汽化冷却系统在步进梁式加热炉上的节能改造

李敬 高建舟 张天胜,2 刘庆

(1.安阳钢铁股份有限公司; 2.河北大学)

汽化冷却系统在步进梁式加热炉上的节能改造

李敬1高建舟1张天胜1,2刘庆1

(1.安阳钢铁股份有限公司; 2.河北大学)

介绍了安钢 1780 mm热连轧步进梁式加热炉汽化冷却控制系统在生产中的进一步优化情况和在生产中的相关节能降耗措施。

步进梁式加热炉 汽化冷却装置 节能降耗

0 前言

汽化冷却是国内加热炉上普遍采用的一种冷却工艺技术,它不仅可以提高炉内水冷件的使用寿命,而且产生的蒸汽也可以回收利用,是轧钢工序能耗中的一项“负能耗”指标。安钢 1780 mm热连轧生产线上的三座步进梁式加热炉内的水梁和立柱全部采用汽化冷却。下面笔者就该系统在生产使用过程中暴露出的一些问题,以及采取的相关的措施作一介绍。通过优化冷却系统,到达了节能减排的目的。

1 汽化冷却系统的构成及工艺流程

汽化冷却系统由汽水循环回路系统、给水除氧系统、蒸汽系统、排汽系统、排污系统、加药系统、取样冷却系统组成,其中给水除氧系统为三座加热炉共用。冷却介质是公司动力厂供应的软水。冷却工艺流程为:软水→软水箱→软水泵→除氧器→给水泵→汽包→下降管→热力循环泵→分配联箱→(固定梁)→进口步进装置→活动梁→出口步进装置→上升管→汽包→蒸汽分离送入厂区管网。

2 存在问题及分析

2.1 汽包水位三冲量控制不易实现

汽包是汽化冷却系统中的核心设备,主要作用是对进入其内部的汽水混合物进行汽水分离,产生大量的蒸汽,维持炉内水梁、立柱的软水使用量[1]。可见汽包的水位控制是关键。为了有效防止汽包虚假水位的产生,采用了以汽包产生的蒸汽流量为前馈信号,以汽包水位为主参数、给水流量为副参数的前馈加串级反馈的三冲量自动控制,如图 1所示。

图1 放散管道及调节阀组加装示意图

在汽包的放散管路上原先设计有一个蒸汽压力调节阀 T,该阀的开闭只和汽包设定的压力值有关,打开后容易造成虚假水位的产生,并且放散量也无法得知。最初根据这一情况是在汽包主蒸汽外送管路调压阀后和放散管路压力调压阀后加一连接管路(A-B)并在上面安装了一个手动蝶阀。A-B管路的主要作用是需要蒸汽放散时将 F阀打开,用主蒸汽管路进行放散,可以通过主蒸汽管路上的流量孔板知道放散的流量,以此得到三冲量中的蒸汽量。但这种方法只适用在蒸汽全部放散或全部外供时,如果从汽包出来的蒸汽不能全部外供或放散,而是一部分外供一部分放散掉,那么随着汽包内的蒸汽负荷变化三冲量水位调节就无法真正实现。分析原因是当外供蒸汽量变化时,A-B管路上的手动蝶阀无法自动调节放散量,多余的蒸汽会使汽包压力升高,汽包内的水位波动,虚假水位频繁产生,三冲量控制失效,严重影响汽包的正常供水和蒸汽外供。

2.2 集中给水系统无法在线检修

1780 mm热连轧三座加热炉的汽化冷却给水系统采用的是集中给水方式,共设有 4台电动给水泵和 1台柴油应急给水泵。正常生产中两座炉子只开1～2台泵就可以满足汽包的供水要求。在生产初期由于操作不当,造成其中 2台泵的出口阀和管道之间的焊缝被震裂软水外漏,所幸泄漏量较小,并且由于生产调试时间紧张,没能及时停车处理,之后才利用检修时间将这些焊缝修补完整。如果裂缝较大,软水泄漏严重就必须立即停炉,那就会给生产造成很大的损失。集中给水系统牵扯到三座加热炉的软水供应情况,无法在线检修是该系统的致命弱点。

2.3 排污扩容器冷却水消耗量大

排污扩容器是汽化冷却排污系统中的一个关键设备。主要作用是对汽包和炉底水梁排出来的污水进行降压、降温,将污水降温到 40℃以后再进行排放。扩容器上设计有冷却水接口,在每次排污时要先打开冷却水,然后再进行排污。汽包和水梁、立柱底部的排放时间一般很短只有几十秒钟,排出大量的污水中很大一部分是冷却水;这不仅浪费了大量的生产用水成本而且增加了排污泵的工作负荷。

3 改造方案及实施

针对上述存在的问题,结合现场实际情况和参考设备设计参数,制定如下改造方案并现场实施:

3.1 优化蒸汽自动调节系统

在A-B管路上再加装一个旁通管路及一套压力调节阀组。如图 1中所示的 C-D管路和 FZ阀组,这样当蒸汽不能全部外供和放散时就可以将 FZ阀组中的压力调节阀设定到一定的压力,来分配放散量稳定汽包的水位,而 A-B管路上的M阀可以在蒸汽需要全部放散时使用,也可以临时作为 FZ阀组的旁通阀使用。解决蒸汽量变化时,精确控制汽包水位波动问题。

3.2 改进供水管路

为了实现集中给水系统在线检修的目的,将原设计的单母管供水改成了双母管供水。具体方案是再增加一套泵的进、出口母管路,并在这两套管路上加装 6个手动硬密封蝶阀,如图 2所示。

由图 2可以看出,6个阀两套母管将 4台泵分成两组 :F3(常开 )、F1(常开 )、F4(常开 )、F5(常开 )和 1#、2#给水泵为一组;F2(常开 )、F1(常开 )、F5(常开 )、F6(常关 )和 3#、4#给水泵为一组。当 1#、2#泵或其支管出现问题时,只要将 F3、F1、F4、F5阀门关闭,打开 F6阀,就可以使用 3#、4#给水泵向汽包供水。由此可实现汽化冷却给水系统在线检修的目的。同样,当 3#、4#或其支管路出现问题时采用倒阀的方法也可以进行在线检修。3.2 配置门形联通器

图2 加热炉集中给水双母管改造图

在排污扩容器冷却水使用量较大的问题上,在原扩容器的底部排放管路上增加一个门形旁通,位置加在底部排污管手动蝶阀的上方。如图 3所示。

图3 排污器连通管安装示意图

由图 3可以看出,门形旁通和排污扩容器的内部形成一个联通器,每次排污时排污管上的手动阀门不需要再打开,而是通过门形旁通来排。停止排污后扩容器和排污管路内就总会存有一定的污水,等到再次排污时这部分存水就完全可以起到联通器密封冷却水的作用。这样即可节约了每次向扩容器内注入大量的冷却水又减轻了排污泵的工作负荷。

4 改造效果

在对汽化冷却系统进行上述工艺优化改造后,汽包在生产中的虚假水位得到了有效的控制,汽包内的水位控制精度得到了提高,软水消耗比优化前降低了 10%;泵站内的集中给水系统完全可以实现在线检修,有力的保障了生产和减少了很多不必要的损失;排污扩容器冷却用水量比前期降低了40%,排污泵的使用寿命得到延长。

5 结语

通过改造,1780 mm热连轧三座加热炉汽化冷却系统符合了生产实际情况,达到了改造的预期要求,起到了保障生产和节能降耗的目的。

[1] 贺成林主编.冶金炉热工基础.北京:冶金工业出版社,1990:297-299.

THE ALTERATI ON OF EVAPORATIVE COOL ING SYSTEM INWALKING BEAM FURNACE FOR SAVING ENERGY

Li Jing1Gao Jianzhou1Zhang Tiansheng1,2Liu Qing1

(1.Anyang Iron&Steel Stock Co,Ltd; 2.HebeiUniversity)

The article described the evaporative cooling device and optimized situation in walking beam furnace ofAngang 1780 mm hot continuous rolled mill,and introduced the means for saving energy.

walking beam furnace evaporative cooling device energy saving and consumption reducfion

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:2009—7—8