霧化式噴霧冷卻在高爐煤氣冷卻中的運(yùn)用

龍澍韜 李 熙

（寶鋼集團(tuán)有限公司 廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司，廣東 韶關(guān) 512123）

0 前言

韶鋼能源管理中心煤氣工段四柜區(qū)的混合煤氣由高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣三種煤氣先加壓后配比混合，實(shí)現(xiàn)熱值的調(diào)節(jié)。高爐煤氣有時(shí)溫度很高，達(dá)到100℃以上，過高溫度的高爐煤氣會(huì)損壞風(fēng)機(jī)的葉輪和密封結(jié)構(gòu)，影響風(fēng)機(jī)的使用壽命，增加了風(fēng)機(jī)停機(jī)檢修次數(shù)。同時(shí)會(huì)因損壞密封系統(tǒng)而引起煤氣泄漏，引發(fā)煤氣事故，因此在高爐煤氣進(jìn)入加壓風(fēng)機(jī)前設(shè)置噴霧冷卻系統(tǒng)，降低高爐煤氣的溫度，保護(hù)風(fēng)機(jī)葉輪及密封結(jié)構(gòu)。

1 噴霧冷卻系統(tǒng)的介紹

新式系統(tǒng)采用的是美國Spraying Systems Co.,Ltd出品的AutoJet自控噴霧冷卻系統(tǒng)，AutoJet系統(tǒng)采用FloMax系列微細(xì)水霧裝置。系統(tǒng)的基本功能是根據(jù)煤氣溫度的變化可自動(dòng)調(diào)節(jié)噴霧水量、噴霧粒度，保證煤氣出口溫度維持在工藝生產(chǎn)要求的溫度范圍內(nèi)。

系統(tǒng)的主要構(gòu)成如下：

一套集成式泵站，含機(jī)械調(diào)節(jié)系統(tǒng)和電氣控制部分，安裝在泵房內(nèi)；

二套噴槍，含連接軟管、手閥、單向閥、壓力表等附件，安裝在煤氣管道上；

一套分組控制箱，含連接軟管等附件，安裝在煤氣管道上。

1.1 機(jī)械調(diào)節(jié)系統(tǒng)

機(jī)械調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的給水以及冷卻水的霧化，它主要有以下兩個(gè)部分組成：

1.1.1 水路系統(tǒng)

水路系統(tǒng)由過濾單元、調(diào)節(jié)單元、流量檢測單元和相關(guān)的壓力開關(guān)、壓力表等組成，負(fù)責(zé)按系統(tǒng)需要向噴槍供水。

1）過濾單元

在壓力水源與水量調(diào)節(jié)單元之間，安裝并聯(lián)管路過濾器，在過濾器的兩端分別裝有閥門,可以通過過濾器前后的閥門換向，保證系統(tǒng)在線清洗和更換濾芯時(shí)能夠正常運(yùn)行，一般過濾器過濾精度為50目。

2）調(diào)節(jié)單元

該單元主要由泵系統(tǒng)組成，通過執(zhí)行控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，調(diào)節(jié)噴霧水量，這也是機(jī)械調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心部分。

3）流量檢測單元

采用高性能的液體流量計(jì)精確檢測水流量，并與控制器和其他相關(guān)設(shè)備聯(lián)接，可以達(dá)到精確的控制，相對(duì)于塔式冷卻系統(tǒng)而言可以很好的節(jié)省水資源的消耗。

1.1.2 氣路系統(tǒng)

供氣系統(tǒng)由氣體壓力調(diào)節(jié)閥、電磁控制閥、壓力檢測元件等組成。作用是按噴槍的工作條件要求向噴槍提供一定量和壓力的壓縮氮?dú)?，用于冷卻水的微細(xì)霧化。

供氣系統(tǒng)由自動(dòng)控制回路、安全模式回路和噴槍吹掃回路等組成，由控制器控制實(shí)現(xiàn)回路的自動(dòng)切換。在系統(tǒng)停用時(shí)，可以通過低壓吹掃保持噴槍內(nèi)的微正壓，保證含塵煙氣不會(huì)進(jìn)入噴槍，有效地防止噴槍的堵塞。

1.2 電氣控制系統(tǒng)

1.2.1 自動(dòng)控制部分

煤氣進(jìn)出口溫度是冷卻系統(tǒng)的兩個(gè)基本參數(shù),出口溫度是整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制的基本依據(jù)，進(jìn)出口溫度信號(hào)由安裝于帶有噴槍高爐煤氣管前后的熱電阻轉(zhuǎn)化成4～20mA的電流信號(hào)接入控制系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)口溫度異常升高時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，水路氣路系統(tǒng)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)噴水冷卻。出口溫度為控制器提供控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)反饋控制。

1.2.2 控制器及軟件

系統(tǒng)配有專為噴霧控制設(shè)計(jì)的噴霧控制器，同時(shí)配有Spraying Systems Co公司根據(jù)氣體冷卻工藝和噴槍特性專門開發(fā)的SprayLog噴霧控制軟件。SprayLog軟件是煤氣冷卻系統(tǒng)的核心技術(shù)，主要作用是各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)控，根據(jù)噴霧冷卻的控制邏輯進(jìn)行水量和其他相關(guān)部分的自動(dòng)調(diào)節(jié)，可靠地監(jiān)控并自動(dòng)調(diào)節(jié)噴槍的噴霧狀態(tài)參數(shù)，從而保證出口的煤氣溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)。當(dāng)煤氣溫度有波動(dòng)時(shí)，控制器可以針對(duì)參數(shù)的波動(dòng)進(jìn)行計(jì)算并控制調(diào)節(jié)，保證煤氣出口溫度穩(wěn)定在要求的范圍內(nèi)。

1.3 通訊部分

為滿足工業(yè)上位機(jī)控制的要求，噴霧冷卻系統(tǒng)提供的專用控制器通過RS232轉(zhuǎn)RS422串口由OPC server通信。專用控制器OPC Server軟件安裝在控制室?guī)в蠷S232串口的上位機(jī)上，用于連接通信接口和安裝OPC Server軟件，將噴霧冷卻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳至操作站的WINCC畫面上，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程操作監(jiān)控。

2 主要技術(shù)參數(shù)和設(shè)備設(shè)計(jì)、制造要求

2.1 噴霧冷卻系統(tǒng)的要求條件

2.1.1 水源

水質(zhì)：工業(yè)新水

溫度：≤35℃

流量：15m3/h

2.1.2 氣源

質(zhì)量：清潔的氮?dú)?/p>

氣量：不小于 400Nm3/h（最大耗氣量）（9600Nm3/d）

氣壓：5～6Bar

表1 噴霧冷卻系統(tǒng)的基本工況條件

表2 噴霧冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1.3 電源

電壓：3X 380VAC，50Hz，三相五線制

波動(dòng)：+/-10%

容量：≥7.5KVA

噴霧冷卻系統(tǒng)要求室內(nèi)放置。

自控噴霧系統(tǒng)要求放在非防爆區(qū)。

2.2 噴霧冷卻系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)

2.2.1 噴霧冷卻系統(tǒng)的基本工況條件（見表1）

2.2.2 噴霧冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)（見表2）

3 噴霧冷卻系統(tǒng)的投運(yùn)操作

3.1 投運(yùn)前的準(zhǔn)備工作

3.1.1 檢查氣路及液路過濾器

3.1.2 關(guān)閉排干閥

3.1.3 打開手動(dòng)閥

氣路：過濾球閥、手動(dòng)閥、入/口出手動(dòng)閘閥、供給噴槍的手動(dòng)閥。

液路：兩臺(tái)泵前/后的手動(dòng)閥、過濾器前/后的手動(dòng)閥、供給噴槍的手動(dòng)閥。

3.2 投運(yùn)操作

3.2.1 檢查供氣及供水壓力

在控制柜上按下啟動(dòng)電源按鈕，泵選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇泵1或泵本地/遠(yuǎn)程選擇本地或遠(yuǎn)程。

3.2.2 若選擇本地

在柜面鍵盤上按下MENU鍵，用2↓鍵或8↑鍵移至通用/維護(hù)模式（Usage/maintenanae），按下（回車←）鍵，進(jìn)入通用/維護(hù)模式；用 2↓鍵或8↑鍵移至系統(tǒng)啟動(dòng)/停止（System Statrt Stop），然后按下（回車←）鍵，系統(tǒng)進(jìn)入系統(tǒng)啟動(dòng)/停止?fàn)顟B(tài)；再用2↓鍵或8↑鍵移至啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)（Start cooling system），然后按下（回車←）鍵，系統(tǒng)將進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。

3.2.3 若選擇遠(yuǎn)程

在電腦畫面上設(shè)定出口工作溫度，按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)將按要求工作。若系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，設(shè)定工作流量，并點(diǎn)擊流量模式按鈕，系統(tǒng)將按設(shè)定要求進(jìn)行流量模式工作。

4 系統(tǒng)的日常維護(hù)

4.1 過濾器的拆卸僅能在前后的主要閥門都已經(jīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。如果需要從管路中拆卸任何部件，在其前后的手動(dòng)閥必須處于關(guān)閉位置。如果部件重新安裝回，必須保證安裝正確，保證設(shè)備良好地連接，并進(jìn)行密封性檢測。

4.2 當(dāng)本設(shè)備將暫停使用一段時(shí)間時(shí)，建議排干并且清洗所有液體管路。

4.3 當(dāng)聽到報(bào)警器響時(shí)，必須立即到泵站，查看屏幕顯示的故障內(nèi)容，進(jìn)行對(duì)應(yīng)記錄，然后取消故障，并投入系統(tǒng)。

4.4 當(dāng)噴霧系統(tǒng)不工作時(shí)，檢查熱電偶是否粘灰，是否處于良好的狀態(tài)中。

系統(tǒng)啟/停必須遵守正確流程。開機(jī)時(shí)先開氣，然后啟動(dòng)系統(tǒng)，最后打開水路總?cè)肟陂y門；關(guān)機(jī)時(shí)先關(guān)閉水路總?cè)肟陂y門，然后停止系統(tǒng)。在停爐時(shí)關(guān)閉水路總?cè)肟陂y門。

4.5 噴槍定期檢查，是否堵塞或者磨損，確保霧化效果；檢查噴頭與噴桿之間是否有泄漏。

5 與塔式冷卻系統(tǒng)相比較的優(yōu)點(diǎn)

5.1 減少建設(shè)投資，便于施工

原三柜區(qū)采用塔式冷卻方式，設(shè)置兩座冷卻塔，配置6個(gè)電動(dòng)蝶閥，還有直通管道。其輔助水系統(tǒng)包含冷水泵、熱水泵，水冷卻塔，而噴霧冷卻系統(tǒng)只需將冷卻水和氮?dú)庖料到y(tǒng)，再將管道引至安裝于高爐煤氣管道的噴槍上。兩者相比較，后者設(shè)備少，工藝管道簡單，建設(shè)施工用地少，安裝方便，大大減少建設(shè)費(fèi)用和施工工期。

5.2 減少運(yùn)行費(fèi)用，降低維修量

噴霧冷卻系統(tǒng)可設(shè)定系統(tǒng)工作條件，當(dāng)煤氣溫度高于50℃時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行，而塔式冷卻系統(tǒng)不論高爐煤氣溫度高低，冷水泵電機(jī)、熱水泵電機(jī)、冷卻水用冷卻電機(jī)都一直處于工作狀態(tài)，電能消耗大。同時(shí)設(shè)備不停工作，易損壞，無形之中增加了維修量和備件消耗。

5.3 投運(yùn)操作簡單便捷

塔式冷卻系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)要啟動(dòng)三種水泵：冷水泵、熱水泵、冷卻水用水泵，調(diào)節(jié)水壓、水位，開啟大量閥門，且要隨時(shí)注意各設(shè)備的運(yùn)行情況，運(yùn)行監(jiān)控工作量大。而噴霧冷卻系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)只需將進(jìn)出口相關(guān)水路、氣路閥門打開，并將控制柜選擇開關(guān)轉(zhuǎn)至遠(yuǎn)程位置，在操作室電腦監(jiān)控畫面上設(shè)定工作溫度，電機(jī)啟動(dòng)按鈕即可。

所以不難看出噴霧冷卻系統(tǒng)在減少投資、節(jié)能降耗、設(shè)備控制智能化方面比傳統(tǒng)塔式冷卻系統(tǒng)有著無可比擬的優(yōu)勢。

6 結(jié)束語

本噴霧冷卻系統(tǒng)的投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高爐煤氣溫度的可控調(diào)節(jié)，消除了煤氣高溫對(duì)加壓風(fēng)機(jī)葉輪及密封結(jié)構(gòu)的破壞，延長風(fēng)機(jī)的使用壽命，減少了維修次數(shù)，保障三混煤氣混合工藝的正常生產(chǎn)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，噴霧冷卻系統(tǒng)的自動(dòng)化控制相對(duì)于原有的塔式冷卻系統(tǒng)，其自動(dòng)化控制系統(tǒng)也使得噴霧冷卻系統(tǒng)的檢修維護(hù)次數(shù)減少，降低了系統(tǒng)本身的設(shè)備故障維修消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本。