供稿|奚艷波 / XI Yan-bo

高爐齒輪箱冷卻系統(tǒng)的研究

Research of Blast Furnace Gear Box Cooling System

供稿|奚艷波 / XI Yan-bo

作者單位：本鋼煉鐵廠，遼寧 本溪 117000

內(nèi)容導(dǎo)讀

為了解決本鋼新1#高爐爐頂齒輪箱溫度過高停止工作，影響到高爐生產(chǎn)的事故問題，針對本鋼新1#高爐實際生產(chǎn)工藝及具體操作方法，分析了問題存在的原因，提出了解決問題的具體方法。通過采取調(diào)整水冷系統(tǒng)、氮氣系統(tǒng)、采取齒輪箱冷卻應(yīng)急措施等方法，使上述存在的問題從根本上得到了解決，取得了理想的效果，從而達(dá)到了通過技術(shù)改進，避免問題重復(fù)發(fā)生的目的。

本鋼新1#高爐是一座爐容為4747 m3的大型現(xiàn)代化高爐，采用了當(dāng)今世界上較為先進的高爐煉鐵工藝技術(shù)及設(shè)備，爐頂設(shè)備主要包括：上料系統(tǒng)設(shè)備、均排壓系統(tǒng)設(shè)備、荒煤氣系統(tǒng)設(shè)備及除塵系統(tǒng)設(shè)備。其正常生產(chǎn)時的爐頂壓力為0.25 MPa，采用皮帶輸送機、串罐裝料方式，通過旋轉(zhuǎn)齒輪箱經(jīng)過布料溜槽將爐料布入爐內(nèi)，因此齒輪箱能否正常工作將直接影響到高爐生產(chǎn)的順行。由于季節(jié)、爐內(nèi)溫度及調(diào)整不當(dāng)?shù)仍?，時有齒輪箱溫度過高停止工作，影響到高爐生產(chǎn)的事故發(fā)生，這給高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行造成極大影響，如何適時調(diào)整好齒輪箱冷卻系統(tǒng)各項參數(shù)就顯得至關(guān)重要。

齒輪箱溫度波動的原因

齒輪箱冷卻系統(tǒng)主要是由水冷系統(tǒng)和氮氣系統(tǒng)兩個部分組成，水冷系統(tǒng)的水流量及氮氣系統(tǒng)的氮氣流量、壓力是影響齒輪箱溫度波動的原因，再則就是爐內(nèi)的溫度過高是影響齒輪箱溫度波動的原因。根據(jù)生產(chǎn)實際情況及實踐經(jīng)驗適時調(diào)整好冷卻系統(tǒng)各方面的流量、壓力參數(shù)是解決問題的關(guān)鍵。

齒輪箱水冷系統(tǒng)的調(diào)整

補水系統(tǒng)的調(diào)整

來源水至自清洗過濾器(ZZL50-DN50)的補水入口壓力為0.4 MPa，出口壓力為0.3 MPa。由于自清洗過濾器出口壓力低并且冷卻及補水共用一根管道因此造成儲水罐補水時間過長(10 min)?，F(xiàn)將壓力調(diào)整，入口壓力為0.8 MPa，出口壓力為0.5 MPa；補水時入口壓力為0.4 MPa，出口壓力為0.3 MPa，再將冷卻水管移到壓力調(diào)節(jié)閥后主管道部位，此時將補水時間縮短為4 min，縮短了補水時間，這對齒輪箱冷卻大有好處。

冷卻水系統(tǒng)的調(diào)整

冷卻水系統(tǒng)主要是利用來源水在板式冷卻器(M6-FM)中的循環(huán)，從而達(dá)到對齒輪箱循環(huán)水進行冷卻的目的。由于冷卻水管是接在自清洗過濾器出口上的，卻冷卻及補水共用一根管道(同為DN65管)，它流量的大小也直接影響到儲水(氣)罐的補水。因為冷卻水流量過大，補水流量則小，補水時間則受到一定影響(過長)，改造將冷卻水管移接到壓力調(diào)節(jié)閥后主管道部位(DN125)，這樣既保證了冷卻水的流量又保證了補水壓力及速度，冷卻水系統(tǒng)流量一般控制在52%左右，補水時在28%左右為宜。

循環(huán)水系統(tǒng)的調(diào)整

循環(huán)水系統(tǒng)主要有2臺葉片水泵50LG24-20，一備一用。設(shè)計流量為 24 m3/h，但實際流量為21.8 m3/h。齒輪箱設(shè)定允許流量為 10~24 m3/h。經(jīng)過長期運轉(zhuǎn)工作，由于水質(zhì)不好(來源于工業(yè)水)及工作環(huán)境惡劣的原因在齒輪箱冷卻水循環(huán)管道和齒輪箱內(nèi)水箱結(jié)垢(灰)，導(dǎo)致齒輪箱水循環(huán)管道通水截面積及內(nèi)水箱容積逐漸變小，如果不適時調(diào)整循環(huán)水流量，常造成齒輪箱往爐內(nèi)漏水(齒輪箱內(nèi)水箱為開放式)，所以將原來循環(huán)水流量：21.8 m3/h，限定調(diào)整為：≥16 m3/h，小于該數(shù)值時則必須清洗齒輪箱循環(huán)水管道?，F(xiàn)此數(shù)據(jù)主要根據(jù)齒輪箱是否漏水及齒輪箱溫度來調(diào)整循環(huán)水流量的大小，并同冷卻水流量有關(guān)。是一個各項指標(biāo)綜合調(diào)整的數(shù)據(jù)。

儲水(氣)罐補排水的調(diào)整

儲水(氣)罐設(shè)計有：補水入口、排水(污)出口、循環(huán)水出口、循環(huán)水入口、平衡壓力氮氣入口及安全閥等。

以前儲水(氣)罐設(shè)定時間45 min進行自動補排水。儲水(氣)罐水位計排水到40%時自動補水，補水時水位計到80%時自動停止補水。補排水的作用是：排除儲水罐中高溫循環(huán)水中的污水，補充低溫干凈水，從而達(dá)到降低齒輪箱循環(huán)水溫度、冷卻齒輪箱、清潔齒輪箱水箱的目的。但由于季節(jié)及爐內(nèi)溫度等原因，在45 min內(nèi)齒輪箱循環(huán)回水溫度還未達(dá)到需要更換的溫度(＞45 ℃)即排水或齒輪箱循環(huán)回水溫度已超過需要更換的溫度(＞45 ℃)還未排水，這就造成對水之源的浪費或容易對齒輪箱零部件造成傷害。所以現(xiàn)將齒輪箱循環(huán)水補排水由時間控制改為溫度來控制，將補排水溫度設(shè)定為回水溫度≥45 ℃時即補排水，這樣既可以節(jié)約用水又可以保證降低齒輪箱溫度的作用。

對氮氣系統(tǒng)的調(diào)整

氮氣是起到冷卻齒輪箱、平衡阻斷爐內(nèi)煤氣壓力及熱力、防止?fàn)t內(nèi)灰塵進入齒輪箱的作用，同時氮氣通過齒輪箱進入儲氣罐起到平衡壓力作用，起保證循環(huán)水及給排水之間的壓力平衡的作用，保證各系統(tǒng)的流量之間平衡及順行。其氮氣流量也是根據(jù)齒輪箱溫度及冷卻水系統(tǒng)各部流量來確定其氮氣流量的大小，一般控制在：2000~2500 m3/h。

由于原有氮氣是由一根φ108 mm管道輸送的，并且分別輸送到齒輪箱和下閥箱進行冷卻，由于輸送氮氣管道截面積小，這極易造成氮氣流量不足及壓力過低。由于季節(jié)及爐內(nèi)溫度等原因，經(jīng)常造成齒輪箱和下閥箱的溫度有比較大的波動，需要經(jīng)常調(diào)節(jié)氮氣流量，且由于氮氣流量不足及壓力過低的原因，造成齒輪箱內(nèi)部積灰過多，甚至導(dǎo)致齒輪箱溫度過高停止工作，影響到高爐生產(chǎn)的事故發(fā)生。為此將氮氣管道改造為由兩根φ108 mm管分別安裝在φ273 mm氮氣主管道，這樣就分別保證了齒輪箱和下閥箱用氮氣冷卻的作用(如圖2)。

齒輪箱冷卻應(yīng)急措施

為防止齒輪箱溫度持續(xù)過高，僅用補排水的方法不能起到降溫的作用時(排水需一定的時間)，將齒輪箱冷卻水來源水管道與循環(huán)水管道短接上，即將來源水管道直接接到齒輪箱冷卻水管道上，并安裝截止閥，用時打開不用時關(guān)閉，還可以利用該截止閥調(diào)整冷卻水流量，再利用儲水罐磁浮子水位計來定位儲水罐內(nèi)的水位，從而達(dá)到控制儲水罐內(nèi)水位高位排放、低位關(guān)閉的目的(儲水罐內(nèi)必須存放一定的水位，防止齒輪箱內(nèi)混合氣體順管道釋放發(fā)生傷人事故)。工作順序：來源水直接進入齒輪箱進行冷卻后，回到儲水罐(此時冷卻循環(huán)泵系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、補水系統(tǒng)及儲水罐排污閥都是停止或截止的)，當(dāng)達(dá)到高水位時排污閥打開排水，排放到低水位時，排污閥截止停止排放，這就達(dá)到不間斷冷卻齒輪箱的目的。

結(jié)束語

通過以上采取的方法、措施對齒輪箱冷卻系統(tǒng)進行調(diào)整后，齒輪箱溫度有明顯降低，工作效率大大提高，使齒輪箱工作時停轉(zhuǎn)問題在設(shè)備原因方面得到解決，從而保證了高爐生產(chǎn)的順利進行，達(dá)到了穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的目的。

作者簡介：奚艷波(1966.3—)，男，本科，機械工程，機動科長，機械工程師，本鋼板材股份有限公司煉鐵廠。

DOI:10.3969/j.issn.1000－6826.2015.04.20