高爐循環水穩定運行的研究與實踐

李承蘭，董 玉，孟 勇

（河北鋼鐵集團唐山分公司 河北 唐山 063000）

1 概述

本文論述了高爐循環水系統作為高爐系統的冷卻系統，是高爐穩定運行的一個重要保障。水系統運行的穩定情況，直接關乎高爐各種參數的控制。供水系統普遍存在一些不可避免的問題，如：在系統設備切換過程中，設備切換采用先啟后停的方式就會造成系統壓力、流量急劇升高，有可能造成管道破裂、閥門墊片損壞的漏水事故，如果設備切換采用先停后啟的方式，由于止回閥一般都有少量回水現象，如果出口閥門故障打開不及時或止回閥損壞致使回水量較大會造成系統壓力偏低的情況，直接影響到高爐的安全，特別是容易發生高爐爐缸及風口燒穿等重大惡性事故。高爐循環水系統采用一種穩壓裝置， 能夠避免此類問題的發生。

2 研究的主要內容

2.1 高爐風口、渣口大中小套開路冷卻系統供水正常在1.7MPa，設備倒停過程中系統壓力不低于1.0MPa，但設備倒停過程中瞬間壓力會降至0.8MPa，如有設備故障或是誤操作壓力還要低于0.8MPa，嚴重影響高爐安全生產。通過對設備工藝參數進行收集和統計，并查閱相關文件，參考目前國內一些高爐循環水穩壓實例進行比較進行數理分析，采用流體理論（介質在系統中阻力與流量、壓力的關系），提出每臺循環泵加裝一套系統保護裝置，實現循環水系統在運行過程中壓力、流量穩定及系統運行中排氣、設備互相切換時參數的穩定。

2.2 因為增加了系統保護裝置，因此改變啟停泵操作，修改工藝操作規程，并完善現有的維護規程，加強設備點檢。

2.3 對改造前后操作過程中系統各種數據進行歸納整理，進行比較，摸索調整，歸納出一套行之有效的工藝操作規程，并對崗位人員進行集中培訓，使之對新的操作規程、維護規程、工藝參數、工業系統調整等熟練掌握。

3 實施方案

3.1 系統方案簡介

利用設備停機機會，按要求對原有裝置進行改造、更換，旁通管道接入水泵出口管道，接入點選在出口各種控制閥門與水泵之間的位置。每條旁通管上都安裝一個手動閘閥，用于控制回流水大小。旁通管上的手動閘閥，通過控制開度，可以調整管網主管道的供水壓力和流量。切換水泵時，此裝置還可以實現平衡系統壓力、流量的作用，減少備用水泵的存氣量。

3.2 確立系統工藝改造圖1

圖1 中各部件名稱及作用：

（1）A泵出口耐震壓力表，作為A泵出口壓力的顯示。

（2）B泵出口耐震壓力表，作為B泵出口壓力的顯示。

（3）C泵出口耐震壓力表，作為C泵出口壓力的顯示。

（4）A泵出口微阻靜音止回閥，用于防止A泵停止運轉時系統水倒流。

（5）A泵出口電動閥門，用于控制A泵出口流量。

（6）A泵出口手動閘閥，A泵檢修應急閥門。

（7）A泵出口回流管電動調節閥，可用于調節A泵出口壓力和流量；

（8）B泵出口微阻靜音止回閥，用于防止B泵停止運轉時系統水倒流。

（9）B泵出口電動閥門，用于控制B泵出口流量。

（10）B泵出口手動閘閥，B泵檢修應急閥門。

（11）C泵出口微阻靜音止回閥，用于防止C泵停止運轉時系統水倒流。

（12）C泵出口電動閥門，用于控制C泵出口流量。

（13）C泵出口手動閘閥，C泵檢修應急閥門。

（14）C泵出口回流管電動調節閥，可用于調節C泵出口壓力和流量；

（15）系統主管道壓力表，作為主管道壓力的顯示。

（16）B泵出口回流管電動調節閥，可用于調節B泵出口壓力和流量。

3.3 改變起停泵操作，修改工藝操作規程

實例1：目前A泵、B泵運行，C泵備用，此時需要停止B泵，啟動C泵。保證系統壓力不能低于1.6MPa。需要進行如下操作

（1）打開C泵的回流水閥門（14），打開閥門后，啟動水泵。此時水泵出口壓力（3）要比系統壓力（15）低。

（2）調節C泵回流閥門（14），逐漸關閉，將C泵出口壓力（3）調至1.7MPa,停止操作。

（3）打開C泵的出口電動閥門（12）。

（4）C泵電動閥門打開后，逐漸打開B泵的回流水閥門（16），同時關閉C泵的回流閥門（14），此操作緩慢進行，注意觀察主管道壓力（15）、流量變化，隨著主管道壓力（15）流量變化（控制主管道壓力1.6 MPa≤P≤1.7MPa，），適量調整B泵和C泵的回流閥門（16、14）。調節至C泵回流水閥門全部關閉，B泵回流水閥門適度打開，停止調節。

（5）調節完成后，關閉B泵的出口電動閥門（9），停止B泵，關閉回流閥門（16）操作完成。

在整個操作規程中，系統主管道壓力（15）的波動在16.3MPa～17.3MPa之間波動，波動范圍能夠控制在10%。系統操作穩定可靠。三臺泵中的任何兩臺之間的倒停，可以此類推。

實例2：目前A泵、B泵運行，C泵備用，此時系統壓力1.7 MPa，我們需要對系統主管道壓力進行降壓降至1.6MPa。但不能停泵，此時我們可以進行如下操作：緩慢打開運行泵的回流電動調節閥——A泵回流管電動調節閥（7）或B泵回流管電動調節閥（16），觀察主管道壓力（15）降至1.6 MPa，停止水泵回流管閥門的操作，系統調壓結束。

此種調壓方式方便、快捷、穩定，避免了傳統利用出口閥門調節造成泵出口憋壓的現象。

實例3：目前A泵、B泵運行，C泵檢修，檢修完畢進行試車。可進行如下操作：確認C泵出口電動閥（12）處于關閉狀態，全部打開回流閥門（14），按下啟泵按鈕，確認檢修質量，確認后停C泵，關閉回流閥門（14）。避免了檢修質量不合格造成試泵過程中對系統產生不良影響。

4 效果驗證

4.1 實施前后系統壓力

高爐風口小套供水正常在1.7MPa。設備倒停過程中系統壓力不低于1.0MPa。實施前設備倒停過程中瞬間壓力會降至0.8MPa，如有設備故障或是誤操作壓力還要低于0.8MPa，供水系統壓力波動一般都在20～55%之間，很難控制。實施后通過此保護裝置的使用，可穩定供水系統壓力和流量、實現系統倒停泵壓力和流量的波動近乎消除，實現系統壓力波動控制在10%以內。

4.2 實施前后設備事故

經過統計2010年，循環水系統發生設備故障3次，造成事故2次，2011年發生設備故障2次，實施后2012年沒有發生過設備故障和事故。

5 結論

5.1 實現高爐風口供水系統的穩定運行，降低系統設備倒停過程中的系統壓力波動。倒停設備時系統壓力波動在10%以內（原系統壓力波動在20%～50%）

5.2 系統壓力調節時方便、快捷、穩定。避免了傳統利用出口閥門調節造成泵出口憋壓的現象。

5.3 檢修完畢可隨時進行試車驗收。避免了檢修質量不合格造成試泵過程中對系統產生不良影響且年增總效益1700萬元。