通钢2#高炉软水闭路循环系统设计及应用特点

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[摘 要]本文对通钢2#高炉软水闭路循环系统的设计及应用特点做一简要介绍，对日常生产中出现的问题进行了总结并提出改进建议。

[关键词]高炉；冷却水系统；设计；应用

中图分类号：TF063 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0396-01

1.前言

高炉本体软水闭路循环冷却系统是上世纪90年代逐渐在国内发展起来的一种冷却方式，是延长高炉寿命的重要措施之一，具有节水节能、冷却效果好、可靠性高、系统运行稳定的特点，是高炉炉体冷却的发展趋势。通钢2#高炉是有效容积为2680m3的大型现代化高炉，自2007年9月26日开炉以来最高利用系数达到2.39t/m3・d，其高炉本体冷却系统采用全软水闭路循环冷却系统。投产以来通过7年的运行表明，系统运行平稳、可靠，现就该系统的设计和生产运行情况作简要介绍。

2.软水闭路循环冷却系统工艺流程

通钢2#高炉本体、风口和热风炉热风阀（含倒流休风阀）采用联合软水密闭循环冷却系统：

1）一级冷却回路系统

冷却水经水泵站主循环泵升压后，通过Ф800供水主管输入高炉本体，由供水总环管及供水主管分别将水引至冷却壁直冷管和炉底水冷管。冷却壁直冷管分4个扇形区域供水，以利于检漏和水量分配。冷却壁进水直接由供水环管引出，接至第1段冷却壁直冷管的入口，每根直冷管从第1段至第15段串联连接。回水分别进入4个区域共16根DN200回水集管内，再回到DN800回水总环管。炉底冷却回水经回水主管进入冷却壁蛇形管供水环管，由该供水环管引水至第8段冷却壁蛇形管入口，3段（第8～10段）冷却壁蛇形管进、出口从下至上串联连接。冷却壁蛇形管回水分别进入4个区域共4根DN200回水集管内，汇合到DN800总回水环管。以上组成第一级冷却回路系统。

2）二级冷却回路系统

一级冷却回路DN800总回水环管内回水经脱气后，大部分水经一条DN700水管引至第二级冷却回路系统的增压泵，多余的水则由一条DN500水管引至脱气罐、膨胀罐组入口管。第二级冷却回路冷却元件包括风口小套、中套和热风阀。增压泵房内设增压泵两组，即低压泵组向风口中套、直吹管、热风阀供水，高压泵组向风口小套供水。第二级冷却回路各组冷却元件回水经各自的回水主管，进入二级冷却回路DN700回水总管，所有回水与前述多余的水汇合，经脱气罐、膨胀罐组后进入Ф800回水总管输送到主循环泵。脱气罐容积20m3，膨胀罐容积20m3。

3）各系统水量分配

全系统总循环水量6300m3/h。第一级冷却回路冷却壁直冷管水量5300 m3/h，直冷管内水速2.9m/s。炉底及冷却壁蛇形管串联回路水量1000 m3/h，此水量由蛇形管耗水量所决定。炉底冷却管管径Ф108×14，以确保高炉一代炉龄安全运行。炉底水冷管共48根，3根一串，计16组。

第二级冷却回路风口小套水量1400 m3/h，风口中套水量930m3/h，热风阀水量810 m3/h。

4）炉体冷却安全措施

①风口设置事故水处理系统。当个别风口产生微漏时，微漏风口可通过专门设置的相应管路切换成工业水冷却，当风口破损到一定数量时集中一次更换，更换后的风口再转换回软水冷却。

②软水密闭循环系统及工业净循环水系统除备用电动泵组外，还分别设置有柴油机泵组。当停电及电动泵事故时，柴油机组能在10s内自动启动，维持水系统运行。

3.冷却设备

高炉采用全冷却壁冷却元件。为确保高炉长寿，冷却设备采用如下技术措施：①在炉腹（第5段）、炉腰（第6段）和炉身下部（第7段）采用铜冷却壁。②适当增加冷却壁水冷管直径和每段冷却壁块数，提高水冷管比表面积（炉腰为0.96）。③双层水冷管冷却壁安装部位延伸至炉身中部。

从炉底到炉喉钢砖下沿共15段冷却壁。按照炉内纵向各区域不同的工作条件和热负荷大小，采用不同结构形式和不同材质的冷却壁，第1～3段为低铬铸铁，第5、6、7段为铜冷却壁，其余各段均为球墨铸铁。各段冷却壁结构形式如下：

①炉底、炉缸第1～3段为光面冷却壁，厚度170mm。

②第4段风口带为光面冷却壁，厚度405mm。

③炉腹第5段为铜冷却壁，壁体厚度125mm。每块冷却壁有4条冷却水通道。

④炉腰第6段为铜冷却壁，壁体厚度125mm。其结构形式与第5段铜冷却壁相同。

⑤炉身共设9段冷却壁。其中第7段为铜冷却壁，其结构形式与第5段铜冷却壁相同。第8～10段为双层水冷管镶砖冷却壁，壁体厚度345mm。第11～15段为单层水冷管镶砖冷却壁，壁体厚235mm 。

⑥每块铸铁冷却壁的水冷管采取4进4出竖直排列，铁口侧冷却壁水管采取7进7出的排列方式，风口带的冷却壁水管采取5进5出或6进6出的排列方式。冷却壁直冷管管径Ф75×6，双层水冷管冷却壁的蛇形管管径Ф65×6。

4.开炉以来生产中存在的主要问题及建议

1）炉身中部以上冷却壁（8～15段）中间两根下方水管设计为冷却壁承重管，未安装波纹补偿器。开炉一年后开始频繁开焊穿煤气，造成炉本体各层平台煤气极大。个别的漏点有炉尘随煤气向外喷射，极易磨坏冷却壁水管造成漏水。

建议冷却壁管根全部安装波纹补偿器，并且在新高炉设计时取消水管承重。

2）高炉软水闭路循环冷却系统中炉底、中套、背部蛇形管、热风炉等各冷却器支管均未安装流量计，缺少行之有效的检查手段。自开炉以来，高炉冷却壁直冷管流量计损坏失灵共计40余个，占总数1/4以上，由于线路恢复困难及煤气较大等种种原因始终未能得到恢复。在缺少点检手段的情况下，如出现流量大幅度降低甚至断水，极有可能因无法及时发现造成重大事故。

建议软水闭路循环冷却系统所有支管路全部安装流量计或者流量计替代产品。

3）风口小套L型三通阀门不严，造成工业水软水之间互相串水，影响软水水质。

建议新高炉设计时取消L型三通阀门，或者小套采用工业水冷却。

4）炉缸冷却壁水温监测系统不全面，无法计算热流强度。

建议在炉缸冷却壁上安装测温电偶，以计算热流强度监测炉缸工作状态。

5.结语

1）通钢2#高炉软水闭路循环系统达到了设计要求，通过7年来的运行情况表明，该系统基本可以满足现代化大型高炉的生产要求。

2）在生产实践中对该系统逐步暴露出的若干问题逐步完善解决，并对今后新建高炉提供了经验。