常熟某钢厂2号1 250m3高炉软水冷却系统设计实践

黄东升

（中冶华天工程技术有限公司， 安徽 马鞍山 243005）

生产实践·应用技术

常熟某钢厂2号1 250m3高炉软水冷却系统设计实践

黄东升

（中冶华天工程技术有限公司， 安徽 马鞍山 243005）

软水密闭循环冷却系统是当前高炉普遍采用的冷却形式，常熟某钢厂2号高炉软水冷却系统采用总环管供水、4分区及区内交叉回水、脱汽灌自动调压调水位、备用柴油泵自动冷却风口中套和热风炉、紧急情况汽化冷却等设计，使该高炉冷却系统具备安全、经济、易维护等特点。

高炉 炉体 软水 冷却系统 设计

常熟某钢厂2号1 250m3高炉于2014年投产，高炉本体冷却采用软水密闭循环系统，在设计之初，业主对高炉冷却水系统整体要求包括：安全、经济、易维护，各部位冷却均匀，软水系统可在线检漏，发现漏点后可在线修理。为满足业主要求，设计采用多项工艺技术方案，使软水系统的整体使用情况达到预期的效果。

1 总体方案

高炉冷却水一般分为开放式工业净环水系统和软水密闭循环系统，本高炉综合考虑到高炉本体冷却系统的可靠性、经济性和易维护性，决定风口小套和炉底水冷管采用开放式工业净环水系统冷却，本体冷却壁、风口中套和热风炉阀门采用软水密闭循环系统。

如图1所示，本高炉软水系统采用双循环冷却系统，即软水密闭循环系统分为软水一次软水系统和二次软水系统，具体体现在：高炉本体冷却壁采用一次软水循环冷却系统，用水总量为2 200m3/h，一次软水出冷却壁后分为两部分，一部分直接进入高炉炉顶膨胀罐，本部分水量约1 400m3/h，另一部分约800m3/h出水直接作为二次软水系统的给水水源。风口中套、热风炉系统阀门采用二次软水循环冷却系统，本系统为一次软水出水的二次加压，总水量为800m3/h，用于风口中套和热风炉阀门的冷却，然后和一次软水在回水汇总后炉顶膨胀罐脱汽，再经冷却器降温和一次加压泵加压后重复循环利用。

图1 软水工艺流程图

2 炉体软水系统给水和回水特点

如图2所示，高炉本体冷却壁供水分为供水系统、回水系统和冷却壁壁体间连接。

图2 炉体软水分区冷却展开示意图

冷却壁的供水采用总环管供水设计，总给水环管位于高炉炉底基墩平台上，环管管径为700mm，第1层冷却壁每路软水的进水点直接接入供水环管上，这样设计的优点在于：供水环管相当于1个供水水包，起到均衡管内压力和均分水量的作用，使进入冷却壁每个进水点的水量基本相同。

冷却壁的回水系统采用4分区及区内交叉回水设计，即按冷却壁的环向分布把冷却壁分为4个区，每个区含10组冷却壁，每组冷却壁含4路冷却水管。每个分区内部又分4给回水单元，共计16个回水单元。冷却壁组的每路冷却水管分别依次循环接入本分区的1个回水单元中，汇总后接入回水总环管。这样设计的优点在于：可在每个回水单元的总管上设置流量计，可快速确认某个分区内的某个分水单元发生了冷却壁漏水现象，大幅降低了软水系统的检漏的难度。在确认炉体软水系统哪个冷却单元发生漏水现象后，可整体切断本单元的软水系统以便进一步确认漏水点并进行处理，由于冷却壁的每路软水都依次进入不同的冷却单元中，这种切断对高炉本体的冷却效果不会产生大的负面影响。

3 软水控制系统

3.1 补水控制

软水系统生产过程中会不可避免地发生泄露现象，这时就需要对软水进行补水，当前软水系统较流行的补水方式有脱汽罐补水和软水泵房补水两种方式，本高炉采用在软水泵房加压泵泵前补水方式，这种补水方式较为平稳，补水时软水系统的压力波动较小。

软水系统通过炉顶平台上的脱汽罐的水位变化情况来自动确定软水系统是否需要补水以及对脱汽罐内的水位进行调整，脱汽罐上设有连续水位检测仪并设置了正常水位、高水位、超高水位、低水位、超低水位5个水位控制点。生产中，当液位到达低水位时，系统自动报警并可手动启动补水泵向系统内补水，当液位到达超低水位时系统自动启动补水泵向系统内补水，当液位达高水位时，系统自动报警并可手动开启Q2阀门来降低水位，当液位达到超高水位时系统自动开启Q1阀门和Q2阀门来降低水位，从而使脱汽罐内水位保持在合理的范围内。

3.2 系统压力控制

本高炉软水系统压力控制主要是通过控制脱汽罐内的压力来实现的，其压力大小的确定原则是当冷却壁发生漏水事故时，炉内的煤气不能进入软水。本高炉根据这一原则确认脱汽罐内的压力范围为：

式中：P罐为炉顶脱汽罐内压力；P顶为炉顶煤气压力；H水为脱汽罐液面到冷却壁最上部出口的标高的水压差。

从式（1）可以看出，导致脱汽罐内压力波动的原因有两个，一是高炉炉顶煤气的压力波动，二是由于软水系统漏水导致罐内压力的变化。如图1所示，当脱汽罐内的压力超过上式设置的范围时，就需要压力进行调节，本高炉软水系统主要通过Q4阀和Q5阀来实现对膨胀罐内的压力调节，调节方式为当脱汽罐内压力低于上式的设定值时，开启Q5阀向脱汽罐内充入氮气来提高罐内的压力；当脱汽罐内压力高于上式的设定值时，开启Q4阀进行泄压。另外，脱汽罐上还设置一个逆止阀以防止罐内出现负压环境。

4 安全保障措施

为保证高炉系统的安全运行，软水系统设置了两套应急冷却安全保障措施，即备用柴油泵供水方案和备用柴油泵不能启动情况下的汽化冷却方案。

如图1所示，软水系统设置一台备用柴油泵，水泵的设计供水能力为1 300m3/h，用于电动水泵停止运行时的安全供水。在事故状态下，备用柴油泵紧急启动，同时，Q3气动阀门关闭，二次加压泵的旁通阀开启，软水系统随即转入应急供水状态，在此状态下，柴油泵应急供水先冷却炉体冷却壁后进入一次回水总管，由于Q3阀门处于关闭状态，系统利用常开限流孔板的阻损将约40%的一次回水别入热风炉和风口中套。此方案的优点：在正常供水模式下，二次加压泵可以利用一次循环水的余压，可大幅降低二次加压泵的电机功率，达到节能的效果；在应急供水模式时，可直接用主备用柴油泵的余压为风口中套和热风阀供水，减少安全供水的操作流程，安全供水响应快，并减少1台备用柴油泵，减少投资。

当柴油泵不能正常启动时，软水系统转入汽化冷却模式，在这种模式下，如图1所示，要求阀门F1、F2关闭，阀门F3开启，同时清空脱汽罐中的水，关闭补压阀Q5，打开泄压阀Q4。这时高炉操作人员要时刻关注脱汽罐内的压力变化，当罐内压力过高时，可开启Q1阀进行泄压。

5 结语

目前该高炉一切生产正常，冷却壁没有发现损坏或漏水情况，高炉各部位没有发生温度异常现象，正常生产时一次软水的实际流量为2 150m3/h，软水平均温升约5.45℃。调试阶段备用柴油泵的应急供水试验也达到预期效果。通过4分区及区内交叉回水设计满足软水系统在线检漏和发现漏点后在线修理要求。三年多的生产实践表明，本高炉软水系统流程合理，满足了业主对软水系统的安全、经济、易维护等要求。

Design of SoftW ater Cooling System for No.2 1 250m3BF in a Steel Plant

Huang Dongsheng
（MCC Huatian Engineering&Technology Corporation,M a'anshan Anhui243005）

The soft water closed circulation system is widely used in BF cooling.The No.2 blast furnace soft water cooling system of a steel plant in Changshu adopts loop water supply,4 district and district cross backwater,automatic adjustment of the pressure and water level of the degassing tank,standby diesel pump in tuyere cooler holder,and emergency evaporative cooling etc.The BF cooling system has the characteristics of safety,economy and easy maintenance.

blast furnace;BF proper;softwater;cooling system;design

TF321.4

A

1672-1152（2017）05-0066-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.25

2017-09-20

黄东升（1977—），男，大学本科，毕业于安徽工业大学，现从事工程设计，高级工程师。

（编辑：苗运平）