高炉软水密闭循环冷却系统的控制制

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应 用天 地
自 动化信息
软 水 密闭循环 冷却 系统 的控制
重 庆钢 铁 设 计 院 胡 狄 辛
摘
要
本 文介 绍 了在 宝钢 ３号 高 炉 上 ， 内首 次 采 用 的软 水 密 闭循 环 冷 却 壁 控 制 系统 的设 计 。 软 水 密闭 循 国 就
方， 由于 温 差 相 对 也 要大 一 些 ， 此 较 易 破 损 ． 旦 破 因 一 损 对 高 炉 的影 响 也 大 ，为 浮 子 开关 主 要 考 虑 设 置 的 区
当水 质 被 污 染 时 ，手 动 打 开 排 放 阀 。 通 过 排 放 排 后 ， 动浮 子 发 出接 点 信 号 。 驱
高 炉炉 体 内有 原 料 、 气 、 铁 、 渣 等 高 温 炉 料 煤 熔 炉
理 。补 水 调 节 阀打 开 成 小 开 度 ，水 位 迅 速 上 升 到 正 常 存 在 ， 炉 生 产 后 期 ， 火 村 砖 侵 蚀 和 脱 落 后 ， 却 设 高 耐 冷 水 位 。 当造 成 水 位 下 降 原 因 是 连 续 漏水 时 ，补 水 量 较 备 中 的 冷 却 管 会 受 到 下 降 炉 料 磨 损 和 上 升 煤 气 冲 刷 大 ．此 时 即使 补 水 调 节 阀 打 开 成 小 开度 ，水 位 并 不 一 造 成破 损 。冷 却 设 备 一 旦 破 损 ，根 据 炉 内不 同高 度 的 定 迅 速 上 升 ，延 时 一 定 时 问 后 ，检 测 到 水 位 仍 未 恢 复 炉 内 压 力 与 冷 却 设 备 水 压 分 布 分 成 二 个 区 域 ，即 Ａ 区
五 膨 胀 罐 压 力控 制
距 设 由 于 高 炉 炉 体 温 度 较 高 ，溶 解 在 循环 水 中 的 氧 气 域 。还 有 ， 炉 料越 近 的 冷 却 水 管 破 损 的 概 率 越 大 ， 会 对 冷 却 设 备 内 冷 却 水 管 发 生 强 烈 的氧 化 作 用 。为 阻 置 得 也 应 越 多 ；距 炉 料 较 远 的 冷 却 水 管 破 损 概率 要 小
由 于 温 度 升 高 补 水 量 过 多 等 ．造 成 膨 胀 罐 水 位 升 环 水 质 恶 化 （ 内 煤 气 混 入 水 中 ，导 致 电 导 率 、Ｐ 炉 Ｈ值 高 ．此 时 顺 控 自动 开 启 排 放 阀 ，水 位 下 降 到 正 常 水 位 发 生 变 化 ） 浮 子开 关 是 一 种 新 型 仪 表 ． 安 装 在 排 水 它 后 ， 放阀关 闭。 排 放掉部 分污水 ， 充新 水的方法 ， 高循环水水 质 ， 补 提 使 之达到水 质要求 。 管 上 捕 集 管 道 内 的 气 体 ． 当 捕 集 到 的 气 体 充 满 气 室 浮 子 开 关 设 置 原 则是 ：冷 却 壁 所 处 热 负 荷 大 的地
水 两 个 系统 组 成 。 本 体 系 软 水 密 闭 循 环 系统 包 括 炉 缸 、 口 、 腹 、 风 炉
三 软水 密 闭 循环 系统 运 行监 视
循 环 水泵 出 口压 力 冷却 设 备 培水 强度
炉 腰 和 炉 身 中 、下 部 的 冷 却 壁 竖 水 管 的 冷却 。 沿 护 体 周 围 分 为 四个 区域 ，每 个 区域 都 设 有 膨胀 罐 ，其 冷 却 水 由 环管 经 四 个 区域 的 给水 集 营 分 别 接 出 ，送Ａ 本 区 域 的 冷却 壁 。冷 却 壁 问 的水 管 是 自下 而 上 串联 连 接 。 排水 分 别 进 入 各 区域 的 排 水 集 管 和 环 管 ，经 膨 胀 罐 返 回循 环 泵 站 。 在 泵 站 内 设 有 水 — — 水热 交 换 器 ，将 软 水冷却再经 水泵送给水 管循环使用 。
四Fra Baidu bibliotek膨 胀 罐 水 位控 制
循 环 水 在 膨 胀 罐 内短 暂 逗 留后 ，又 回 到循 环 泵 。
若 罐 内 水 位 发 生 急 剧 升 高 或 充 入 的 氮 气 压 力 波
动 过 大 时 ，罐 内 压 力 可 能 会 出 现 陡 然 上 升 的现 象 ，此
由于 蒸 发 污 水 排放 以 及 物 理 、化 学 侵 蚀 等 引起 冷 却 漏 时 顺 控 自动打 开 排 放 阀 泄压 。 压 力 恢 复 到 正 常 后 ， 自 动 关 闭排 放 阀 。 水 等 ， 成 膨 胀 罐 水 位 降 低 ， 时需 进 行 补 水 。 造 此
热 负 荷 合 理 调 配。现 利 用 已 获取 的 冷却 水供 水 流 量和 冷 却 水 供 出水 温 度 对 热 负 荷 值进 行 计算 ： Ｑ＝Ｆ（ ｋ—ｔ ｉ ） 式中： Ｑ一热 负 荷 值 ； Ｆ一冷 却 水 供 水 流 量 ；
正 常 ，调 节 器 解 除 限 幅投 入 动 ，最 终 使 朴 水量 与 泄 炉 内煤 气 压 力 高于 水 压 ，其 结 果 是 高 炉 煤 气 混入 循 环 漏 量平 衡 。朴 水 调 节 器 应 带 有 手 动 自动 切 换 功 能 。
水 中 ， 种情 况 检 漏 主要 依 据 ： ） 子 开 关 动 作 ； ） 此 ａ浮 ｂ 循
图 １ 软 水 密 ｆ 循环 系统 运 行监视 系统 图 ｉ ｌ
在 循 环 泵 的 入 ｒ设 有 压 力 计 ，以监 视 系统 水 压是 － ｉ
否处 于 规 定 的 范 围 之 内 。 当水 压 过 低 时 ，将 导 致 流速
下降 ， 量堆集 ， 热 损坏 炉体设 备 ， 因此 必须 连锁启 动备
二 软 水 密 闭循环 控 制 方式
控 制 方 式 分 为 中控 室 控 制 和 现 场 控 制 。
所 有 的 控 制 功 能 都 在 ＷＤＰ Ｆ集 散 控 制 系 统 上 完 新 日铁 技 术 生 产 的 新 型 冷 却壁 设 计 。这 个 系统 对 一 些 成 ， 过 Ｃ Ｔ画面 进 行 监 视 操 作 。 外 ， 通 Ｒ 另 重要 控 制 回路 关 键 的控 制 策 略 和 顺 控 逻 辑 进 行 了 重 新 的 分 析 和 设 设 有 手操 后 备 模 式 ，可 在 中控 室 操作 台 上进 行 手 动 操
七 对热 负 荷进 行 自动 调 节 的设 想
目前 对 软 水 密 闭 循 环 系 统 普 遍 采 用 现 场 手 动 方 法 调 节 供 水 流量 ，造 成 供 水量 不 能 及 时 跟 随 因 炉 况 波 动 而 引起 的热 负荷 变 化 ，也 不利 于 各 冷却 区域 之 间 的
压 低 于 炉 内压
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得 多 ，因而 不 设或 少 设 浮 子 开 关 。浮 子 开 关绝 大 部 分
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虽 然 电磁 流 量 计 采 用 分 段 设 置 ，但 破 损 漏 水 量 与
集 中设 置 在 风 口以上 炉 腹 、炉 腰 及 炉 身 中 下 部 区凸 头 流 经 冷 却 设 备 的循 环 水 量 相 比是 非 常 小 的 ，要 求 差 流
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划 分 成 炉缸 、 １ 炉 腹 、 腰 以 及 炉 身 中 、下 部 炉 口 止 氧气 浸 入 ，对 膨 胀 罐 充 入 少 量 氮 气 ，造 成 罐 内压 力 风： ３、 炉 隔 等 多段 ， 流 量 、 对 温度 进 行 监 视 计 算 热 负 荷 。热 负荷 与 高 于 罐 外 压 力 ， 绝 循 环 水 与 空 气 的 接 触 。 在 膨 胀 罐 顶 部 设 有 压 力 计 ，通 过 调 节 充 氨 量 ，维 进 出水 温 差 、流 量 和 炉 衬 温 度 成 一 阶 函 数 关 系 。 对 热 负 荷 的 监 视 主 要 是 台 理 调配 水 量 ，防 止 炉 体 过 冷 或 过 持 罐 内压 力 在 几 百 帕 上 下 。 另 外 ，为 了 将罐 内的 水 蒸 热 ．也 防 止 相 邻 区域 发 生 冷 却 不 均 匀 。 热 负 荷 计 算 结 汽排 出 ，现 场 手 动蝶 阀 开 启 一 小 开 度 进 行排 放 。若 要 果 ， 画 面 上 可 直观 地 显 示 出来 。 在 维 持 罐 内压 力 ， 须 连续 地 充 氮 。 必
环 系统运行监视 、 膨胀罐 的 水位控 制 、 膨胀罐 压力控制 、 冷却设备破损 漏水检 测 ， 以厦对热 负荷进行 自动调 节的
设 想 等 几 个 方 面进 行 了重 点 阐 述 。
关键词 高炉控制
软水 密闭循 环冷却
膨胀罐
漏水检测
热 负荷调 节
宝 钢 ３号 高 炉 （ ３ ０ ，９ ４年 ９月 投 产 ） ４ ５ １９ 在借 鉴 了国 外 先 进 技术 的 基 础 上 ，为 提 高 高 炉 使 用 寿命 ，在 国 内首 先 使 用 全 软 水 密闭 循 环 却 系 统 ，同时 采 用 了
强化 系 软 水 密 闭 循 环 系 统 包 括 炉底 周 围 、出 铁 ｒ － ｉ
冷却 壁 ，以及 炉腹 、炉 腰 和 炉 身 中、下 部 冷 却 壁 的 凸 台 、角 部 管 和 背部 蛇 形 管 ，还 包 括 炉 身 上 部水 冷 壁 的 冷却 。强 化 系 冷 却 水 水 量 分 配可 根 据 高 炉 高度 上 热 负
和 角 部 排 水 管 上 。在 高 炉投 运 初 期 可 按 划 分 的 冷 却 区 量 测 量 精 度 较 高 ， 因 此 检 据 功 能 原 理 与 风 口检 漏 相
域 均 匀分 布 设置 少 量 的 浮 子 开关 在 高 炉 运 转 后 期 视 同 炉 况 而定 ， 将 ５—８层 的 每块 冷 却 壁 凸头 和 角 部 排 水 可 管 几 乎都 可 放 置 浮 子 开 关 。
供 水及 快 速 启 动 柴 油 泵 ．还 可 转 变 为 自然 循环 汽 水 冷 用 泵 。若 压 力 在 某 规定 时 问 内 还 未 恢 复 或 继 续 降 至 低 却。 低 ，则 通 知 电控 系 统转 Ａ 紧 急冷 却方 式 。将 高 炉 大 致
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补 水 调 节 膨 胀 罐 的 水 位 ， 在 水 位 处 于 低 或 低 低 时 ， 节 器 启 动投 入 自动 ， 位 恢 复 正 常后 ， 节 器 偏 调 水 调 差 消 失 ，且 调 节 阀 处 于 闭 状 态 ，此 时 调 节 器 转 入 手 动
膨 胀 罐 压 打 调 节
状 态 ， 待 下 一 次 启 动信 号 的 到来 。 等
嘭 胀 罐 ｝ 位 诲 节 叵
图 ２ 膨 胀 罐水 位控 制 系统 图
图 ３ 膨胀罐压 力控 制 系统图
补 水 分 二 种 情 况 ： 当造 成 水 位 下 降 原 因 不 是 连 续 漏 水 时 ，补 水 量 较小 ，调 节 器 在 补水 初 期 作 了 限 幅 处
六 冷却 设 备破 损 漏水 检 测
计 提 供 了 更 多 的 监 视 及 快 捷 的判 断 和 控制 方 法 ，使 作 。 操 作 更趋 完 善 。 为 了便 于 现 场 检测 、维 护 ，在 检 漏 装 置 集 中安 装
一
工 艺简 介
的地方设有 检漏现场监视盘 ，当冷却 壁本体系和强化
时处 理 。
软 水 密 闭循 环 系 统 ，由本 体 系和 强 化 系循 环冷 却 系 中任 一 处 发 生 漏 水 时 ，可 在现 场 作 出指 示 ，便 于 及
荷分 布 的 变 化 来 手 动调 节 。冷 却 水经 主 水 管 和 集 管 进 入 冷 却 壁后 至 排 水 集 管 和 主管 ，汇集 后 经 强化 系 同 样 设 置 的一 组 膨 胀 罐 排 Ａ 排 水 主 管 ，返 回 循 环水 泵 站 ， 循 环 泵 站 也 设 有 热 交 换 器 。 紧 急 状 态 时 ， 虑 了安 全 考