管冷却效果比不上铜冷却壁,但高炉操作人员精心操作和管理,同样运行了13年,没有一块冷却壁破损,这也是我厂冷却史上的一个奇迹。4)从冷却环路的划分上,本钢5号高炉采用的是分两个区供水方式,1~5段冷却壁为一个供回水循环,6~14段冷却壁为另一个供回水循环。而4号高炉采用的是整体供回水方式,没有分区域供水。由于炉缸区域冷却壁状态稳定,不易损坏,单独划分一个供回水区域对于日常维护和冷却壁检漏工作都是大为方便的。冷却环路示意图:2008年全国炼铁技术交流会论文集3软水供脱气罐1--5段供水软水回1--5段回水6--14段供水6--14段回水自动排气阀自动排气阀自动排气阀4号高炉5号高炉软水回软水供软水回软水供4号高炉与5号高炉软水系统冷却环路示意图4结论本钢4号高炉和5号高炉经过近些年的运行证明,高炉软水密闭循环冷却系统,运行安全可靠,对延长高炉寿命,强化高炉生产以及节约水资源和降低能源消耗产生显著效益,我厂第一座采用软水密闭循环冷却方式的本钢4号高炉(1070m3)及2001年改造后的5号高炉(2600m3),其冷却工艺先进、技术装备水平高、自动化程度高且安全运行可靠,管道腐蚀速度小于0.003mm/a。循环利用率达到了设计值(99.93),确保了高炉的安全生产。
本文标题:新旧高炉软水密闭循环冷却系统的探讨
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