備用線供水在高爐水系統中的運用

蔡 飛，李曉春，趙曉君，曹炳發

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山 114002）

前言

高爐本體冷卻水主要冷卻以下部位：風口小套，爐體冷卻壁和冷卻板，爐基水冷管，風口二套，熱風爐各閥，齒輪箱等。這些部位由4 個泵站的循環水泵連續運行，冷卻水不停循環，泵站冷卻設施保證冷卻水入口設計溫度以下。

1 高爐本體冷卻水及泵站概述

給某高爐本體供冷卻水的泵站及冷卻的設備如下，高爐除鹽水循環系統工藝圖見圖1。

圖1 高爐除鹽水循環系統工藝簡圖

凈環泵站，水壓力1.6 MPa 水循環系統，專門供風口小套循環冷卻水。水壓力0.7 MPa 水系統，供冷卻水給如下部位：沖渣水泵軸承、熱風爐熱電偶、助燃風機軸瓦、煤氣下水槽水封等。

除鹽水閉路循環［1］泵站Ⅱ系統，供水給高爐本體部分，專門提供風口以上冷卻壁和冷卻板循環冷卻水。爐缸水泵站的二次冷卻水與除鹽水閉路循環換熱降溫。

除鹽水閉路循環泵站Ⅰ系統，供水給高爐部分本體和熱風爐各閥，專門提供熱風爐各閥及爐基水冷管和風口二套等循環冷卻水。

爐缸除鹽水水泵站，專門提供風口及以下冷卻壁循環冷卻水。爐缸水泵站的二次冷卻水與爐缸除鹽水閉路循環換熱降溫。

爐頂水冷站，專門提供爐頂傳動齒輪箱循環冷卻水。提升泵站提供水冷站二次冷卻水。

2 循環水工藝簡介

除鹽水閉路循環系統：循環泵高速旋轉，水加壓后經過水管道分配到高爐冷卻壁和銅冷卻板等部位。在用水點的最高處經過脫氣罐脫汽，自動反沖洗過濾器過濾，蒸發式空冷器或者板式換熱器換熱冷卻，回到水泵吸入口。為了保證管路及冷卻設備達到一代爐齡，還設置了加藥裝置。

二次冷卻水循環系統：水泵從地下水池抽水，加壓經過板式換熱器或者蒸發式空冷器，換熱后回水到冷卻塔降溫，最后回到地下水池繼續循環。

3 高爐本體冷卻水補水方案

3.1 制水系統備用線供水

從給水廠來的新水，經過機械過濾器過濾，陽床去除陽離子，除二氧化碳器去除二氧化碳，進入中間水箱，中間水泵從中間水箱吸水，加壓后經過陰床去除陰離子，制成的除鹽水貯存在除鹽水箱內，以備除鹽水閉路循環缺水的時候補充。

考慮到中間水泵的最大流量和除鹽水箱儲存水供水時間，為了防止除鹽水閉路循環系統管路設備出現漏水而無法滿足補水量的要求，從給水廠來的新水管道上另接一條管道，安裝上1臺閥門，直接進入除鹽水箱內，該管路出水口進入除鹽水箱上方的位置要方便觀察出水。

3.2 補水泵供水方案

除鹽水閉路循環泵站，供水給高爐部分本體和熱風爐各閥這兩個系統，管道工藝見圖2。兩個系統共4 臺補水泵入口全部并聯，出口處兩個系統各自分開。如果將2個系統水泵出口處用聯絡閥門連接，平時正常運行時候隔離開，異常時候打開該聯絡閥門，實現4 臺水泵出口全部并聯。需要注意的是，正常運行情況下，聯絡閥門關閉并確保嚴密。故障狀態下，假定高爐2臺補水泵出現故障，需要采用熱風爐補水泵向高爐氮壓罐內補水，首先觀察熱風爐氮壓罐內水位，確保水位處在上限。首先將去熱風爐氮壓罐管路上閥門關閉，防止這兩個除鹽水循環系統水互相串通，然后開啟聯絡閥門。電源操作箱上將按鈕倒換至手動，采用手動方法啟動水泵，用時間計算補水泵運行時間，或者另外一人觀察氮壓罐水位，補水到氮壓罐水位上限，補水完畢停泵。故障處理完畢，各閥門恢復原狀態。

圖2 高爐除鹽水循環系統制水與補水備用線工藝簡圖

3.3 除鹽水閉路循環備用線供水方案

在除鹽水閉路循環系統中，補水泵達不到補水量的情況下，需要其它備用線向該系統補充水，除鹽水閉路循環泵站內，從給水廠來的新水，增加閥門連接到循環水泵的入口前管道上，只要壓力大于循環水泵的入口壓力即可。

為了確保閉路循環系統供水安全，從給水廠來的新水以及給水廠來的凈環水，這兩路來水在泵站內入室后匯入同一條管道，合并入同一條管道前，分別安裝閥門進行隔離確保來水互不相混。

4 高爐爐缸除鹽水水泵站補水方案

4.1 爐缸除鹽水閉路循環補水方案

除鹽水閉路循環泵站制水系統所制得除鹽水貯存在2 個除鹽水箱內，爐缸循環水泵站內不再設置制水系統，利用除鹽水閉路循環泵站和爐缸除鹽水泵站的地勢高差，接一條DN100 管道從閉路除鹽水箱送水到爐缸泵站補水箱內。

為了保證爐缸除鹽水循環水大量漏水而補充的除鹽水不足，從給水廠來的新水管道上拉一條管道，直接與氮壓罐相連，以備急需所用，同時安裝閥門保證水互不相串。

4.2 除鹽水閉路循環二次冷卻水供水措施

爐缸水泵站蒸發式空冷器二次冷卻水有三臺水泵，2 臺工作1 臺備用，根據所需用水量運行水泵數量，送至蒸發式空冷器噴嘴，噴淋后吸收熱量的水，靠重力回流至地下水池。

高爐除鹽水閉路循環系統蒸發式空冷器補水是新水，來自給水廠，與高爐除鹽水泵站的制水系統新水，兩者通過DN150 共同管路輸送，為了保證供水安全，同樣由給水廠的凈環水作為備用線。

爐缸水泵站二次冷卻水補水同樣是新水，來自給水廠，在同一管道上不同位置取兩點向地下水池供水。

5 高爐水冷站補水方案

水冷齒輪箱水循環系統工藝簡圖見圖3。S-杯相當于敞口水箱（水源），水冷站［2］內水泵將水負壓抽吸，經過板式換熱器交換熱量，將齒輪箱傳來的熱量交換給提升泵站水循環系統，降低溫度的水，再送到齒輪箱S-杯內。

從高爐除鹽水閉路循環系統回水管路上，另接一條水管，如圖3 中①點，通過氣動閥門，完成水冷站循環系統補水。在S-杯內設有水位計，通過設置上下限水位與補水氣動閥聯鎖，保證循環系統不缺水并維持在正常水位區間內。

為了保證水冷站用水安全，補水管道如圖3 中①點，同時與提升泵站來水管道如圖3中③點連接，防止除鹽水不足時，可以倒換為新水補水。也可以將風口小套的高壓凈環水如圖3中②點與提升泵站來水管道連接，保證提升泵站水泵故障時，繼續給水冷站提供二次冷卻水和補水。

圖3 水冷齒輪箱水循環系統工藝簡圖

6 高爐本體和熱風爐備用水線方案

6.1 檢查冷卻壁或者冷卻板漏水

冷卻壁漏水［3］可能會沿著爐殼向下流，觀察爐殼外部，如果有水痕，大致先確定一個范圍為重點區域。生產過程中，采用關水點煤氣火法確認，此時用火點三通旋塞閥出口，如果出口產生煤氣火焰，可以確定冷卻壁或者冷卻板內管道破損，根據煤氣火焰大小斷定破損大小。

當點火無法確認具體冷卻壁位置時候，因為冷卻壁或者冷卻板一般采用自下而上串聯連接，對懷疑破損的冷卻壁或者冷卻板，如從風口上面冷卻壁到最頂上冷卻壁的4 根水管或者其中的任一、若干水管，關閉進出水閥門，停水的管道改用凈環水繼續冷卻，如果破損發生在該部分管道，由于閉路除鹽水的停用，補水將恢復正常，反之則繼續改其它冷卻壁冷卻水為凈環水。對確認的每一串管道繼續縮小范圍檢查，直到檢查出具體的那一塊冷卻壁那一根水管。其它位置冷卻壁可以改回閉路除鹽水繼續冷卻，破損的冷卻壁水管通凈環水后，還要注意減少凈環水的壓力及水量，防止大量水進入高爐內或者水沿著爐皮內外向下流淌。

6.2 高爐及熱風爐改水方案

為了保證高爐除鹽水閉路循環系統在高爐本體不大量漏水造成補水系統異常，在高爐本體設置專門給冷卻壁改水的凈環水管路和水包，可以從風口小套高壓凈環水取水，也可以從其它凈環水管道取水。水包上設置多個閥門和管件接頭，方便改水和取水。

同樣，在熱風爐各閥的除鹽水冷卻水包位置，設置凈環水管路和水包，包括排水管路，在熱風爐各閥漏水或者除鹽水循環系統故障時，改用凈環水冷卻。

當除鹽水閉路循環系統補水無法保證時，也可以將凈環水向除鹽水閉路循環系統緊急供水，維持循環系統循環安全。

7 結論及建議

在使用各種不同水質的水時要注意以下幾個方面：

（1）采取可靠措施保證兩者之間相互不串水。

（2）高水壓向低水壓管路供水時候，注意低壓管路的設計壓力。緊急供水時候，通過閥門開啟度來控制閥后出水壓力，保證水出口暢通后，再開閥通水。

（3）倒水的時候，需要關閉的閥門要關閉嚴密。

設置緊急備用線，可以解決非正常情況下緊急用水，采用兩條或者多條管路補水和供水，各循環系統運行安全性更可靠，高爐生產連續運行得以本質安全保障，高爐穩定順行，高產量低能耗。