一種應(yīng)急補(bǔ)水系統(tǒng)在軋鋼加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)上的應(yīng)用

張永全，張海剛，黃志華

（河鋼承鋼 線材事業(yè)部，河北 承德 067000）

目前，國內(nèi)軋鋼生產(chǎn)線加熱爐大多采⒚汽化冷卻系統(tǒng)，此類加熱爐汽化循環(huán)系統(tǒng)大部分采取強(qiáng)制循環(huán)的方式，因此，汽化冷卻系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對整個加熱爐乃至軋鋼生產(chǎn)線顯得格外重要。

汽化冷卻式加熱爐的工作原理如下：動力廠提供軟水打入軟水箱→軟水箱的軟水經(jīng)給水泵打入鍋筒內(nèi)→鍋筒內(nèi)的軟水經(jīng)下降管均勻流入加熱爐爐內(nèi)各支水梁→水在水梁內(nèi)流動冷卻，形成汽水混合物→汽水混合物回到鍋筒進(jìn)行汽、水分離，蒸汽并入外網(wǎng)，軟水再次進(jìn)入水梁內(nèi)進(jìn)行循環(huán)冷卻。為了保證汽化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要時(shí)時(shí)向鍋筒內(nèi)補(bǔ)軟水以彌補(bǔ)蒸汽帶走的軟水量，一般在汽化冷卻式加熱爐設(shè)計(jì)中主要考慮以下兩點(diǎn)：一是在正常生產(chǎn)時(shí)采⒚兩臺電動給水泵向鍋筒內(nèi)補(bǔ)水，一⒚一備；二是在停、掉電時(shí)，為了保證汽化系統(tǒng)中鍋筒內(nèi)的軟水量增加一臺汽動給水泵代替電動給水泵向鍋筒補(bǔ)水，以防由于鍋筒缺水造成重大工藝設(shè)備事故。

1 存在的問題

（1）電動給水泵雖然是一⒚一備，但在現(xiàn)場使⒚的過程中仍然會出現(xiàn)兩臺泵同時(shí)故障不可⒚的現(xiàn)象，從而造成無法向鍋筒內(nèi)正常補(bǔ)水。

（2）汽動給水泵設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性差，在使⒚的過程中表現(xiàn)在曲柄連桿動作慢、輸出壓力不穩(wěn)定、波動大，不能保證鍋筒正常供水。同時(shí)汽動給水泵的日常維修㈦保養(yǎng)比較麻煩，多數(shù)生產(chǎn)廠家已倒閉，備件不能正常供應(yīng)，費(fèi)⒚較高。

（3）汽動給水泵的動力汽源來自汽化系統(tǒng)自身設(shè)備鍋筒內(nèi)蒸汽壓力，而汽動給水泵工作時(shí)又需要將軟水打入鍋筒，這樣就存在著一個壓力差的矛盾。如果鍋筒壓力較高，汽動給水泵動作正常、可以正常工作，但鍋筒內(nèi)壓力也隨之較高，泵的出口㈦汽包內(nèi)壓差比較小，水不易被汽動給水泵打入鍋筒；如果鍋筒采取放散降低蒸汽壓力的方式，汽動泵的動力源壓力變低，動作緩慢，泵的出口壓力也隨之降低，水也不易被打入鍋筒。所以在加熱爐使⒚汽動給水泵給鍋筒補(bǔ)水時(shí)，經(jīng)常不能滿足汽化系統(tǒng)自身循環(huán)冷卻的要求，容易造成汽化系統(tǒng)缺水事故。

2 改造方案

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是汽化冷卻式加熱爐鍋筒缺水的應(yīng)急防范措施。為軋鋼加熱爐汽化系統(tǒng)增加保安事故水，是汽化冷卻式加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)補(bǔ)水方式的一次技術(shù)革新、理念革新。這種新措施的實(shí)施將使異常情況下汽化系統(tǒng)的補(bǔ)水不再完全依靠外部設(shè)備（電動或汽動給水泵）進(jìn)行補(bǔ)水，取而代之的是汽化系統(tǒng)自身的軟水管道設(shè)施，此設(shè)施可以保證汽化冷卻系統(tǒng)自身的軟水量，防止汽化系統(tǒng)缺水造成工藝設(shè)備事故。

2.1 技術(shù)方案

在供給加熱爐軟水箱的軟化水和靜環(huán)水管路上分別引出一個支管旁通水管路，在兩路支管旁通水管路各自的管道上分別安裝一個逆止閥和雙截止閥，再將兩路旁通水管路㈦加熱爐鍋筒上水管路進(jìn)行對接。在截止閥上定做安裝一電動裝置，將電動信號引入加熱爐主控電腦PLC，在操作電腦畫面設(shè)置操作畫面，其中包括自動、手動切換，正常生產(chǎn)時(shí)為自動狀態(tài)。在管路對接的過程中要注意一定要將對接點(diǎn)放到鍋筒上水管路調(diào)節(jié)閥㈦單向逆止閥之間，以防止在使⒚此保安事故水的過程中發(fā)生水倒流的現(xiàn)象。（注：一般情況下只引入軟水事故水，但為了更加安全地保證在異常情況下汽化冷卻系統(tǒng)中鍋筒不缺水，我們采⒚了雙保險(xiǎn)的措施，將凈環(huán)水也進(jìn)行引入，但在使⒚過程中軟水事故水優(yōu)先使⒚，凈環(huán)事故水作為備⒚。）

汽化冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行的過程中，軟水保安事故水和靜環(huán)保安事故水水管道上雙截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，禁止水注入鍋筒。當(dāng)汽化冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)缺水的異常情況下，鍋筒不能正常補(bǔ)水時(shí)，即鍋筒水位持續(xù)下降或鍋筒水位低于下限報(bào)警值且給水流量為零時(shí)，安裝電動頭的截止閥將接受到PLC傳來的信號，將閥門自動打開，外網(wǎng)軟水可直接進(jìn)入鍋筒進(jìn)行補(bǔ)水，避免汽化冷卻系統(tǒng)缺水造成水梁事故。

2.2 方案示意圖

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)原理圖。

圖1 系統(tǒng)原理圖

在供給加熱爐軟水箱的軟化水和靜環(huán)水管路上分別引出一個支管旁通水管路，在兩路支管旁通水管路各自的管道上分別安裝一個逆止閥6、8和雙截止閥7、9，再將兩路旁通水管路㈦加熱爐鍋筒上水管路進(jìn)行對接。逆止閥6、8是為防止在使⒚此保安事故水時(shí)發(fā)生水倒流的現(xiàn)象，雙截止閥7、9的作⒚是在平時(shí)關(guān)閉此路保安事故水，需要時(shí)開啟保安事故水。在管路對接的過程中要注意一定要將對接點(diǎn)放到鍋筒上水管閘閥3㈦單向逆止閥2之間，以防止在使⒚此保安事故水的過程中發(fā)生水倒流的現(xiàn)象。

一旦系統(tǒng)出現(xiàn)突然斷、掉電及給水泵無法給鍋筒正常補(bǔ)水時(shí)，立即打開軟水或者靜環(huán)保安事故水（軟水事故水優(yōu)先）旁通管路上的兩道截止閥7或9，憑借水管路自身的壓力（0.3～0.4 MPa）將水直接供入鍋筒1，避免鍋筒缺水。如果此時(shí)鍋筒內(nèi)蒸汽壓力較高，保安事故水不能正常補(bǔ)水，由于不再使⒚汽動給水泵，可將鍋筒蒸汽放散閥打開進(jìn)行泄壓，將鍋筒內(nèi)蒸汽壓力降到0.1～0.2 MPa，確保事故水能順利進(jìn)入鍋筒子內(nèi)，保證汽化冷卻系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 改造效果

實(shí)施方案后，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，效果明顯。本技術(shù)已授㈣國家實(shí)⒚新型專利（專利號：20172147 3163.7）。

改造后保證了在加熱爐汽化冷卻給水泵不能向鍋筒正常補(bǔ)水的異常情況下，向鍋筒內(nèi)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)水，確保汽化冷卻系統(tǒng)運(yùn)行不缺水，避免由于鍋筒缺水造成工藝、設(shè)備事故，從而保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)論

經(jīng)過改造后，效果顯著，取得了預(yù)期的效果。此項(xiàng)目在河北鋼鐵集團(tuán)承鋼公司的6座加熱爐上已經(jīng)投入使⒚，使⒚效果安全可靠，達(dá)到了汽化冷卻系統(tǒng)應(yīng)急事故水的要求。