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(1.安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司; 2.河北大學(xué))

汽化冷卻系統(tǒng)在步進(jìn)梁式加熱爐上的節(jié)能改造

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(1.安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司; 2.河北大學(xué))

介紹了安鋼 1780 mm熱連軋步進(jìn)梁式加熱爐汽化冷卻控制系統(tǒng)在生產(chǎn)中的進(jìn)一步優(yōu)化情況和在生產(chǎn)中的相關(guān)節(jié)能降耗措施。

步進(jìn)梁式加熱爐 汽化冷卻裝置 節(jié)能降耗

0 前言

汽化冷卻是國(guó)內(nèi)加熱爐上普遍采用的一種冷卻工藝技術(shù),它不僅可以提高爐內(nèi)水冷件的使用壽命,而且產(chǎn)生的蒸汽也可以回收利用,是軋鋼工序能耗中的一項(xiàng)“負(fù)能耗”指標(biāo)。安鋼 1780 mm熱連軋生產(chǎn)線上的三座步進(jìn)梁式加熱爐內(nèi)的水梁和立柱全部采用汽化冷卻。下面筆者就該系統(tǒng)在生產(chǎn)使用過(guò)程中暴露出的一些問(wèn)題,以及采取的相關(guān)的措施作一介紹。通過(guò)優(yōu)化冷卻系統(tǒng),到達(dá)了節(jié)能減排的目的。

1 汽化冷卻系統(tǒng)的構(gòu)成及工藝流程

汽化冷卻系統(tǒng)由汽水循環(huán)回路系統(tǒng)、給水除氧系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、排汽系統(tǒng)、排污系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、取樣冷卻系統(tǒng)組成,其中給水除氧系統(tǒng)為三座加熱爐共用。冷卻介質(zhì)是公司動(dòng)力廠供應(yīng)的軟水。冷卻工藝流程為:軟水→軟水箱→軟水泵→除氧器→給水泵→汽包→下降管→熱力循環(huán)泵→分配聯(lián)箱→(固定梁)→進(jìn)口步進(jìn)裝置→活動(dòng)梁→出口步進(jìn)裝置→上升管→汽包→蒸汽分離送入廠區(qū)管網(wǎng)。

2 存在問(wèn)題及分析

2.1 汽包水位三沖量控制不易實(shí)現(xiàn)

汽包是汽化冷卻系統(tǒng)中的核心設(shè)備,主要作用是對(duì)進(jìn)入其內(nèi)部的汽水混合物進(jìn)行汽水分離,產(chǎn)生大量的蒸汽,維持爐內(nèi)水梁、立柱的軟水使用量[1]。可見(jiàn)汽包的水位控制是關(guān)鍵。為了有效防止汽包虛假水位的產(chǎn)生,采用了以汽包產(chǎn)生的蒸汽流量為前饋信號(hào),以汽包水位為主參數(shù)、給水流量為副參數(shù)的前饋加串級(jí)反饋的三沖量自動(dòng)控制,如圖 1所示。

圖1 放散管道及調(diào)節(jié)閥組加裝示意圖

在汽包的放散管路上原先設(shè)計(jì)有一個(gè)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥 T,該閥的開(kāi)閉只和汽包設(shè)定的壓力值有關(guān),打開(kāi)后容易造成虛假水位的產(chǎn)生,并且放散量也無(wú)法得知。最初根據(jù)這一情況是在汽包主蒸汽外送管路調(diào)壓閥后和放散管路壓力調(diào)壓閥后加一連接管路(A-B)并在上面安裝了一個(gè)手動(dòng)蝶閥。A-B管路的主要作用是需要蒸汽放散時(shí)將 F閥打開(kāi),用主蒸汽管路進(jìn)行放散,可以通過(guò)主蒸汽管路上的流量孔板知道放散的流量,以此得到三沖量中的蒸汽量。但這種方法只適用在蒸汽全部放散或全部外供時(shí),如果從汽包出來(lái)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,那么隨著汽包內(nèi)的蒸汽負(fù)荷變化三沖量水位調(diào)節(jié)就無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)。分析原因是當(dāng)外供蒸汽量變化時(shí),A-B管路上的手動(dòng)蝶閥無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)放散量,多余的蒸汽會(huì)使汽包壓力升高,汽包內(nèi)的水位波動(dòng),虛假水位頻繁產(chǎn)生,三沖量控制失效,嚴(yán)重影響汽包的正常供水和蒸汽外供。

2.2 集中給水系統(tǒng)無(wú)法在線檢修

1780 mm熱連軋三座加熱爐的汽化冷卻給水系統(tǒng)采用的是集中給水方式,共設(shè)有 4臺(tái)電動(dòng)給水泵和 1臺(tái)柴油應(yīng)急給水泵。正常生產(chǎn)中兩座爐子只開(kāi)1～2臺(tái)泵就可以滿足汽包的供水要求。在生產(chǎn)初期由于操作不當(dāng),造成其中 2臺(tái)泵的出口閥和管道之間的焊縫被震裂軟水外漏,所幸泄漏量較小,并且由于生產(chǎn)調(diào)試時(shí)間緊張,沒(méi)能及時(shí)停車(chē)處理,之后才利用檢修時(shí)間將這些焊縫修補(bǔ)完整。如果裂縫較大,軟水泄漏嚴(yán)重就必須立即停爐,那就會(huì)給生產(chǎn)造成很大的損失。集中給水系統(tǒng)牽扯到三座加熱爐的軟水供應(yīng)情況,無(wú)法在線檢修是該系統(tǒng)的致命弱點(diǎn)。

2.3 排污擴(kuò)容器冷卻水消耗量大

排污擴(kuò)容器是汽化冷卻排污系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備。主要作用是對(duì)汽包和爐底水梁排出來(lái)的污水進(jìn)行降壓、降溫,將污水降溫到 40℃以后再進(jìn)行排放。擴(kuò)容器上設(shè)計(jì)有冷卻水接口,在每次排污時(shí)要先打開(kāi)冷卻水,然后再進(jìn)行排污。汽包和水梁、立柱底部的排放時(shí)間一般很短只有幾十秒鐘,排出大量的污水中很大一部分是冷卻水;這不僅浪費(fèi)了大量的生產(chǎn)用水成本而且增加了排污泵的工作負(fù)荷。

3 改造方案及實(shí)施

針對(duì)上述存在的問(wèn)題,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和參考設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù),制定如下改造方案并現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施:

3.1 優(yōu)化蒸汽自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

在A-B管路上再加裝一個(gè)旁通管路及一套壓力調(diào)節(jié)閥組。如圖 1中所示的 C-D管路和 FZ閥組,這樣當(dāng)蒸汽不能全部外供和放散時(shí)就可以將 FZ閥組中的壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定到一定的壓力,來(lái)分配放散量穩(wěn)定汽包的水位,而 A-B管路上的M閥可以在蒸汽需要全部放散時(shí)使用,也可以臨時(shí)作為 FZ閥組的旁通閥使用。解決蒸汽量變化時(shí),精確控制汽包水位波動(dòng)問(wèn)題。

3.2 改進(jìn)供水管路

為了實(shí)現(xiàn)集中給水系統(tǒng)在線檢修的目的,將原設(shè)計(jì)的單母管供水改成了雙母管供水。具體方案是再增加一套泵的進(jìn)、出口母管路,并在這兩套管路上加裝 6個(gè)手動(dòng)硬密封蝶閥,如圖 2所示。

由圖 2可以看出,6個(gè)閥兩套母管將 4臺(tái)泵分成兩組 :F3(常開(kāi) )、F1(常開(kāi) )、F4(常開(kāi) )、F5(常開(kāi) )和 1#、2#給水泵為一組;F2(常開(kāi) )、F1(常開(kāi) )、F5(常開(kāi) )、F6(常關(guān) )和 3#、4#給水泵為一組。當(dāng) 1#、2#泵或其支管出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),只要將 F3、F1、F4、F5閥門(mén)關(guān)閉,打開(kāi) F6閥,就可以使用 3#、4#給水泵向汽包供水。由此可實(shí)現(xiàn)汽化冷卻給水系統(tǒng)在線檢修的目的。同樣,當(dāng) 3#、4#或其支管路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)采用倒閥的方法也可以進(jìn)行在線檢修。3.2 配置門(mén)形聯(lián)通器

圖2 加熱爐集中給水雙母管改造圖

在排污擴(kuò)容器冷卻水使用量較大的問(wèn)題上,在原擴(kuò)容器的底部排放管路上增加一個(gè)門(mén)形旁通,位置加在底部排污管手動(dòng)蝶閥的上方。如圖 3所示。

圖3 排污器連通管安裝示意圖

由圖 3可以看出,門(mén)形旁通和排污擴(kuò)容器的內(nèi)部形成一個(gè)聯(lián)通器,每次排污時(shí)排污管上的手動(dòng)閥門(mén)不需要再打開(kāi),而是通過(guò)門(mén)形旁通來(lái)排。停止排污后擴(kuò)容器和排污管路內(nèi)就總會(huì)存有一定的污水,等到再次排污時(shí)這部分存水就完全可以起到聯(lián)通器密封冷卻水的作用。這樣即可節(jié)約了每次向擴(kuò)容器內(nèi)注入大量的冷卻水又減輕了排污泵的工作負(fù)荷。

4 改造效果

在對(duì)汽化冷卻系統(tǒng)進(jìn)行上述工藝優(yōu)化改造后,汽包在生產(chǎn)中的虛假水位得到了有效的控制,汽包內(nèi)的水位控制精度得到了提高,軟水消耗比優(yōu)化前降低了 10%;泵站內(nèi)的集中給水系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)在線檢修,有力的保障了生產(chǎn)和減少了很多不必要的損失;排污擴(kuò)容器冷卻用水量比前期降低了40%,排污泵的使用壽命得到延長(zhǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改造,1780 mm熱連軋三座加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)符合了生產(chǎn)實(shí)際情況,達(dá)到了改造的預(yù)期要求,起到了保障生產(chǎn)和節(jié)能降耗的目的。

[1] 賀成林主編.冶金爐熱工基礎(chǔ).北京:冶金工業(yè)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