遷鋼高爐工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)串接改造運(yùn)行探討

侯志廣

遷鋼高爐工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)串接改造運(yùn)行探討

侯志廣

（首鋼股份公司遷安鋼鐵公司能源部，河北遷安064404）

對首鋼遷安鋼鐵公司1#、2#高爐工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)串接改造運(yùn)行情況調(diào)研，提出修改建議，并制定了遷鋼1#、2#高爐工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)串接改造方案，一方面可以提高供水安全可靠性，另一方面可以獲得直接、間接經(jīng)濟(jì)效益。

高爐;工業(yè)冷卻;循環(huán)水;運(yùn)行

1 概述

首鋼股份公司遷安鋼鐵公司（以下簡稱“遷鋼公司”）二期工程建成后生產(chǎn)規(guī)模為450萬t鋼。二期工程包括煉鐵廠第二座高爐（2650 m3）、煉鋼廠第三臺轉(zhuǎn)爐（210 t）、雙流板坯連鑄、2160熱帶軋鋼及二期的制氧、焦化和配套的生產(chǎn)輔助設(shè)施。給排水設(shè)施在一期的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建和增建。

遷鋼1#高爐（2650 m3）于2004年10月正式投產(chǎn)，2#高爐2006年8月正式開工建設(shè)，2007年1月4日，遷鋼公司2裕高爐（2650 m3）順利送風(fēng)點火。該兩座高爐聯(lián)合泵站循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備完全一樣，全是采用工業(yè)水、軟化水聯(lián)合密閉循環(huán)水系統(tǒng)的高爐。工藝流程如圖1所示。主供水泵組將冷卻后的軟水送至冷卻壁供水環(huán)管，一部分水供冷卻壁直管，一部分水先經(jīng)過爐底再供冷卻壁蛇型管，兩部分回水回至冷卻壁回水集管；回水中的一部分經(jīng)高壓增壓泵組加壓供風(fēng)口小套冷卻，一部分經(jīng)中壓增壓泵組加壓供風(fēng)口二套、直吹管及熱風(fēng)閥冷卻，其余回水采用旁通，三部分回水均進(jìn)入脫氣罐脫氣后，再經(jīng)回水總管進(jìn)入板式換熱器，經(jīng)冷卻后循環(huán)使用。

圖1 流程圖

高爐冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的正常運(yùn)行對生產(chǎn)起著重要的作用，按首鋼設(shè)計院設(shè)計，遷鋼1#高爐與2#高爐建設(shè)場地相鄰，兩座高爐聯(lián)合泵站中間只隔一條8 m寬的公路。本文針對遷鋼1#、2#高爐循環(huán)水系統(tǒng)的組成及高爐供水系統(tǒng)運(yùn)行的實際情況進(jìn)行分析，并提出將1#、2#高爐聯(lián)合泵站高爐常壓及高壓工業(yè)水進(jìn)行聯(lián)通改造。該項目既提高一、二聯(lián)合高壓水、常壓水系統(tǒng)可靠性，又保證1#、2#高爐水系統(tǒng)的安全，將一、二聯(lián)合高壓水、常壓水系統(tǒng)串聯(lián)，即當(dāng)任一聯(lián)合泵站出現(xiàn)不能安全、穩(wěn)定供水情況時，另一泵站可通過串聯(lián)管道供給，避免出現(xiàn)燒壞高爐的惡性事故的發(fā)生。

2 1#、2#高爐循環(huán)水系統(tǒng)介紹

2.1 1#、2#高爐循環(huán)水系統(tǒng)組成

遷鋼1#、2#高爐冷卻水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計完全一樣，由常壓水、二、三段高壓、風(fēng)口高壓、冷媒水、爐體軟化水、熱風(fēng)爐軟化水及軟化水自動補(bǔ)水等幾個系統(tǒng)組成，系統(tǒng)龐雜，循環(huán)水量較大，具體情況如下：

(1)常壓水系統(tǒng)

冷卻循環(huán)水量1934 m3/h，出鐵場標(biāo)高零米處壓力0.65 MPa,主要供給爐體一段、四段、五段、十六段冷卻壁、風(fēng)口大套、爐體軟化水密閉循環(huán)、熱風(fēng)爐軟化水密閉循環(huán)的工業(yè)備用水，同時負(fù)責(zé)爐體及熱風(fēng)爐系統(tǒng)各個液壓站、上料系統(tǒng)稀油站的冷卻水；出鐵場及上料除塵等凈循環(huán)用水，350S125B水泵4臺，流量1100 m3/h，水泵揚(yáng)程96 m，功率500 kW，柴油機(jī)事故泵1臺，兩用兩備，DN600管道雙進(jìn)雙出架空?；厮M(jìn)入壓力回水井后進(jìn)入聯(lián)合泵站熱水池。

(2)二、三段高壓水系統(tǒng)

冷卻循環(huán)水量3250 m3/h，出鐵場標(biāo)高零米處壓力1.1 MPa,主要供給爐體二、三段冷卻壁用水，350S125水泵4臺，1260 m3/h，125 m，710 kW，三用一備，DN700管道單進(jìn)單出?；厮M(jìn)入壓力回水井后進(jìn)入聯(lián)合泵站熱水池。

(3)風(fēng)口高壓水系統(tǒng)

冷卻循環(huán)水量1850 m3/h，出鐵場標(biāo)高零米處壓力1.7 MPa,主要供給爐體風(fēng)口中套、小套冷卻用水，250DK240A水泵3臺，1000 m3/h，191 m，694 kW，兩用一備，DN600管道單進(jìn)單出?；厮M(jìn)入壓力回水井后進(jìn)入聯(lián)合泵站熱水池。

(4)冷媒水系統(tǒng)

冷卻循環(huán)水量7012 m3/h（最大7862 m3/h），出水壓力0.42 MPa,主要供給板式換熱器冷媒水并對以上三種水進(jìn)行上塔冷卻。700S45水泵3臺，4200 m3/h，42 m，710 kW，柴油機(jī)事故泵1臺，兩用一備，DN1200管道單進(jìn)單出，從熱水池取以上三個系統(tǒng)回水,通過板式換熱器吸收軟化水熱量、冷卻塔降溫進(jìn)入冷水池作為以上三個系統(tǒng)的出水。

(5)爐體軟化水系統(tǒng)

冷卻循環(huán)水量4500 m3/h，出鐵場標(biāo)高零米處壓力1.0 MPa,主要供給爐體6-8段（銅）、9-15段冷卻壁用水，t1臆45益，t2臆55益，500S59水泵5臺，2016 m3/h，59 m，450 kW，柴油機(jī)事故泵1臺，兩用三備，DN700管道雙進(jìn)雙出，架空，密閉循環(huán)。

(6)熱風(fēng)爐軟化水系統(tǒng)

冷卻循環(huán)水量650 m3/h，供水壓力1.3 MPa,主要供給熱風(fēng)爐熱風(fēng)閥、回壓閥、混風(fēng)閥冷卻用水，t1臆=45益，t2臆=55益，250S65A水泵3臺，462 m3/ h，53 m，110 kW，柴油機(jī)事故泵1臺，2用1備，DN400管道單進(jìn)單出，架空，密閉循環(huán)。

(7)事故水源及應(yīng)急設(shè)備設(shè)施

常壓凈水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)有500 m3高位事故水塔，向高爐供水時間約10 min。

常壓凈水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)有Q=2000 m3/h柴油水泵機(jī)組，遇高爐緊急停水可在3 s內(nèi)啟動向高爐供水。

（8）生產(chǎn)操作畫面如圖2

2.21#、2#高爐高爐冷卻的目的

高爐冷卻的目的在于增大爐襯內(nèi)的溫度梯度，致使1150益等溫面遠(yuǎn)離高爐爐殼，從而保護(hù)某些金屬結(jié)構(gòu)和混凝土構(gòu)件，使之不失去強(qiáng)度。使?fàn)t襯凝成渣皮，保護(hù)甚至代替爐襯工作，從而獲得合理爐型，延長爐襯工作能力和高爐使用壽命。

高爐冷卻是形成保護(hù)性渣皮、鐵殼、石墨層的重要條件。高爐常用的冷卻介質(zhì)有:水、風(fēng)、汽水混合物。

根據(jù)高爐各部位工作條件，爐缸、爐底的冷卻目的主要是使鐵水凝固的1150益等溫面遠(yuǎn)離高爐殼，防止?fàn)t底、爐缸被渣鐵水燒漏。而爐身冷卻的目的是為了保持合理的操作爐型和保護(hù)爐殼。

2.31#、2#高爐常壓及高壓工業(yè)供水系統(tǒng)的重要性

（1）水壓問題

正常情況下，高爐冷卻系統(tǒng)的給水壓力應(yīng)以滿足下列要求為原則[3]：冷卻設(shè)備內(nèi)的水壓（串聯(lián)時應(yīng)為最后一個冷卻設(shè)備）應(yīng)比它所處部位的爐內(nèi)煤氣壓力0.03~0.05 MPa；風(fēng)口、渣口內(nèi)的水壓應(yīng)比它所處部位內(nèi)煤氣壓力大0.08~0.1 MPa。在事故情況下，應(yīng)保證高爐爐體最高最后一個冷卻設(shè)備不斷水和風(fēng)口冷卻部位入口水壓不低于0.08~0.12 MPa。見表1、表2、表3

圖2 生產(chǎn)操作畫面

表1 不同爐容高爐要求的給水壓力

表2 一些大型高爐要求的給水壓力

（2）常壓及二、三段高壓供水系統(tǒng)的重要性

常壓供水系統(tǒng)主要供給爐體一段、四段、五段、十六段冷卻壁、風(fēng)口大套、爐體軟化水密閉循環(huán)、熱風(fēng)爐軟化水密閉循環(huán)的工業(yè)備用水，同時負(fù)責(zé)爐體及熱風(fēng)爐系統(tǒng)各個液壓站、上料系統(tǒng)稀油站的冷卻水、出鐵場及上料除塵等凈循環(huán)用水、及高爐其他零星用戶用水。因自高爐正常點火送風(fēng)后，高爐常壓水決定不能停供（高爐大修除外，正常情況15年一次大修），所以該系統(tǒng)配備相應(yīng)應(yīng)急設(shè)施設(shè)備：（1）常壓凈水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)有500 m3高位事故水塔，向高爐供水時間約10 min。（2）常壓凈水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)有Q= 2000 m3/h柴油水泵機(jī)組，遇高爐緊急停水可在3 s內(nèi)啟動向高爐供水。

表3 對應(yīng)不同溫度水的飽和蒸汽壓力表

二、三段高壓水系統(tǒng)主要供給爐體二、三段冷卻壁用水，用水與常壓供水系統(tǒng)同等重要，在高爐爐臺上部設(shè)計有常壓及二、三段高壓水管網(wǎng)設(shè)置事故聯(lián)通閥門。

上述可知，高爐常壓工業(yè)水及二、三段高壓工業(yè)水供水系統(tǒng)尤為重要，不僅關(guān)乎高爐生產(chǎn)的正常穩(wěn)定運(yùn)行，還與高爐的使用壽命息息相關(guān)。

3 1#、2#高爐聯(lián)合泵站高爐常壓及高壓工業(yè)水進(jìn)行聯(lián)通改造

3.11#、2#高爐常壓供水系統(tǒng)方案

一、二聯(lián)合常壓水母管管徑DN700，需在工業(yè)水泵站北側(cè)出水干管帶壓開孔接管，然后出北墻，向上經(jīng)工業(yè)水機(jī)房房頂，在冷塔和高配之間空隙向南，然后沿泵站南墻向下，向南埋地鋪設(shè)，橫穿緯四西路，破路施工（建議不采取頂管工藝，費(fèi)用大）。向南沿一聯(lián)合泵站西墻和無閥過濾器間隙至一聯(lián)合泵站西南角，然后向東鋪設(shè)至一聯(lián)合常壓水干管接點，常壓水干管管徑DN700，亦需在泵站管溝內(nèi)帶壓開孔接管。

串接管道管徑DN500，按規(guī)定做好管道防腐防壓和保溫工作。高點設(shè)排氣閥，低點設(shè)泄水閥，中間管路安裝電動閘閥。

管道總長度250 m左右。施工完后，管道充水排氣，然后兩側(cè)帶壓接點處閥門關(guān)閉，事故需要時開啟。

常壓水接點示意如圖3。

圖3 常壓水接點示意圖

3.21#、2#高爐二三段高壓供水系統(tǒng)方案

二聯(lián)合高壓水母管管徑DN800，需在工業(yè)水泵站北墻外帶壓接點，然后向上經(jīng)工業(yè)水機(jī)房房頂，在冷塔和高配之間空隙向南，然后沿泵站南墻向下，向南埋地鋪設(shè)，橫穿緯四西路，破路施工（建議不采取頂管工藝，費(fèi)用大）。向南沿一聯(lián)合泵站西墻和無閥過濾器間隙至一聯(lián)合泵站西南角，然后向東鋪設(shè)至一聯(lián)合高壓水母管接點，高壓水母管管徑DN600，亦需在泵站南墻外帶壓開孔接管。

串接管道管徑及施工技術(shù)要求與常壓供水系統(tǒng)方案相同。

管道總長度250 m左右。施工完后，管道充水排氣，然后兩側(cè)帶壓接點處閥門關(guān)閉，事故需要時開啟。

高壓水接點示意如圖4。

圖4 高壓水接點示意圖

3.3 改造完成后事故狀態(tài)水量平衡方案

當(dāng)1#高爐或2#高爐單一某個供水聯(lián)合泵站出現(xiàn)全站停電或其他事故使得常壓及二三段高壓供水泵組都不能開啟時，將另一座高爐聯(lián)合泵站常壓、二三段高壓供水泵組完全開啟。

常壓供水系統(tǒng)冷卻循環(huán)水量1934 m3/h，兩組泵站總循環(huán)水量為3868 m3/h，水泵為350S125B水泵4臺，流量1100 m3/h，水泵揚(yáng)程96 m，功率500 kW，柴油機(jī)事故泵1臺，DN600管道雙進(jìn)雙出。當(dāng)單獨(dú)一座聯(lián)合泵站常壓供水系統(tǒng)開啟4臺供水水泵（仍有一臺柴油機(jī)泵備用）時，完全可以滿足兩組泵站總循環(huán)水量3868 m3/h的水量要求，特殊情況可以滿足兩組泵站總循環(huán)水量的70%（2708 m3/h）的事故水量要求。

二三段高壓供水系統(tǒng)冷卻循環(huán)水量量3250 m3/ h，，兩組泵站總循環(huán)水量為6500 m3/h，350S125水泵4臺，1260 m3/h，12 5m，710 kW，DN700管道.當(dāng)單獨(dú)一座聯(lián)合泵站高壓供水系統(tǒng)開啟4臺供水水泵時，可以滿足兩組泵站總循環(huán)水量的70%（4550 m3/ h）的事故水量要求。

因遷鋼1#高爐與2#高爐建設(shè)場地相鄰，兩座高爐聯(lián)合泵站中間只隔一條8 m寬的公路，單泵供應(yīng)另一泵站管損幾乎可以忽略不計。

4 結(jié)論與建議

高爐冷卻水循環(huán)系統(tǒng)水壓及循環(huán)水量的安全穩(wěn)定性對高爐生產(chǎn)及高爐使用壽命至關(guān)重要，將遷鋼1#、2#高爐聯(lián)合泵站高爐常壓及高壓工業(yè)水進(jìn)行聯(lián)通改造，對兩座高爐有非常積極的生產(chǎn)及安全意義。經(jīng)過遷鋼公司相關(guān)部門現(xiàn)場勘查、深入研究及對水壓水量認(rèn)真測算，綜合考慮，確定最終改造詳細(xì)方案。該項目于2011年已經(jīng)實施完畢，但對兩座高爐水系統(tǒng)聯(lián)通運(yùn)行的實際情況仍需要進(jìn)一步詳細(xì)研究，并結(jié)合生產(chǎn)實際情況進(jìn)一步改善優(yōu)化。

Cascade Connection of the Industrial Circulating Cooling Water System of Blast Furnaces at Qianan Steel

Hou Zhiguang
(The Energy Dept.of Shougang Qianan Steel,Qianan,Hebei 064404,China）

The operation state of cascade connection of the industrial circulating cooling watersystemsfortheNo.1andNo.2blastfurnacesofShougangQiananSteelwas investigated.A modification proposal was put forward and a cascade connection reformation program for the two cooling water systems was drawn up to improve the reliability of water supply on the one hand and obtain direct and indirect economic benefit on the other.

blast furnace;industrial cooling;circulating water;operating

TF085

B

1006-6764（2014）10-0064-04

2014-05-16

侯志廣（1981-），男，碩士研究生，給排水工程師，現(xiàn)從事供排水運(yùn)行管理技術(shù)工作。