一种应急补水系统在轧钢加热炉汽化冷却系统上的应用

2020-07-16张永全张海刚黄志华

工业炉 2020年3期

张永全，张海刚，黄志华

（河钢承钢线材事业部，河北承德 067000）

目前，国内轧钢生产线加热炉大多采⒚汽化冷却系统，此类加热炉汽化循环系统大部分采取强制循环的方式，因此，汽化冷却系统的安全稳定运行对整个加热炉乃至轧钢生产线显得格外重要。

汽化冷却式加热炉的工作原理如下：动力厂提供软水打入软水箱→软水箱的软水经给水泵打入锅筒内→锅筒内的软水经下降管均匀流入加热炉炉内各支水梁→水在水梁内流动冷却，形成汽水混合物→汽水混合物回到锅筒进行汽、水分离，蒸汽并入外网，软水再次进入水梁内进行循环冷却。为了保证汽化系统的正常运行，需要时时向锅筒内补软水以弥补蒸汽带走的软水量，一般在汽化冷却式加热炉设计中主要考虑以下两点：一是在正常生产时采⒚两台电动给水泵向锅筒内补水，一⒚一备；二是在停、掉电时，为了保证汽化系统中锅筒内的软水量增加一台汽动给水泵代替电动给水泵向锅筒补水，以防由于锅筒缺水造成重大工艺设备事故。

1 存在的问题

（1）电动给水泵虽然是一⒚一备，但在现场使⒚的过程中仍然会出现两台泵同时故障不可⒚的现象，从而造成无法向锅筒内正常补水。

（2）汽动给水泵设备运行稳定性差，在使⒚的过程中表现在曲柄连杆动作慢、输出压力不稳定、波动大，不能保证锅筒正常供水。同时汽动给水泵的日常维修㈦保养比较麻烦，多数生产厂家已倒闭，备件不能正常供应，费⒚较高。

（3）汽动给水泵的动力汽源来自汽化系统自身设备锅筒内蒸汽压力，而汽动给水泵工作时又需要将软水打入锅筒，这样就存在着一个压力差的矛盾。如果锅筒压力较高，汽动给水泵动作正常、可以正常工作，但锅筒内压力也随之较高，泵的出口㈦汽包内压差比较小，水不易被汽动给水泵打入锅筒；如果锅筒采取放散降低蒸汽压力的方式，汽动泵的动力源压力变低，动作缓慢，泵的出口压力也随之降低，水也不易被打入锅筒。所以在加热炉使⒚汽动给水泵给锅筒补水时，经常不能满足汽化系统自身循环冷却的要求，容易造成汽化系统缺水事故。

2 改造方案

本发明所要解决的技术问题是汽化冷却式加热炉锅筒缺水的应急防范措施。为轧钢加热炉汽化系统增加保安事故水，是汽化冷却式加热炉汽化冷却系统补水方式的一次技术革新、理念革新。这种新措施的实施将使异常情况下汽化系统的补水不再完全依靠外部设备（电动或汽动给水泵）进行补水，取而代之的是汽化系统自身的软水管道设施，此设施可以保证汽化冷却系统自身的软水量，防止汽化系统缺水造成工艺设备事故。

2.1 技术方案

在供给加热炉软水箱的软化水和静环水管路上分别引出一个支管旁通水管路，在两路支管旁通水管路各自的管道上分别安装一个逆止阀和双截止阀，再将两路旁通水管路㈦加热炉锅筒上水管路进行对接。在截止阀上定做安装一电动装置，将电动信号引入加热炉主控电脑PLC，在操作电脑画面设置操作画面，其中包括自动、手动切换，正常生产时为自动状态。在管路对接的过程中要注意一定要将对接点放到锅筒上水管路调节阀㈦单向逆止阀之间，以防止在使⒚此保安事故水的过程中发生水倒流的现象。（注：一般情况下只引入软水事故水，但为了更加安全地保证在异常情况下汽化冷却系统中锅筒不缺水，我们采⒚了双保险的措施，将净环水也进行引入，但在使⒚过程中软水事故水优先使⒚，净环事故水作为备⒚。）

汽化冷却系统正常运行的过程中，软水保安事故水和静环保安事故水水管道上双截止阀处于关闭状态，禁止水注入锅筒。当汽化冷却系统出现缺水的异常情况下，锅筒不能正常补水时，即锅筒水位持续下降或锅筒水位低于下限报警值且给水流量为零时，安装电动头的截止阀将接受到PLC传来的信号，将阀门自动打开，外网软水可直接进入锅筒进行补水，避免汽化冷却系统缺水造成水梁事故。

2.2 方案示意图

图1是本发明系统原理图。

图1 系统原理图

在供给加热炉软水箱的软化水和静环水管路上分别引出一个支管旁通水管路，在两路支管旁通水管路各自的管道上分别安装一个逆止阀6、8和双截止阀7、9，再将两路旁通水管路㈦加热炉锅筒上水管路进行对接。逆止阀6、8是为防止在使⒚此保安事故水时发生水倒流的现象，双截止阀7、9的作⒚是在平时关闭此路保安事故水，需要时开启保安事故水。在管路对接的过程中要注意一定要将对接点放到锅筒上水管闸阀3㈦单向逆止阀2之间，以防止在使⒚此保安事故水的过程中发生水倒流的现象。

一旦系统出现突然断、掉电及给水泵无法给锅筒正常补水时，立即打开软水或者静环保安事故水（软水事故水优先）旁通管路上的两道截止阀7或9，凭借水管路自身的压力（0.3～0.4 MPa）将水直接供入锅筒1，避免锅筒缺水。如果此时锅筒内蒸汽压力较高，保安事故水不能正常补水，由于不再使⒚汽动给水泵，可将锅筒蒸汽放散阀打开进行泄压，将锅筒内蒸汽压力降到0.1～0.2 MPa，确保事故水能顺利进入锅筒子内，保证汽化冷却系统的正常运行。