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        COREX爐純水密閉循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試探討

        2013-12-06 09:28:46邵麗娜
        冶金動(dòng)力 2013年2期
        關(guān)鍵詞:循環(huán)泵揚(yáng)程水箱

        邵麗娜,陳 坤

        (重慶賽迪冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心有限公司,中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司,重慶 401122)

        1 前言

        COREX-3000煉鐵工藝是上海浦鋼公司引進(jìn)的熔融還原煉鐵的新技術(shù),前后共引進(jìn)2座COREX-3000,COREX爐可以直接使用球團(tuán)、天然塊礦、非焦煤等作為原料和燃料?;静皇褂媒固?,對(duì)環(huán)境的污染較小。COREX爐分為還原爐和熔融氣化爐兩部分,熔融氣化爐產(chǎn)生的高溫還原煤氣直接送到還原豎爐中,COREX爐的爐體冷卻循環(huán)系統(tǒng)對(duì)COREX爐而言是非常重要的。

        COREX爐的爐體冷卻循環(huán)系統(tǒng)共分為3個(gè)密閉系統(tǒng),分別為冷卻壁及爐底水冷系統(tǒng)、關(guān)鍵設(shè)備冷卻系統(tǒng)和非關(guān)鍵設(shè)備冷卻系統(tǒng)。冷卻壁及爐底水冷系統(tǒng)。

        2 冷卻壁及爐底水冷系統(tǒng)

        (1)工藝流程(見圖 1)

        本系統(tǒng)采用全密閉循環(huán)系統(tǒng),用戶包括COREX爐冷卻壁1~10段冷卻壁及爐底冷卻,回水經(jīng)過濾器及換熱設(shè)備之后,再用循環(huán)泵送到用戶使用,當(dāng)確認(rèn)斷電后,高位水箱自動(dòng)供給初期安全水,同時(shí)向柴油機(jī)發(fā)出指令,啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī),向應(yīng)急泵供電,由應(yīng)急泵向用戶供水,應(yīng)急回水則通過高架管道架空回到純水池中,再循環(huán)降溫。當(dāng)冷卻壁局部漏損時(shí),采用強(qiáng)制循環(huán)泵對(duì)冷卻壁進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)冷卻。通過補(bǔ)水泵對(duì)密閉循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水,再通過加藥泵向密閉循環(huán)系統(tǒng)投加緩蝕阻垢劑,系統(tǒng)中設(shè)有高位膨脹水箱,膨脹水箱設(shè)置位置高度在38 m平臺(tái)上,為隔絕空氣,采用氮?dú)饷芊?,外部氮?dú)鈮毫?jīng)過減壓閥減壓至0.25 MPa。循環(huán)用水量為3650 m3/h,供水壓力為1.4 MPa。應(yīng)急供水量為1200 m3/h,供水壓力為 1.5 MPa。

        圖1 爐壁冷卻水系統(tǒng)

        (2)主要設(shè)備參數(shù)

        a.循環(huán)泵:2 用 1 備

        流量Q=1900 m3/h,揚(yáng)程H=80 m

        b.過濾:器雙聯(lián)機(jī)械式3套

        處理能力 Q=1300 m3/h,u=0.2 mm,

        c.應(yīng)急泵:4 用

        流量Q=300 m3/h,H=150 m

        d.強(qiáng)制循環(huán)泵:1 用 1 備

        流量Q=500 m3/h,揚(yáng)程H=20 m

        3 關(guān)鍵設(shè)備冷卻系統(tǒng)

        (1)工藝流程(見圖2)

        本系統(tǒng)采用全密閉循環(huán)系統(tǒng),主要用戶包括:COREX氧口、氧氣燒嘴、煤氣灰返送口、氣化爐料位計(jì)等用戶。用戶使用后的回水經(jīng)過濾器及換熱器后,用循環(huán)泵加壓供用戶循環(huán)使用。當(dāng)系統(tǒng)確認(rèn)斷電時(shí),初期安全水由高位水箱供給,隨后啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī),向應(yīng)急泵供電。應(yīng)急泵啟動(dòng)供給冷卻水,應(yīng)急回水則通過高架管道架空回到純水池中,再循環(huán)降溫。

        系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有高位膨脹水箱,膨脹水箱設(shè)置位于標(biāo)高約81 m平臺(tái)上。系統(tǒng)總用水量為1000 m3/h,供水壓力為1.2 MPa。應(yīng)急供水量為300 m3/h,供水壓力為 1.3 MPa

        (2)主要設(shè)備參數(shù)

        a.循環(huán)泵:2 用 1 備

        流量Q=500 m3/h,揚(yáng)程H=65 m

        b.過濾器:雙聯(lián)機(jī)械式 2套

        處理能力 Q=500 m3/h,u=0.2 mm,

        c.應(yīng)急泵:1 臺(tái)

        流量Q=300 m3/h,H=130 m

        4 非關(guān)鍵設(shè)備冷卻系統(tǒng)

        (1)工藝流程(見圖 3)

        本系統(tǒng)采用全密閉循環(huán)系統(tǒng),主要用戶包括:熔融氣化爐下煤口套管分配器、DIR導(dǎo)料板、DIR螺旋給料機(jī)、還原爐料面計(jì)、螺旋給煤機(jī)等。用戶使用后的回水經(jīng)過濾器過濾,再經(jīng)換熱器冷卻后,用循環(huán)泵加壓供用戶循環(huán)使用。當(dāng)循環(huán)泵被確認(rèn)斷電時(shí),初期安全水由高位水箱供給,隨后啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī),向應(yīng)急泵供電。回水則通過高架管道架空回到純水池中。

        圖3 非關(guān)鍵設(shè)備冷卻水系統(tǒng)

        系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有高位膨脹水箱,膨脹水箱設(shè)置位于標(biāo)高約81 m平臺(tái)上。系統(tǒng)總用水量為940 m3/h,供水壓力為1.2 MPa。應(yīng)急供水量為240 m3/h,供水壓力為 1.4 MPa

        (2)主要設(shè)備參數(shù)

        a.循環(huán)泵:2 用 1 備

        流量Q=750 m3/h,揚(yáng)程H=70 m

        b.過濾器:雙聯(lián)機(jī)械式 1套

        處理能力 Q=750 m3/h,u=0.2 mm,

        c.應(yīng)急泵:1 臺(tái)

        流量Q=240 m3/h,H=130 m

        5 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

        (1)密閉系統(tǒng)的補(bǔ)水

        密閉系統(tǒng)不存在蒸發(fā)和飄散損失,也僅是系統(tǒng)漏損需要補(bǔ)水,因此,補(bǔ)水泵的能力可按照系統(tǒng)容積的5%~10%考慮。但要考慮初次補(bǔ)滿系統(tǒng)時(shí)間不宜超過4~6小時(shí),初期補(bǔ)水由應(yīng)急泵補(bǔ)給。

        (2)密閉系統(tǒng)的加藥

        密閉系統(tǒng)中水為純水水質(zhì),水中基本不含游離態(tài)的氧,因此投加藥劑也主要考慮緩蝕阻垢劑,不考慮殺菌滅藻劑。加藥量計(jì)算如下:

        Gr=Qmg/1000[1]

        Gr—緩蝕阻垢劑加藥量(kg/h)

        Qm—補(bǔ)充水量

        g—單位循環(huán)冷卻水的加藥量(mg/L)

        此處需要注意,當(dāng)投加緩蝕阻垢劑后,藥劑中帶入部分離子,有可能導(dǎo)致電導(dǎo)率測定結(jié)果誤差增大。儀表選型時(shí)需要考慮此問題。

        (3)循環(huán)泵的揚(yáng)程

        循環(huán)泵的揚(yáng)程應(yīng)按照系統(tǒng)的水頭損失確定,經(jīng)過計(jì)算出來的揚(yáng)程,不足部分由高位水箱提供高差產(chǎn)生的背壓滿足。

        (4)高位水箱的有效容積計(jì)算

        高位水箱不僅要考慮在柴油機(jī)泵啟動(dòng)前的初期的安全供水量,而且還要考慮循環(huán)水的熱膨脹容積,熱膨脹容積計(jì)算如下:

        Vp=0.0006ΔtVs[2]

        Vp—— 熱膨脹容積m3

        Δt——系統(tǒng)內(nèi)的最大溫差(°C)

        Vs—— 系統(tǒng)內(nèi)的水容積m3

        此外,還需考慮15%的安全容積。

        6 純水密閉系統(tǒng)的調(diào)試要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

        (1)密閉系統(tǒng)調(diào)試順序

        a.單機(jī)調(diào)試。

        b.管道清洗、預(yù)膜、充水等過程。

        c.水池清洗完畢,并已充水。

        d.高位水箱已充水和充氮?dú)狻?/p>

        e.供電正常,儀表正常。

        f.常開閥門和常閉閥門是否已就位。

        g.水位是否已到達(dá)預(yù)定水位。

        (2)注意事項(xiàng)

        密閉系統(tǒng)在管道清洗階段,一定要反復(fù)沖洗,盡量不要有沖洗盲點(diǎn),以便將施工中的焊渣及雜物清洗干凈,否則,在正常運(yùn)行過程中將會(huì)造成系統(tǒng)中過濾器堵塞,水泵揚(yáng)程升高,流量減少,進(jìn)而對(duì)COREX爐主體設(shè)備的安全造成極大的隱患。

        此外,充水過程中,一定要將系統(tǒng)中的氣體排空,設(shè)計(jì)中要考慮高點(diǎn)設(shè)置排氣閥,以便調(diào)試中排氣,排氣不完,管道系統(tǒng)震動(dòng)大,流量達(dá)不到要求。主要排氣點(diǎn)可通過高位水箱進(jìn)行排氣,局部高點(diǎn)通過排氣閥排氣。

        水泵運(yùn)轉(zhuǎn)前,檢查電氣、儀表是否正常,閥門是否開關(guān)到位,還要進(jìn)行盤車操作,以防止轉(zhuǎn)動(dòng)軸抱死。

        7 結(jié)語

        雖然COREX爐的純水密閉循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在國內(nèi)尚屬首次,但我們可以根據(jù)高爐的純水密閉循環(huán)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合COREX爐自身的特點(diǎn),緊密結(jié)合工藝設(shè)備需求,進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)、設(shè)備選型,運(yùn)行和調(diào)試以及日常維護(hù)管理。進(jìn)而保證COREX爐主體工藝設(shè)備的安全、可靠的運(yùn)行。

        [1]林選材.劉慈慰等.給排水設(shè)計(jì)手冊第4冊--工業(yè)給水處理{M].北京:中國建筑工業(yè)出版社.2002年4月第二版.P397.

        [2]張淼.劉振印.馮旭東.徐風(fēng)等.建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范GB50015-2003(2009版)[M].北京:中國計(jì)劃出版社.2010年5月第1版.

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