浅析高炉安全供水的发展与研究

任远芳

摘 要：我国钢铁工业发展半个多世纪以来，高炉的安全用水一直冶金企业炼铁分厂的重中之重，一旦高炉遭遇停电事故，炉况也随着急剧变化。此时，如何保证高炉的正常的正常冷却对稳定高炉正常使用寿命至关重要。根据前人研究经验，我们从高炉水冷装置的热流强度与正常运行时的差异情况，借助生产运行的实践，首次进行了研究，从而提出了高炉安全供水的新观念和新方法。

关键词：高炉；安全供水；热流强度

1 历史的沿革

高炉安全供水，一直是高炉供水重要的系统之一。其主要方式包括 20 世纪 50 年代初的苏联模式、70 年代末的日本模式、90 年代的欧洲的模式和直至目前仍沿用的我国模式。

2 高炉安全供水

2.1 前苏联模式

早在 20 世纪 50 年代初，当我国恢复鞍钢三大工程的时候，苏联承担了主要的设计工作，并派出了大批的专家来华，指导施工、指导生产。同时，还在培养我国钢铁工业设计力量方面，做了近乎启蒙性的工作。苏联专家特别强调设置高炉安全供水的必要性和重要性。并指出在高炉供水系统中，给水泵组应设置备用泵、水泵供电应设置两路独立的电源、水泵站与高炉之间的给水与回水管道，应为两条，而且，当其中一条管道发生故障时，另一条管道应能通过 70%的流量。此外，还必须考虑两路电源同时失电的可能性，并采取相应的应对措施，防患于然。其应对措施就是修建水塔或高位水池，届时用以提供 70%的水量，以免在两路电源同时失电时，避免高炉的水冷设备烧损、炉衬被侵蚀。

2.2 日本模式

日本模式基本上以 20 世纪 70 年代末、80 年代初，新日铁在设计宝钢 4063 耐的 1 号高炉的设计为典型。在高炉事故用水的设计中，除了引人柴油泵作为安全供水的设施之一外，高炉的事故供水，大体上与原苏联相同。不同之处在于：

（l）设置柴油泵。柴油泵共分两组，一组是用于风口供水；一组是用于炉体供水，前者所提供的事故用水相当于正常水量的 59%，而后者达 100%；

（2）设置压力型安全水塔，安全水塔为球型；水塔可贮存10min 的事故用水；

（3）设置事故切断阀，当发生事故时，用以保证关键用户的用水；

（4）安全用水的覆盖面，包括高炉炉体、炉底和热风阀纯水闭路系统（临时工业水替代纯水）、以及水渣切换为干渣时所需的用水量。

2.3 欧洲模式

欧洲模式主要以德国和法国为代表。其高炉循环水系统一般为软水闭路循环水系统。其安全供水往往只设置事故用水柴油泵，而不设水塔。

2.4 我国模式

我国的模式基本上体现在 1978 年出版的《钢铁企业给水排水设计参考资料》和 2002 年出版的《钢铁工业给水排水设计参考手册》中。

3 研究安全供水的切人点

上述的高炉事故供水的规定和要求，都是来自感性认识，是我们对高炉发生停电事故时，对水冷装置的热流强度，还没有足够的认识的情况下制定的。所以，其安全供水措施难免偏保守。研究安全供水的难点在于，是人们不可能通过模拟停电的方式来进行研究并取得数据。作者有幸，绕过了模拟停电的方式，借助于高炉的休风，取得了大量的热流强度的数据，进而进行归纳、分析和比较，找到一条经济和有效的设计方法。高炉突然停电与高炉计划休风之间的热流强度差异在于：（1）前者是突然发生的，而后者是有序进行的；（2）前者延续的时间一般不会超过一两个小时，而后者却以天计；（3）两者的热流强度基本相同。因此，我们完全可以用休风时的炉况及其热流强度，作为我们研究的依据。

4 安全用水的作用與实效

从我厂大型高炉近 5 次的休风资料中，我们仅摘出最近的 5次（76 一 80 次）的有关数据（包括供水系统设备的运行情况、高炉的供水水量、供水水温、出水水温、进出水的温差等等），这 5 次休风的时间最长的为 1900min；最短的也有 1600min：平均为 1750min。休风前后炉体供水热流强度过程存在变化。经过分析我们可以得出，在休风的全过程中热流强度有了明显下降；休风前后均出现一个渐变过程。休风前期的下降较快，它显示了休风前准备阶段的热流强度的变化过程；而休风后期的热流强度平缓上升，是由于复风之后冶炼强度有一个逐步增加的过程，也就反映了热流强度缓慢增加的过程；经过分析与计算，可以得出休风前后的热流量。休风前为67.64GJ/小时；而在休风期间其热流量仅为 21.97GJ/小时；后者仅为前者 32.48%。

5 关于安全供水的构想

基于休风期间的热流量不到正常运行的 1 半的现实出发，我们对现行的安全供水的观念和措施，应该进行必要的修正。

其主要内容如下：

（l）不应强调“若条件允许，可建造两个或两个以上的水源”；

（2）不必强调“备用水泵不应当少于 2 台”；

（3）不应强调“水泵站内管道的联络和闸阀的配置，应满足所有机组都能互进行转换”；

（4）对于“水泵站的电源应设计有来自不同电源点的两路独立电源并有自动倒换装置。当两路独立电源来自一个电源点时，还应设有能保证 100%工作水泵机组需要的保安电源”可改为“还应设有能保证 l/2 工作水泵机组需要的保安电源”；

（5）对于“当为压力输水时，一般应设两条输水管道。当其中一条管道发生事故时，另一条应能供给总输水量的 70%以上的水量”可改为“当为压力输水时，一般应设两条输水管道。一条应能供给总输水量的 70%的水量；而另一条可供30%的水量”：

（6）对于“能源转换用水塔容量（事故水水量）按安全供水量 10min 的容量虑”可以考虑取消能源转换用的水塔。

对上述的修正，还要做以下的几点补充：

第一，目前，我国大多数企业，只有一个水源。因而不可能为高炉的事故供水，特地增加水源；

第二，我国大多数水泵站内管道，没有设联络管和闸阀，其备用水泵一般为 1 台；

第三，对于“输水管道，一条应能供给总输水量的 70%的水量；而另一条可供 30%的水量；”其理由是，目前，我国钢铁企业的地下管道均为钢管，比铸铁管的寿命长得多。

6 结论

对高炉的事故用水应该予以足够的重视。过去，由于我们对高炉事故用水过程中的热流量缺乏理性认识，难免从感性出发，尽可能做得安全一些，这也无可非议。但是，通过上述对生产运行的具体分析、研究，我们就能实现从感性认识到理性认识之能动的飞跃，不仅如此，更重要的还需表现于从理性的认识到生产的实践这一个飞跃。然而，毕竟科学研究往往需要经历若干次的反复探索、修正，方能够得出一个接近真理的结论。本文所提供的一些数据及其观点，至少可以作为这一问题研究的起点。在这个基础上，集思广益、群策群力，进而把高炉的事故供水做得更符合实际。

参考文献：

[1]钱平、邹德才.《钢铁工业给水排水设计参考手册》，北京、冶金工业出版社，2002.01