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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，国内首次采用的软水密闭循环冷却壁控制系统的设计。就软水密闭循　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（４３５０　，１９９４年９月投产）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　新日铁技术生产的新型冷却壁设计。这个系统对一些　关键的控制策略和顺控逻辑进行了重新的分析和设　计　提供了更多的监视及快捷的判断和控制方法，使　操作更趋完善。　一工艺简介　软水密闭循环系统，由本体系和强化系循环冷却　水两个系统组成。　本体系软水密闭循环系统包括炉缸、风口、炉腹、　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。　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　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，考虑了安全　供水及快速启动柴油泵．还可转变为自然循环汽水冷　却。　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ＷＤＰＦ集散控制系统上完　成，通过ＣＲＴ画面进行监视操作。另外，重要控制回路　设有手操后备模式，可在中控室操作台上进行手动操　作。　为了便于现场检测、维护，在检漏装置集中安装　的地方设有检漏现场监视盘，当冷却壁本体系和强化　系中任一处发生漏水时，可在现场作出指示，便于及　时处理。　三软水密闭循环系统运行监视　循环水泵冷却设备　出口压力培水强度　

图１软水密ｆｉｌ循环系统运行监视系统图　在循环泵的入ｒ－ｉ设有压力计，以监视系统水压是　否处于规定的范围之内。当水压过低时，将导致流速　下降，热量堆集，损坏炉体设备，因此必须连锁启动备　用泵。若压力在某规定时问内还未恢复或继续降至低　低，则通知电控系统转Ａ紧急冷却方式。将高炉大致　・１５・

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划分成炉缸、风１：３、炉腹、炉腰以及炉身中、下部炉口　等多段，对流量、温度进行监视计算热负荷。热负荷与　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　热．也防止相邻区域发生冷却不均匀。热负荷计算结　果，在画面上可直观地显示出来。　四膨胀罐水位控制　循环水在膨胀罐内短暂逗留后，又回到循环泵。　由于蒸发污水排放以及物理、化学侵蚀等引起冷却漏　水等，造成膨胀罐水位降低，此时需进行补水。　补水调节膨胀罐的水位，在水位处于低或低低　时，调节器启动投入自动，水位恢复正常后，调节器偏　差消失，且调节阀处于闭状态，此时调节器转入手动　状态，等待下一次启动信号的到来。　嘭胀罐｝叵位诲节　

图２膨胀罐水位控制系统图　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　理。补水调节阀打开成小开度，水位迅速上升到正常　水位。当造成水位下降原因是连续漏水时，补水量较　大．此时即使补水调节阀打开成小开度，水位并不一　定迅速上升，延时一定时问后，检测到水位仍未恢复　正常，调节器解除限幅投入　动，最终使朴水量与泄　漏量平衡。朴水调节器应带有手动自动切换功能。　由于温度升高补水量过多等．造成膨胀罐水位升　高．此时顺控自动开启排放阀，水位下降到正常水位　后，排放阀关闭。　当水质被污染时，手动打开排放阀。通过排放排　放掉部分污水，补充新水的方法，提高循环水水质，使　之达到水质要求。　五膨胀罐压力控制　由于高炉炉体温度较高，溶解在循环水中的氧气　会对冷却设备内冷却水管发生强烈的氧化作用。为阻　１６・　止氧气浸入，对膨胀罐充入少量氮气，造成罐内压力　高于罐外压力，隔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　持罐内压力在几百帕上下。另外，为了将罐内的水蒸　汽排出，现场手动蝶阀开启一小开度进行排放。若要　维持罐内压力，必须连续地充氮。　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　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。　膨胀罐压打调节　

图３膨胀罐压力控制系统图　六冷却设备破损漏水检测　高炉炉体内有原料、煤气、熔铁、炉渣等高温炉料　存在，高炉生产后期，耐火村砖侵蚀和脱落后，冷却设　备中的冷却管会受到下降炉料磨损和上升煤气冲刷　造成破损。冷却设备一旦破损，根据炉内不同高度的　炉内压力与冷却设备水压分布分成二个区域，即Ａ区　炉内煤气压力高于水压，其结果是高炉煤气混入循环　水中，此种情况检漏主要依据：ａ）浮子开关动作；ｂ）循　环水质恶化（炉内煤气混入水中，导致电导率、ＰＨ值　发生变化）　浮子开关是一种新型仪表．它安装在排水　管上捕集管道内的气体．当捕集到的气体充满气室　后，驱动浮子发出接点信号。　浮子开关设置原则是：冷却壁所处热负荷大的地　方，由于温差相对也要大一些，因此较易破损．一旦破　损对高炉的影响也大，为浮子开关主要考虑设置的区　域。还有，距炉料越近的冷却水管破损的概率越大，设　

置得也应越多；距炉料较远的冷却水管破损概率要小　维普资讯 http://www.cqvip.com 应用天地　自动化信息　

得多，因而不设或少设浮子开关。浮子开关绝大部分　集中设置在风口以上炉腹、炉腰及炉身中下部区凸头　和角部排水管上。在高炉投运初期可按划分的冷却区　域均匀分布设置少量的浮子开关　在高炉运转后期视　炉况而定，可将５—８层的每块冷却壁凸头和角部排水　管几乎都可放置浮子开关。　

压低于炉内压　

压高于炉内压　水压　炉内压　

水压炉内压　圈４冷却设备各段循环水压力与炉内压力的关系图　

在高炉平台上设有浮子开关检娟现场监视盘，安　装在现场的每一个浮子开关都在监视盘上设报警信　号灯。操作人员得到报警后，可及时对冷却设备进行　修复。　另外，在排水集管取样管上设有管道式电导率和　ＰＨ计，监视循环水质变化情况。由于冷却设备一旦出　现破损，煤气混入水中造成水质变化较为滞缓，因此　仅作破损检测的辅助手段。　Ｂ区是炉内压力低于水压，其结果是循环水侵入　炉内，此种情况检漏主要依据：ａ）安装在冷却设备进出　水管的电磁流量计出现流量差（见图１）　）膨胀罐水　位下降；ｃ）补水量增加。　各座高炉的配水原则不尽相同，无论以何种方式　配水，在每一个冷却区域的给排水支管上应设置电磁　流量计，并可同时考虑为热负荷计算而设置的流量　计，当显示的流量差超过设定值时，发出破损漏水报　警。根据破损出现的区域，现场应用排压法逐步确定　漏水的具体部位　还有，一旦出现漏水，膨胀罐水位立　刻出现下降，应及时查找原因，对冷却设备可能出觋　的外部管道漏水进行补据。　虽然电磁流量计采用分段设置，但破损漏水量与　流经冷却设备的循环水量相比是非常小的，要求差流　量测量精度较高，因此检据功能原理与风口检漏相　同　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　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—ｔｉ）　式中：Ｑ一热负荷值；　Ｆ一冷却水供水流量；　ｔ　一冷却水供水温度；　ｔ　一冷却水出水温度；　在所需热负荷调节区域的供水管上安装调节阀，　玲却水出水温度变化通过控制冷却系统供水量，实现　对热负荷值的自动调节。　另外，还可采用更简便的方法，即选用温差式自　力式调节阀，在所需控制区域供出水管上测取温差信　号，直接进行调节。　此二种方法除增设一定数量的调节阀外，不需增　加更多的投资，但到目前为止还未见使用的实例报　道。　八结束语　工艺过程的设计和控制系统的设计要有机地结　合起来，才能为用户提供完善的设计。尤其是在新技　术开发过程中更显得重要，这一点在宝钢３高炉冷却　系统的设计中再次得到证实。　软水密闭循环冷却系统重要的一个管理内容是　热负荷管理。因为冷却过度，造成炉内壁结块；冷却过　弱，受炉料侵蚀损坏冷却壁。因此要建立冷却壁应用　优势，有必要对热负荷管理进行专门的研究。　另外，目前冷却系统面临大量而又无特别手段解　决的冷却设备破损检漏，亟待更有效的设备及方法的　开发。　

参考文献　郭可中：（宝钢３高炉操作技术进步）《（炼铁）１９９８年　第２期）；　项钟庸：‘宝钢３高炉长寿技术）（（钢铁技术）１９９４年　第１期）。　・ｌ７・

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