高炉齿轮箱冷却系统的研究

2015-03-10供稿奚艳波XIYanbo

金属世界 2015年4期

关键词：储水齿轮箱补水

供稿|奚艳波 / XI Yan-bo

高炉齿轮箱冷却系统的研究

Research of Blast Furnace Gear Box Cooling System

供稿|奚艳波 / XI Yan-bo

作者单位：本钢炼铁厂，辽宁本溪 117000

内容导读

为了解决本钢新1#高炉炉顶齿轮箱温度过高停止工作，影响到高炉生产的事故问题，针对本钢新1#高炉实际生产工艺及具体操作方法，分析了问题存在的原因，提出了解决问题的具体方法。通过采取调整水冷系统、氮气系统、采取齿轮箱冷却应急措施等方法，使上述存在的问题从根本上得到了解决，取得了理想的效果，从而达到了通过技术改进，避免问题重复发生的目的。

本钢新1#高炉是一座炉容为4747 m3的大型现代化高炉，采用了当今世界上较为先进的高炉炼铁工艺技术及设备，炉顶设备主要包括：上料系统设备、均排压系统设备、荒煤气系统设备及除尘系统设备。其正常生产时的炉顶压力为0.25 MPa，采用皮带输送机、串罐装料方式，通过旋转齿轮箱经过布料溜槽将炉料布入炉内，因此齿轮箱能否正常工作将直接影响到高炉生产的顺行。由于季节、炉内温度及调整不当等原因，时有齿轮箱温度过高停止工作，影响到高炉生产的事故发生，这给高炉生产的稳定顺行造成极大影响，如何适时调整好齿轮箱冷却系统各项参数就显得至关重要。

齿轮箱温度波动的原因

齿轮箱冷却系统主要是由水冷系统和氮气系统两个部分组成，水冷系统的水流量及氮气系统的氮气流量、压力是影响齿轮箱温度波动的原因，再则就是炉内的温度过高是影响齿轮箱温度波动的原因。根据生产实际情况及实践经验适时调整好冷却系统各方面的流量、压力参数是解决问题的关键。

齿轮箱水冷系统的调整

补水系统的调整

来源水至自清洗过滤器(ZZL50-DN50)的补水入口压力为0.4 MPa，出口压力为0.3 MPa。由于自清洗过滤器出口压力低并且冷却及补水共用一根管道因此造成储水罐补水时间过长(10 min)。现将压力调整，入口压力为0.8 MPa，出口压力为0.5 MPa；补水时入口压力为0.4 MPa，出口压力为0.3 MPa，再将冷却水管移到压力调节阀后主管道部位，此时将补水时间缩短为4 min，缩短了补水时间，这对齿轮箱冷却大有好处。

冷却水系统的调整

冷却水系统主要是利用来源水在板式冷却器(M6-FM)中的循环，从而达到对齿轮箱循环水进行冷却的目的。由于冷却水管是接在自清洗过滤器出口上的，却冷却及补水共用一根管道(同为DN65管)，它流量的大小也直接影响到储水(气)罐的补水。因为冷却水流量过大，补水流量则小，补水时间则受到一定影响(过长)，改造将冷却水管移接到压力调节阀后主管道部位(DN125)，这样既保证了冷却水的流量又保证了补水压力及速度，冷却水系统流量一般控制在52%左右，补水时在28%左右为宜。

循环水系统的调整

循环水系统主要有2台叶片水泵50LG24-20，一备一用。设计流量为 24 m3/h，但实际流量为21.8 m3/h。齿轮箱设定允许流量为 10~24 m3/h。经过长期运转工作，由于水质不好(来源于工业水)及工作环境恶劣的原因在齿轮箱冷却水循环管道和齿轮箱内水箱结垢(灰)，导致齿轮箱水循环管道通水截面积及内水箱容积逐渐变小，如果不适时调整循环水流量，常造成齿轮箱往炉内漏水(齿轮箱内水箱为开放式)，所以将原来循环水流量：21.8 m3/h，限定调整为：≥16 m3/h，小于该数值时则必须清洗齿轮箱循环水管道。现此数据主要根据齿轮箱是否漏水及齿轮箱温度来调整循环水流量的大小，并同冷却水流量有关。是一个各项指标综合调整的数据。

储水(气)罐补排水的调整

储水(气)罐设计有：补水入口、排水(污)出口、循环水出口、循环水入口、平衡压力氮气入口及安全阀等。

以前储水(气)罐设定时间45 min进行自动补排水。储水(气)罐水位计排水到40%时自动补水，补水时水位计到80%时自动停止补水。补排水的作用是：排除储水罐中高温循环水中的污水，补充低温干净水，从而达到降低齿轮箱循环水温度、冷却齿轮箱、清洁齿轮箱水箱的目的。但由于季节及炉内温度等原因，在45 min内齿轮箱循环回水温度还未达到需要更换的温度(＞45 ℃)即排水或齿轮箱循环回水温度已超过需要更换的温度(＞45 ℃)还未排水，这就造成对水之源的浪费或容易对齿轮箱零部件造成伤害。所以现将齿轮箱循环水补排水由时间控制改为温度来控制，将补排水温度设定为回水温度≥45 ℃时即补排水，这样既可以节约用水又可以保证降低齿轮箱温度的作用。

对氮气系统的调整

氮气是起到冷却齿轮箱、平衡阻断炉内煤气压力及热力、防止炉内灰尘进入齿轮箱的作用，同时氮气通过齿轮箱进入储气罐起到平衡压力作用，起保证循环水及给排水之间的压力平衡的作用，保证各系统的流量之间平衡及顺行。其氮气流量也是根据齿轮箱温度及冷却水系统各部流量来确定其氮气流量的大小，一般控制在：2000~2500 m3/h。

由于原有氮气是由一根φ108 mm管道输送的，并且分别输送到齿轮箱和下阀箱进行冷却，由于输送氮气管道截面积小，这极易造成氮气流量不足及压力过低。由于季节及炉内温度等原因，经常造成齿轮箱和下阀箱的温度有比较大的波动，需要经常调节氮气流量，且由于氮气流量不足及压力过低的原因，造成齿轮箱内部积灰过多，甚至导致齿轮箱温度过高停止工作，影响到高炉生产的事故发生。为此将氮气管道改造为由两根φ108 mm管分别安装在φ273 mm氮气主管道，这样就分别保证了齿轮箱和下阀箱用氮气冷却的作用(如图2)。

齿轮箱冷却应急措施

为防止齿轮箱温度持续过高，仅用补排水的方法不能起到降温的作用时(排水需一定的时间)，将齿轮箱冷却水来源水管道与循环水管道短接上，即将来源水管道直接接到齿轮箱冷却水管道上，并安装截止阀，用时打开不用时关闭，还可以利用该截止阀调整冷却水流量，再利用储水罐磁浮子水位计来定位储水罐内的水位，从而达到控制储水罐内水位高位排放、低位关闭的目的(储水罐内必须存放一定的水位，防止齿轮箱内混合气体顺管道释放发生伤人事故)。工作顺序：来源水直接进入齿轮箱进行冷却后，回到储水罐(此时冷却循环泵系统、冷却水系统、补水系统及储水罐排污阀都是停止或截止的)，当达到高水位时排污阀打开排水，排放到低水位时，排污阀截止停止排放，这就达到不间断冷却齿轮箱的目的。