高爐煉鐵冷卻水系統(tǒng)故障應(yīng)急措施

蔡 飛 趙曉軍 李恒旭

作者通聯(lián)：遼寧鞍山鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠高爐點(diǎn)檢作業(yè)區(qū) 遼寧鞍山市 114031

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一、概述

高爐冷卻水系統(tǒng)主要作用是給各種冷卻設(shè)備提供水，保證冷卻設(shè)備的熱流強(qiáng)度控制在所能承受范圍之內(nèi)。高爐冷卻水系統(tǒng)包括：高爐本體冷卻水系統(tǒng)，齒輪箱冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，風(fēng)口小套等工業(yè)高壓凈環(huán)水循環(huán)系統(tǒng)，液壓站等低壓工業(yè)凈環(huán)水系統(tǒng)?？紤]到冷卻水系統(tǒng)生產(chǎn)過程中的缺憾，增加相應(yīng)設(shè)備和管路，對(duì)崗位加強(qiáng)管理，對(duì)工藝加深理解，增強(qiáng)對(duì)事故的應(yīng)急處理能力。

二、齒輪箱冷卻水循環(huán)系統(tǒng)工藝流程及應(yīng)急措施

1.齒輪箱冷卻水循環(huán)系統(tǒng)工藝流程

齒輪箱冷卻水循環(huán)系統(tǒng)工藝流程中，給水廠供給的工業(yè)新水由浮球閥控制水位，自動(dòng)補(bǔ)水，進(jìn)入水箱，由提升泵站水泵加壓，打到爐頂水冷站，經(jīng)過過濾器過濾后，一路進(jìn)入接受罐(煤氣均壓罐)，平時(shí)對(duì)齒輪箱冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水(首次使用的齒輪箱循環(huán)水也由此路水供給)。另外一路水經(jīng)過過濾器過濾后供給板式換熱器，與齒輪箱循環(huán)冷卻水進(jìn)行熱交換，進(jìn)水溫度控制在40℃以下的前提下，保持齒輪箱循環(huán)系統(tǒng)水溫＜50℃。接受罐相當(dāng)于水箱(水源)，水泵將接受罐內(nèi)的水加壓，首先經(jīng)過自動(dòng)反沖洗過濾器進(jìn)行過濾，然后進(jìn)入板式換熱器，將齒輪箱傳來的熱量交換給提升泵站水系統(tǒng)，在板式換熱器內(nèi)完成熱量交換，降低齒輪箱冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)水溫度，最終將冷卻水送到上水槽，再由上水槽自上而下流經(jīng)下部8塊水冷卻板的水管中，最后經(jīng)下水槽回水到接受罐。為實(shí)現(xiàn)冷卻水從上水槽到接受罐之水的回流，上下水槽之間、下水槽與接受罐之間有管道連接，保證三者上部空間所充氣體壓力達(dá)到動(dòng)態(tài)相等，從而達(dá)到水冷齒輪箱的水自動(dòng)流回接受罐的目的。為保證上水槽不發(fā)生向高爐內(nèi)漏水，上下水槽之間有溢流管，上水槽水位過高，水自動(dòng)溢流到下水槽。

2.利用現(xiàn)有設(shè)備提高應(yīng)急能力措施

（1）齒輪箱所供冷卻水完全斷水情況下，經(jīng)DN65管路通入齒輪箱內(nèi)的氮?dú)饧巴瑫r(shí)開啟事故氮?dú)忾y門經(jīng)過DN100管路通入的氮?dú)饬?，可以保證齒輪箱至少4h連續(xù)工作，最大可以達(dá)到12h。由于齒輪箱的溫度受頂溫的影響，因此氮?dú)獾拿芊?、吹掃、冷卻作用時(shí)間會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，齒輪箱的有效工作時(shí)間會(huì)隨之變化，因此處理故障的時(shí)間要以齒輪箱的實(shí)際溫度曲線為依據(jù)，并保留一定的節(jié)余時(shí)間，以便對(duì)故障進(jìn)行快速處理。

（2）提升水泵斷水情況下，為確保齒輪箱水冷系統(tǒng)熱交換和補(bǔ)水順利進(jìn)行，可以關(guān)閉水冷站內(nèi)的提升泵閥門，采用風(fēng)口高壓管線供水。冬季氣溫低，管路內(nèi)的存水容易凍結(jié)，需要將上部進(jìn)氣閥門和提升泵站內(nèi)的放水閥門開啟，放凈管道內(nèi)的存水，防止提升泵站至水冷站的管路凍裂。

（3）水冷站循環(huán)泵斷水情況下，為確保齒輪箱水冷系統(tǒng)熱交換的順利進(jìn)行，開啟補(bǔ)水管道上與齒輪箱水系統(tǒng)的連接閥門，直接補(bǔ)水至上水槽進(jìn)行水冷卻。由于水向接受罐內(nèi)連續(xù)補(bǔ)充，罐內(nèi)水位持續(xù)升高，在故障排除期間，定期向外排水，但是要防止罐內(nèi)水被排空，均壓氮?dú)怆S之排出，通風(fēng)不良位置要防止氮?dú)庵舷?，發(fā)生人身傷亡事故。

三、高爐除鹽（軟）水閉路循環(huán)系統(tǒng)存在缺憾及應(yīng)急措施

1.新1#高爐蒸發(fā)式空冷器存在缺憾

新1#高爐建成投產(chǎn)，蒸發(fā)式空冷器運(yùn)行狀況一直良好，隨著設(shè)備的運(yùn)行，光管管束外表面結(jié)垢問題日益凸現(xiàn)，冷卻效果隨之變差，加上爐塵、燒結(jié)灰塵等進(jìn)入噴淋水中，管束上方的噴淋水管堵塞，噴嘴無法噴下水。加上設(shè)計(jì)方面的原因，疏通花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，給設(shè)備維護(hù)及管理帶來極大麻煩。北方天氣轉(zhuǎn)冷后，蒸發(fā)式空冷器風(fēng)機(jī)上方的水蒸氣彌漫，能見度低，給維修帶來安全隱患。

2.蒸發(fā)式空冷器應(yīng)急措施

（1）用高壓水槍出口的高壓水對(duì)管束進(jìn)行清洗，處理掉附著在管束上面的水垢，恢復(fù)原有的冷卻效果。

（2）增加蒸發(fā)式空冷器臺(tái)數(shù)。由于空間位置影響，生產(chǎn)期間無法增加，但可以有效利用現(xiàn)有設(shè)備，來控制高爐循環(huán)水溫。

高爐正常生產(chǎn)狀態(tài)下，除鹽水閉路循環(huán)Ⅱ系統(tǒng)（高爐循環(huán)水）9臺(tái)蒸發(fā)式空冷器風(fēng)機(jī)和噴淋水泵滿負(fù)荷運(yùn)行，去高爐水溫度基本控制在40～45℃。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，Ⅰ系統(tǒng)（熱風(fēng)爐循環(huán)水）水溫度一直維持在40℃以下，即使夏季，3臺(tái)蒸發(fā)式空冷器僅運(yùn)行2臺(tái)，便可滿足生產(chǎn)需要?？紤]把熱風(fēng)爐循環(huán)水系統(tǒng)其中靠近高爐循環(huán)水系統(tǒng)的1臺(tái)蒸發(fā)式空冷器，增加閥門及管道，可以隨時(shí)切斷任意一水系統(tǒng)的水，冷卻另外一水系統(tǒng)，以互為備用。增加1臺(tái)蒸發(fā)式空冷器后，高爐正常生產(chǎn)，溫度控制在35～40℃，即使進(jìn)入7月后，天氣炎熱，Ⅱ系統(tǒng)高爐循環(huán)水溫度一直有效控制在35～40℃，減少了補(bǔ)充新水量。

3.蒸發(fā)式空冷器改造需要解決的難題

（1）生產(chǎn)運(yùn)行期間增加管道和閥門。有壓力作用下，在DN600和DN900主管道上增加管道和閥門。先將DN300管道和法蘭在主管道上焊接完畢，閘閥安裝在所焊接的管道上，墊片位置正確，所有螺栓緊固。鉆機(jī)在閥門上裝好，密封正常后，開啟閥門到最大位置，保證鉆機(jī)在主管道上所開的孔徑最大，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆機(jī)，在主管道開孔后，退出鉆頭，關(guān)閉閥門，鉆機(jī)拆卸下來即可，其他管道和閥門的連接，可在正常情況下進(jìn)行。

（2）熱風(fēng)爐水系統(tǒng)減少了水管道管徑，循環(huán)水流量減少，在保證控制溫度的前提下，開啟來水與回水連接閥門，調(diào)節(jié)流量，達(dá)到原來供水量。利用高爐大修機(jī)會(huì)，把管束蒸發(fā)式空冷器更換為板式蒸發(fā)式空冷器，同時(shí)在原臺(tái)數(shù)基礎(chǔ)上再增加2臺(tái)，新更換的板式蒸發(fā)式空冷器，可以不再拆卸風(fēng)機(jī)，直接停機(jī)后進(jìn)入風(fēng)機(jī)下方，更換噴嘴，對(duì)垂直板的孔徑進(jìn)行清洗，方便了維護(hù)，同時(shí)維護(hù)人員工作量大大減少。

四、高爐、熱風(fēng)爐除鹽（軟）水閉路補(bǔ)水系統(tǒng)存在缺憾及應(yīng)急措施

高爐、熱風(fēng)爐兩個(gè)水系統(tǒng)中，原來用2臺(tái)補(bǔ)水泵作為一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)的2臺(tái)泵同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)，就不好處理。為此，將兩個(gè)系統(tǒng)的4臺(tái)水泵并聯(lián)，出口管道中間位置增加連接閥門。正常情況下，連接閥門關(guān)閉。事故狀態(tài)下，假定高爐補(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，確保水位處在上限。首先將去熱風(fēng)爐氮壓罐管路上的閥門關(guān)閉，防止兩系統(tǒng)水串通，然后開啟連接閥門，操作箱上采用手動(dòng)啟動(dòng)水泵，補(bǔ)水到氮壓罐水位上限，補(bǔ)水完畢停泵。

故障處理時(shí)間受故障前補(bǔ)水時(shí)間間隔限制，同時(shí)水系統(tǒng)突發(fā)大量漏水，補(bǔ)水頻繁，會(huì)極大影響補(bǔ)水時(shí)間間隔，氮壓罐內(nèi)水位一般在2m以上，可以大大延長(zhǎng)補(bǔ)水時(shí)間。如果故障發(fā)生在夜間，由于夜間查找、作業(yè)難度較大，故障排除時(shí)間會(huì)相對(duì)較長(zhǎng)，補(bǔ)水泵并聯(lián)會(huì)顯得非常必要。

制水過程故障或高爐突發(fā)事故造成大量漏水，除鹽水制水量無法滿足繼續(xù)供水，為確保供水安全，采用工業(yè)新水直接替代除鹽水。故障排除后，在管道的最低點(diǎn)及其他排污點(diǎn)進(jìn)行排污，同時(shí)加藥處理?？稍谛滤艿郎现苯蛹茉O(shè)一條旁通管道直接進(jìn)入除鹽水箱，以備緊急使用。正常情況下，關(guān)閉旁通管路上的閥門，使用除鹽水，事故狀態(tài)下直接使用新水進(jìn)行補(bǔ)水。

五、自清洗過濾器工業(yè)凈環(huán)水循環(huán)系統(tǒng)及應(yīng)急措施

自動(dòng)反沖洗水過濾器罐體內(nèi)的橫隔板將其內(nèi)腔分為濁水腔和清水腔，橫隔板上安裝內(nèi)外兩環(huán)、多根過濾柱（過濾柱為不銹鋼絲的多棱結(jié)構(gòu)，堅(jiān)固耐用，過濾精度根據(jù)過濾水質(zhì)要求而數(shù)值各不相同）。給水廠凈環(huán)泵站循環(huán)泵送來的凈環(huán)水經(jīng)入口進(jìn)入濁水腔，又經(jīng)隔板孔進(jìn)入過濾柱的內(nèi)腔。大于過濾柱縫隙的雜質(zhì)被截留，清水穿過縫隙到達(dá)清水腔。所有過濾柱濾過的水在清水腔內(nèi)匯合，由出口輸出。

當(dāng)雜質(zhì)在過濾柱內(nèi)積累到一定厚度時(shí)，會(huì)使?jié)崴慌c清水腔產(chǎn)生壓力差。隨著雜物增加，將使過濾水量減少，過濾壓差增大。當(dāng)壓差達(dá)到一定值時(shí)，出水口壓力降低，接在進(jìn)出水管之間的壓差計(jì)開始工作，發(fā)出命令，使電動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)工作，同時(shí)，排污閥門延遲一段時(shí)間后自動(dòng)開啟，當(dāng)排污吸盤轉(zhuǎn)至濾柱入水口下方，過濾后的壓力水以過濾時(shí)的反方向沖刷濾柱空隙，將阻掛在濾孔入口處的雜物經(jīng)排污吸盤及排污管，排到罐體外的污水井內(nèi)。這樣依次對(duì)濾柱進(jìn)行清洗，過濾過程卻不中斷，直至完成各個(gè)濾柱的排污動(dòng)作，雜質(zhì)沖洗干凈后，排污閥門自動(dòng)關(guān)閉。

過濾柱內(nèi)雜物淤積時(shí)且在內(nèi)外環(huán)自動(dòng)逐根排污失效的情況下，先將其中一臺(tái)自動(dòng)反沖洗水過濾器入口的電動(dòng)閥門緩慢關(guān)閉，同時(shí)注意觀察自動(dòng)反沖洗水過濾器前后壓力表數(shù)值的變化，如果數(shù)值變化不大，仍能滿足生產(chǎn)需要，不影響正常供水，可以關(guān)閉該自動(dòng)反沖洗水過濾器出口閥門，檢修自動(dòng)反沖洗水過濾器。如果不能滿足生產(chǎn)需要，就不能關(guān)閉前后閥門進(jìn)行檢修。改換另外一臺(tái)自動(dòng)反沖洗水過濾器進(jìn)行試驗(yàn)，決定是否關(guān)閉閥門進(jìn)行檢修。關(guān)閉入口閥門后，把罐體底部手動(dòng)排污閥門打開，出口閥門連續(xù)進(jìn)行開關(guān)幾次，利用水的沖擊，把過濾柱內(nèi)雜物沖洗下來，從罐體底部排污管道排出，直到壓差滿足生產(chǎn)需要，然后采用相同方法對(duì)另外一臺(tái)進(jìn)行沖擊式清洗，直到滿足生產(chǎn)需要。采用此方法，可全部清洗或除了排污吸盤正好對(duì)著的兩根過濾柱外的其他全部清洗，但此時(shí)不能連續(xù)供水。