鋼廠高爐純水Ⅰ系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)備工程管理分析

   某高爐鋼廠純水Ⅰ系統(tǒng)柴油機(jī)泵原設(shè)計參數(shù)為2160立方米/小時，但實際運行參數(shù)為2600立方米/小時左右，致使柴油機(jī)在運行中超負(fù)荷，超過了實際功率，造成運行時柴油機(jī)本體溫度過高，渦輪增壓器及排氣系統(tǒng)溫度達(dá)到700℃以上，大大超過了532℃的康明斯發(fā)動機(jī)要求，隨之冷卻水系統(tǒng)溫度過高，日常柴油機(jī)進(jìn)行維護(hù)運行時，運轉(zhuǎn)不到半小時，就故障報警，被迫停機(jī)。現(xiàn)場調(diào)研工況調(diào)查某高爐純水Ⅰ系統(tǒng)屬閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其供水先冷卻爐缸側(cè)壁，再冷卻爐身中上部冷卻壁，然后回水場。其原設(shè)計供水流量為4320m3/h，但長期以來實際用水流量為5200m3/h左右，超出設(shè)計流量900m3/h左右。某高爐純水Ⅰ系統(tǒng)水泵配置情況為3臺馬達(dá)泵（2用1備），以及1套柴油機(jī)泵組，馬達(dá)泵和柴油機(jī)泵的性能參數(shù)相同，柴油機(jī)泵組是當(dāng)二次失電后為能保證高爐爐缸冷卻而設(shè)置的緊急事故設(shè)備。

  平時為2臺馬達(dá)泵工作，當(dāng)柴油泵定期運轉(zhuǎn)時，為1臺馬達(dá)泵加1臺柴油泵工作。目前柴油機(jī)運轉(zhuǎn)頻度為每個月運轉(zhuǎn)3次，每次1小時。2012年實際供水量維持在91.2—99.2m3/min，即5472m3/h—5952m3/h，供水壓力基本在0.75MPa左右，進(jìn)水壓力在0.16MPa左右（進(jìn)水壓力低于0.15MPa即低壓報警）。后對工況進(jìn)行調(diào)整，2013年4月至今，目前實際供水量維持在87m3/min，即5200m3/h。而該系統(tǒng)設(shè)計水量僅為72m3/min即4320m3/h，實際供水流量為設(shè)計流量的122％，水泵進(jìn)口壓力0.17MPa，接近低壓報警值（0.15MPa）。由于設(shè)備選型階段對馬達(dá)供水泵的功率按照提高一檔配置（配用800KW的馬達(dá)），因此馬達(dá)泵電機(jī)未出現(xiàn)過載現(xiàn)象，但柴油泵配置的柴油機(jī)已經(jīng)明顯過載，原柴油機(jī)（QSK23—G2，656kW，1500rpm）使用在新工況點時功率偏小，無法帶動水泵正常使用，強(qiáng)行使用會導(dǎo)致柴油機(jī)負(fù)荷超載，柴油機(jī)長時間超載使用會導(dǎo)致柴油機(jī)損壞。主要表現(xiàn)為帶負(fù)荷試運轉(zhuǎn)和模擬事故供水狀態(tài)下冷卻水溫上升達(dá)到跳機(jī)溫度，渦輪增壓器及進(jìn)排氣管溫升嚴(yán)重超標(biāo)（現(xiàn)700℃，標(biāo)準(zhǔn)530℃）。目前當(dāng)柴油泵定期運轉(zhuǎn)（每月3次，每次1小時）時，柴油機(jī)均處于超負(fù)荷的狀態(tài)下，該情況日趨嚴(yán)重，已對柴油機(jī)帶來隱患，萬一遇到停電情況下柴油機(jī)損壞無法正常運行，將對寶鋼高爐爐缸系統(tǒng)的安全帶來重大影響，為此必須對柴油機(jī)應(yīng)急設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。

用水量提升其主要客觀原因調(diào)查

1. 爐缸側(cè)壁冷卻設(shè)備組合結(jié)構(gòu)的差異決定了冷卻強(qiáng)度要求的不同

  某高爐的爐缸側(cè)壁冷卻設(shè)備結(jié)構(gòu)分布與其他三座高爐對比，存在一種明顯差異，即銅冷卻壁和鑄鐵冷卻壁組合結(jié)構(gòu)的不同。其他三座高爐的爐缸側(cè)壁基本以鑄鐵冷卻壁組合結(jié)構(gòu)的形式，而某高爐爐缸側(cè)壁卻是以銅冷卻壁為主、鑄鐵冷卻壁為輔的混合結(jié)構(gòu)的形式。因為銅冷卻壁的導(dǎo)熱性能好，所以銅冷卻壁用的越多，其導(dǎo)出爐缸側(cè)壁的熱量就越大，本質(zhì)上對爐缸側(cè)壁的安全長壽是有利的，但這必須是建立與之相匹配的充足冷卻水量基礎(chǔ)上的，否則，導(dǎo)熱性再好，冷卻強(qiáng)度不足，反而會導(dǎo)致水溫差上升和爐缸熱負(fù)荷居高不下，對爐缸側(cè)壁冷卻的安全長壽反而不利。所以，像某高爐這種以銅冷卻壁為主的爐缸結(jié)構(gòu)，對冷卻強(qiáng)度的要求比鑄鐵冷卻壁結(jié)構(gòu)的要高，即要求的冷卻水量要大。而從原先設(shè)計水量的使用情況看，滿足不了要求。

2. 爐缸銅冷卻壁內(nèi)部冷卻水道特殊結(jié)構(gòu)決定了流速的要求不同

  某高爐爐缸銅冷卻壁內(nèi)部冷卻水道結(jié)構(gòu)呈結(jié)構(gòu)，其實際內(nèi)部當(dāng)量通徑為62mm，而爐缸鑄鐵冷卻壁內(nèi)部冷卻水道是圓形結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部通徑為56mm。按照純水Ⅰ系統(tǒng)原總設(shè)計流量4320m3/h計算，通過爐缸鑄鐵冷卻壁內(nèi)部冷卻水道的流速是2.03m/s，達(dá)到了設(shè)計要求，而通過爐缸銅冷卻壁內(nèi)部冷卻水道的流速卻只有1.64m/s，與設(shè)計要求流速2.03m/s相差甚多，沒有達(dá)到設(shè)計要求。水流速度的高低代表了其帶走熱量的快慢能力，也決定了通過冷卻設(shè)備冷卻水流量的大小，對高爐爐缸側(cè)壁的安全長壽維護(hù)至關(guān)重要。而某高爐爐缸側(cè)壁冷卻本身以銅冷卻壁組合結(jié)構(gòu)為主，所以4320m3/h的設(shè)計水量滿足不了當(dāng)前某高爐爐缸側(cè)壁的冷卻要求。按目前實際用水量5200m3/h的水平計算，通過爐缸銅冷卻壁內(nèi)部冷卻水道的流速接近2.00m/s，才基本滿足設(shè)計流速的要求。因此某高爐長期以來，純水Ⅰ系統(tǒng)實際供水量需求基本都控制在5200m3/h左右的水平。

3.爐缸側(cè)壁溫度高和爐缸熱負(fù)荷高決定了冷卻強(qiáng)度必須要提高

  某高爐爐缸側(cè)壁溫度總體都比較高，而且每年都有幾次不同程度的反復(fù)，而且某高爐的爐缸熱負(fù)荷也是四座高爐中相對最高的，為了確保爐缸側(cè)壁的安全，在這種狀態(tài)下，爐缸冷卻強(qiáng)度只能要求提高，所以這也是提升純水Ⅰ系統(tǒng)供水流量的一個主要原因?；谏鲜鲋饕?，所以當(dāng)前某高爐純水Ⅰ系統(tǒng)的實際用水量5200m3/h，是正常生產(chǎn)中長期需要保持爐缸冷卻水量。