（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山 114011）

1 概述

高爐壓力加強(qiáng)型齒輪箱相對(duì)于傳統(tǒng)齒輪箱在水冷系統(tǒng)上做了改進(jìn)優(yōu)化，采用閉路的壓力冷卻水循環(huán)代替了傳統(tǒng)開(kāi)式水路，冷卻系統(tǒng)主要設(shè)備有兩臺(tái)水泵（一用一備）、兩臺(tái)換熱器（一用一備）和一個(gè)安裝在溜槽傳動(dòng)齒輪箱中的的“S”杯旋轉(zhuǎn)接頭。在這個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭中，水被導(dǎo)入旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和兩個(gè)溜槽傾動(dòng)齒輪箱的冷卻板中。沒(méi)有灰塵或高爐煤氣能夠進(jìn)入此旋轉(zhuǎn)接頭，由此能夠避免由于高爐爐塵而造成對(duì)水的污染?！癝”杯本身為無(wú)接觸式，因此不會(huì)有磨損，并能避免冷卻水溢流到高爐內(nèi)，可靠性提高，使用壽命延長(zhǎng)，便于維護(hù)。

2 工藝系統(tǒng)

高爐壓力加強(qiáng)型齒輪箱水冷系統(tǒng)主要分為：齒輪箱循環(huán)水系統(tǒng)、齒輪箱二次水冷卻系統(tǒng)、齒輪箱補(bǔ)水系統(tǒng)及排水系統(tǒng)。

2.1 循環(huán)水系統(tǒng)

齒輪箱循環(huán)冷卻水由水冷站內(nèi)循環(huán)水泵送出，通過(guò)齒輪箱頂部進(jìn)水管進(jìn)入齒輪箱，先通過(guò)“S”杯的進(jìn)水腔將冷卻水直接送到齒輪箱水冷板的底部管接口，然后水至下而上的回到“S”杯的回水腔,再通過(guò)齒輪箱頂部的出水管回到水冷站。循環(huán)冷卻水通過(guò)水冷站內(nèi)板式換熱器與二次水進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)水系統(tǒng)降溫冷卻。

2.2 二次水冷卻系統(tǒng)

給水廠供給的工業(yè)水由浮球閥控制水位，自動(dòng)補(bǔ)水，進(jìn)入水箱，由提升泵站水泵加壓到爐頂水冷站，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾后供給板式換熱器，與齒輪箱循環(huán)冷卻水進(jìn)行熱交換，回水經(jīng)過(guò)冷卻塔冷卻后回到提升泵站水箱。

2.3 補(bǔ)水系統(tǒng)

加壓水冷齒輪箱“S”杯的特殊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了密閉循環(huán)，補(bǔ)水取自高爐循環(huán)系統(tǒng)的軟水，軟水補(bǔ)水點(diǎn)設(shè)在水冷站內(nèi)，一分為二，一路通過(guò)自動(dòng)補(bǔ)水閥SV1 給循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水，一路通過(guò)自動(dòng)補(bǔ)水閥SV2 給水封管路補(bǔ)水。

2.4 排水系統(tǒng)

加壓水冷齒輪箱循環(huán)水為保證水質(zhì)，需定期通過(guò)SV3 自動(dòng)排水閥排放系統(tǒng)水，再利用SV1 自動(dòng)補(bǔ)水閥補(bǔ)充新軟水，而該部分軟水就直接外排，這一定程度就造成了浪費(fèi)。

2.5 系統(tǒng)流程圖

系統(tǒng)流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 工藝系統(tǒng)流程圖

3 工藝特點(diǎn)

3.1 對(duì)比傳統(tǒng)齒輪箱在水冷系統(tǒng)上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）壓力加強(qiáng)型齒輪箱水量較大，在關(guān)鍵區(qū)域水流速增大，這樣避免了沉積并保證良好的冷卻效率。

（2）“S”杯旋轉(zhuǎn)接頭取消了傳統(tǒng)齒輪箱上下水槽，沒(méi)有灰塵或高爐煤氣能夠進(jìn)入此旋轉(zhuǎn)接頭，也就避免冷卻水的污染。

（3）壓力加強(qiáng)型齒輪箱利用插在“S”杯內(nèi)的液位計(jì)控制補(bǔ)水（當(dāng)液位計(jì)顯示低水位時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟補(bǔ)水閥門(mén)向系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)水），取消了傳統(tǒng)齒輪箱的接受水罐補(bǔ)水，補(bǔ)充水用量明顯減少，補(bǔ)水也更精準(zhǔn)。

（4）壓力加強(qiáng)型齒輪箱水冷系統(tǒng)補(bǔ)水采用軟水，水質(zhì)更好，水冷管路不易結(jié)垢，過(guò)濾器不易堵塞。傳統(tǒng)齒輪箱水冷系統(tǒng)采用工業(yè)水補(bǔ)充，水質(zhì)較差。

3.2 閉式壓力水路與傳統(tǒng)開(kāi)式水路流量等參數(shù)對(duì)比

閉式壓力水路與傳統(tǒng)開(kāi)式水路流量等參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 加壓水冷齒輪箱與傳統(tǒng)齒輪箱冷卻水流量對(duì)比

3.3 閉式壓力水路與傳統(tǒng)開(kāi)式水路簡(jiǎn)易流程對(duì)比

閉式壓力水路與傳統(tǒng)開(kāi)式水路簡(jiǎn)易流程對(duì)比見(jiàn)圖2。

4 運(yùn)行中的問(wèn)題及原因與處理方法

4.1 壓力加強(qiáng)型齒輪箱水冷系統(tǒng)裝水困難

原因：采用閉路的壓力冷卻循環(huán)，爐內(nèi)溫度較高，造成管道內(nèi)集氣無(wú)處外排，存氣阻水。

處理方法：水冷站內(nèi)水泵出口處設(shè)置排氣閥門(mén)。裝水時(shí)，打開(kāi)排氣閥門(mén)同時(shí)開(kāi)啟補(bǔ)水閥門(mén)，邊補(bǔ)水邊排氣，當(dāng)水位上升到可視流量觀察口一半位置時(shí)啟動(dòng)水泵，再補(bǔ)水排氣，直到裝滿(mǎn)水恢復(fù)流量。

4.2 自動(dòng)補(bǔ)水閥頻繁補(bǔ)水

（1）原因之一：爐內(nèi)壓力與“S”杯處氮?dú)鈮毫Σ黄胶猓斐砷]路系統(tǒng)水面波動(dòng)較大，液位計(jì)頻繁報(bào)高、低液位信號(hào)，自動(dòng)補(bǔ)水閥頻繁開(kāi)關(guān)；

處理方法：在去“S”杯處氮?dú)夤苈飞习惭b氮?dú)庹{(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)氮?dú)鈮毫_(dá)平衡點(diǎn)。

圖2 閉式壓力水路與傳統(tǒng)開(kāi)式水路簡(jiǎn)易流程對(duì)比圖

（2）原因之二：齒輪箱“S”杯液位計(jì)損壞，假信號(hào)造成自動(dòng)補(bǔ)水閥補(bǔ)水頻繁。

處理方法：利用高爐定休機(jī)會(huì)更換液位計(jì)。平時(shí)將液位計(jì)短接，設(shè)置定時(shí)補(bǔ)水保產(chǎn)，并加強(qiáng)巡檢。

（3）原因之三：自動(dòng)補(bǔ)水閥損壞。

處理方法：更換自動(dòng)補(bǔ)水閥門(mén)，更換期間利用旁通補(bǔ)水。

（4）原因之四：齒輪箱循環(huán)冷卻系統(tǒng)有內(nèi)漏或外漏。

處理方法：如果是外漏，確認(rèn)漏點(diǎn)后立即處理；如果是內(nèi)漏，需休風(fēng)處理，并采取臨時(shí)保產(chǎn)措施，如減水、定時(shí)補(bǔ)水等。

4.3 補(bǔ)水系統(tǒng)補(bǔ)水困難

（1）原因之一：補(bǔ)水閥開(kāi)，補(bǔ)水加壓泵不聯(lián)鎖啟動(dòng)。

處理方法：排查補(bǔ)水加壓泵與補(bǔ)水閥聯(lián)鎖，排除故障，如果是加壓泵損壞就更換加壓泵。

（2）原因之二：補(bǔ)水管路過(guò)濾器堵塞（判斷依據(jù)是過(guò)濾器前后壓差）。

處理方法：拆卸過(guò)濾器清洗濾網(wǎng)，恢復(fù)正常壓差。

（3）原因之三：補(bǔ)水管路有漏點(diǎn)，漏水泄壓。

處理方法：焊補(bǔ)管道漏點(diǎn)。

（4）原因之四：補(bǔ)水管路限流孔板堵雜物。

處理方法：拆卸限流孔板，清理雜物。

4.4 循環(huán)水系統(tǒng)水量降低

（1）原因之一：板式換熱器板片結(jié)垢，造成板片通道堵塞，壓差增大，過(guò)流面積減小。

處理方法：拆卸板式換熱器板片，離線酸洗、回裝。

（2）原因之二：循環(huán)水管路過(guò)濾器堵塞（判斷依據(jù)是過(guò)濾器前后壓差）。

處理方法：拆卸過(guò)濾器清洗濾網(wǎng)，恢復(fù)正常壓差。

4.5 齒輪箱循環(huán)冷卻系統(tǒng)水溫持續(xù)偏高

（1）原因之一：板式換熱器內(nèi)部循環(huán)水通道結(jié)垢堵塞，傳熱系數(shù)降低，換熱效果差。

處理方法：拆卸板式換熱器板片，離線酸洗除垢。如垢板結(jié)嚴(yán)重?zé)o法徹底清洗，就考慮更換板式換熱器。清洗或更換過(guò)程倒換備用板式換熱器保產(chǎn)，如備用板式換熱器也結(jié)垢堵塞，那么采取直排冷卻的方法保產(chǎn)。

（2）原因之二：二次水冷卻塔冷卻效果差，二次水水溫度升高快。分析具體原因有二：①冷卻塔噴嘴堵塞或損壞，造成冷卻塔噴淋效果差；②冷卻塔頂部風(fēng)機(jī)故障，風(fēng)冷失效。

處理方法：①疏通或更換冷卻塔噴嘴；②檢查冷卻塔頂部風(fēng)機(jī)，排除故障。

（3）原因之三：二次水冷卻水量不匹配，無(wú)法達(dá)到最佳冷卻效果。來(lái)自提升泵站的二次冷卻水一路去爐頂水冷站板式換熱器給齒輪箱循環(huán)水換熱冷卻用，一路去液壓站板式換熱器給液壓油冷卻，一路去冷卻爐頂攝像裝置，如水量分配不合理，會(huì)造成去爐頂水冷站板式換熱器二次冷卻水量偏小，無(wú)法充分發(fā)揮板式換熱器的冷卻效果。

處理方法：通過(guò)控制各路分支閥門(mén)，調(diào)配各路水量，達(dá)到最佳效果的冷卻水量。

5 系統(tǒng)的優(yōu)化改造

通過(guò)對(duì)鞍鋼1、3、5、11 四座高爐壓力加強(qiáng)型齒輪箱水冷站運(yùn)行參數(shù)的分析總結(jié)，對(duì)水冷站的補(bǔ)水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。補(bǔ)水系統(tǒng)針對(duì)室外易凍、補(bǔ)水頻次多向爐內(nèi)漏水問(wèn)題進(jìn)行改造；排水系統(tǒng)在節(jié)能減排方面研究具體可行方案。主要措施如下：

（1）軟水主補(bǔ)水管線來(lái)水端引自高爐供水圍管，出水端引到脫氣罐前，途經(jīng)爐頂水冷站屋內(nèi)。在屋內(nèi)引軟水支管經(jīng)過(guò)增壓泵至SV1 閥（水冷站循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水閥）和SV2補(bǔ)水閥（水封補(bǔ)水閥）前，供兩閥補(bǔ)水。補(bǔ)水總管道前安裝增壓泵并與補(bǔ)水閥（SV1 和SV2 兩臺(tái)補(bǔ)水閥）加裝連鎖裝置。當(dāng)液位計(jì)顯示系統(tǒng)低液位缺水時(shí)，補(bǔ)水閥接液位計(jì)低液位信號(hào)連鎖打開(kāi)，同時(shí)增壓泵得到補(bǔ)水閥打開(kāi)的信號(hào)連鎖自動(dòng)啟動(dòng)給補(bǔ)水加壓；當(dāng)液位計(jì)顯示系統(tǒng)高液位信號(hào)（補(bǔ)水完畢），補(bǔ)水閥接液位計(jì)高液位信號(hào)連鎖關(guān)閉，同時(shí)增壓泵得到補(bǔ)水閥關(guān)閉的信號(hào)連鎖自動(dòng)停泵，此時(shí)補(bǔ)水完畢。

目的：軟水在室外為常流水（冬季防凍），壓力補(bǔ)水點(diǎn)在水冷站室內(nèi)，不易產(chǎn)生內(nèi)漏，而在室內(nèi)外漏易及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

（2）水冷站屋內(nèi)安裝工業(yè)水備用線，來(lái)水點(diǎn)取自提升泵站來(lái)水管道（來(lái)水點(diǎn)加裝控制閥門(mén)），出水點(diǎn)接到水冷站增壓泵前（出水點(diǎn)加裝控制閥門(mén)），通過(guò)倒換控制閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)倒水功能。

目的：在處理軟水管道時(shí)倒水保產(chǎn)；在查齒輪箱內(nèi)漏時(shí)倒水試漏，不影響高爐循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水，排除漏水點(diǎn)，給爐體查漏水帶來(lái)便利。

（3）通過(guò)加裝管道、閥門(mén)將SV3閥排水引至水冷站板式換熱器二次冷卻水回水管道，通過(guò)回水管道回到提升泵站水箱，供水冷站板式換熱器二次冷卻水循環(huán)冷卻用。

目的：水冷站排放軟水循環(huán)利用為二次冷卻水，節(jié)約能源提高水質(zhì)。

補(bǔ)水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)改造見(jiàn)圖3、圖4。

圖3 水冷站補(bǔ)水系統(tǒng)改造圖

圖4 水冷站排水系統(tǒng)改造圖

6 改造效果

改造后運(yùn)行效果較好。軟水補(bǔ)水系統(tǒng)在滿(mǎn)足系統(tǒng)補(bǔ)水所需流量、壓力的同時(shí)，做到高效利用軟水不向爐內(nèi)泄漏、冬季節(jié)能防凍不外漏；定期排放的軟水全部回收利用，作為提升泵站二次冷卻水補(bǔ)水水源，水冷站排污（SV3 自動(dòng)閥）排水回收利用節(jié)約能源，同時(shí)提高了二次冷卻水水質(zhì)。

7 結(jié)語(yǔ)

壓力加強(qiáng)型水冷齒輪箱是爐頂?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)能否正常工作，將直接影響高爐生產(chǎn)。因此，必須進(jìn)行高質(zhì)量的進(jìn)行日常點(diǎn)檢、設(shè)備故障分析和維護(hù)，確保高爐正常運(yùn)行。