爐體冷卻供水系統(tǒng)水量控制方法

摘要：本文在分析了EAF電弧爐冷卻供水系統(tǒng)以及相關(guān)水處理系統(tǒng)中能耗的基礎(chǔ)上，重點研究了如何有效減少能耗的供水流量控制的方法。本文通過相關(guān)的研究說明，EAF電弧爐冷卻供水系統(tǒng)水量控制方法的重點是要保證高位水箱液位的基礎(chǔ)上，要盡量減少供水的溢流率。本文提出了一種新型的控制溢流與供水壓力的控制方法。采用本文提出的EAF電弧爐冷卻供水系統(tǒng)水量控制方法后，可以有效的降低供水系統(tǒng)的能耗。

關(guān)鍵詞：爐體冷卻供水系統(tǒng)；控制方法；節(jié)能

0 前言

目前我國的鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)能力達(dá)到了全球總產(chǎn)能的百分之五十左右，但是由于我國鋼鐵工業(yè)存在整體工藝落后的問題，我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)單位重量的鋼鐵制品所消耗的資源仍然與日本等國際上先進(jìn)的鋼鐵制造國家存在一定的差距。如何在保證我國鋼鐵產(chǎn)能的情況下，減少對資源的消耗已經(jīng)成為我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的一大問題。現(xiàn)階段，我國的EAF電弧爐生產(chǎn)線上已經(jīng)普遍采用了控制冷卻的方法，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示我國采用爐體冷卻技術(shù)的生產(chǎn)線已經(jīng)接近百分之八十。由于生產(chǎn)中耗費的冷卻水的用量占據(jù)了整個生產(chǎn)線總用量的一大部分，所以對生產(chǎn)中進(jìn)行有效的冷卻水控制可以大幅度減少整體的耗水?dāng)?shù)量。這對提高整個生產(chǎn)線的冷卻水的使用效率具有重要作用，從而在這一工作的基礎(chǔ)上，可以有效推進(jìn)鋼鐵工業(yè)的綠色制造技術(shù)的進(jìn)步。爐體冷卻供水系統(tǒng)水量控制方法與爐體冷卻供水系統(tǒng)的設(shè)備組成以及相應(yīng)的控制方法具有密切的聯(lián)系，所以本文針對相關(guān)冷卻設(shè)備進(jìn)行了詳細(xì)分析與研究。

1.爐體冷卻供水系統(tǒng)供水流量控制方式及能耗分析

EAF電弧爐冷卻供水系統(tǒng)水量控制系統(tǒng)包括了冷卻水的提升泵、過濾器反洗泵、過濾冷卻水提升泵等主要的幾大組成部分。其中冷卻水的供給泵主要是將相關(guān)工藝過程中所需要的水提升至冷卻塔進(jìn)行冷卻。而過濾器反洗泵是為了對過濾器進(jìn)行清潔。過濾冷卻水提升泵主要作用是將過濾后定的冷卻水提升至冷卻器，或者先提升至高位水箱后再到冷卻器中。爐體冷卻水供水控制系統(tǒng)如圖1所示。EAF電弧爐冷卻水供水系統(tǒng)的能源消耗主要包括以下幾個方面：冷卻水提升泵中電機所耗費的電力資源；反洗供水泵所消耗的能源；冷卻水增壓輸送電泵電機運行中所耗費的電力資源。但是最為主要的降低能源消耗的方法是提供爐體冷卻水供水系統(tǒng)的水資源的利用率。

早期的EAF電弧爐冷卻水供水控制系統(tǒng)是采用變頻調(diào)速水泵提供冷卻水，但是通過多年的實踐發(fā)現(xiàn)這種爐體冷卻水供水控制系統(tǒng)存在著許多問題。其中最為主要的問題就是由于該系統(tǒng)采用了水泵直供的方式是通過變頻進(jìn)行調(diào)節(jié)，并有水流檢測裝置進(jìn)行檢測。但是系統(tǒng)的用水量常常處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，供水的壓力難以保持在一個穩(wěn)定的數(shù)值上。而且由于采取這種控水系統(tǒng)需要較大的設(shè)備投資。

2.爐體冷卻供水系統(tǒng)水量控制方法研究

針對以上問題，現(xiàn)在很多EAF電弧爐冷卻水供水控制系統(tǒng)采用了高位水箱以及水塔作為儲藏冷卻水，并能夠有效的穩(wěn)定控水量。這種爐體冷卻水供水控制系統(tǒng)可以對冷卻過程中需要大量的冷卻水與水泵供水能力不足之間矛盾。這種供水控制系統(tǒng)可以在保證控水壓力穩(wěn)定的情況下，大量的減少控水系統(tǒng)水泵的投入資金。綜上所述，這種采用了高位水箱或者水塔的冷卻水控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。

高位水箱的供水有很多種不同的工作方式。主要包括工頻水泵、變頻水泵、工頻與變頻結(jié)合的水泵供水方式。這些供水以及控制方式對于控水系統(tǒng)消耗水量具有重要的影響。高位水箱是，衡量其節(jié)能能力的主要參考數(shù)據(jù)是其供水溢流率，溢流率是指溢流水量占冷卻水總量的比例，這一比例越高則其消耗的水量就越高。

一般高位水箱的供水流量的控制方式主要有變頻水泵供水、單一工頻水泵供水以及變頻水泵與工頻水泵供水結(jié)合的方式。

其中變頻水泵的供水調(diào)節(jié)方式如圖2所示。變頻水泵在冷卻過程中主要依據(jù)其液位的變化及時地提高其供水的能力，當(dāng)冷卻水流量減少時，變頻水泵通過穩(wěn)定的水流流量將所耗費的水補充進(jìn)來。其調(diào)節(jié)過程中會出現(xiàn)溢流的現(xiàn)象。

而在單一工頻泵供水的情況中，由于增加水流流量時的調(diào)節(jié)速度比較慢，其工頻水泵需要一定的啟動時間。所以當(dāng)需要供水時，不能及時的響應(yīng)，有可能造成高位水箱液位的巨大波動。為了避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，通常需要選擇以下兩種控制方式。

第一，采取最大供水量進(jìn)行供水。在這種工作方式下，高位水平將一直處于溢流的狀態(tài)下。

第二，根據(jù)生產(chǎn)計劃于生產(chǎn)規(guī)模，提前停止供水。當(dāng)生產(chǎn)需要供水量較大的情形下，應(yīng)該提前增加開啟水泵或者增加水泵閥門的開啟大小。當(dāng)生產(chǎn)需要較小供水量的情況下，可以適當(dāng)?shù)耐Ｖ归y門的工作以及減少水泵閥門的開啟大小。但是，在實際生產(chǎn)時，由于生產(chǎn)產(chǎn)品類型和規(guī)格頻繁變化，無論是依賴水泵出口調(diào)節(jié)閥門的調(diào)節(jié)還是通過不同流量工頻泵的起停組合調(diào)節(jié)都非常困難。

采用變頻水泵與工頻水泵結(jié)合的方式進(jìn)行水量控制可以有效的避免以上單一的水泵工作時的問題。在這種供水模式下，通過工頻水泵提供基礎(chǔ)水量，變頻水泵進(jìn)行水量調(diào)節(jié)，以期減少設(shè)備投資和降低冷卻所需的供水能耗。當(dāng)單泵工作時，采用變頻泵供水和調(diào)節(jié)；多泵工作時，采用一臺變頻泵調(diào)節(jié)，其余用工頻泵提供。但是根據(jù)實際情況，根據(jù)液位變化來自動啟動工頻泵并不可靠，最好能結(jié)合生產(chǎn)計劃和冷卻規(guī)程，提前準(zhǔn)備和啟動水泵，才能保證供水量和高位水箱液位。因此，在工頻水泵和變頻水泵混合供水模式下，依賴人工輔助的自動調(diào)節(jié)方法是比較實用的；另外，在生產(chǎn)計劃中需考慮各種控冷水量變動因素，避免控冷水量過大幅度的波動。

參考文獻(xiàn)

[1].韋亮，張飛虎. 關(guān)于電爐鐵水熱裝問題的探討[J]. 鋼鐵技術(shù). 2007（01）

[2].孫彥輝，溫德松，姜桂連，李士琦. 電弧爐煉鋼綜合節(jié)能技術(shù)工業(yè)試驗[J]. 鋼鐵. 2006（04）

[3].張殿軍，梁世勇，吳紅廣. 豎式電弧爐節(jié)能降耗技術(shù)研究[J]. 中國冶金. 2005（12）

作者簡介：尹磊（1984-），男，安徽馬鞍山人，馬鞍山鋼鐵股份有限公司重型機械設(shè)備制造公司特鋼分廠設(shè)備員，研究方向：設(shè)備管理