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鋼廠高爐純水Ⅰ系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)備工程管理分析

來(lái)源:至德鋼業(yè) 日期:2020-03-04 16:10:41 人氣:999

   某高爐鋼廠純水Ⅰ系統(tǒng)柴油機(jī)泵原設(shè)計(jì)參數(shù)為2160立方米/小時(shí),但實(shí)際運(yùn)行參數(shù)為2600立方米/小時(shí)左右,致使柴油機(jī)在運(yùn)行中超負(fù)荷,超過(guò)了實(shí)際功率,造成運(yùn)行時(shí)柴油機(jī)本體溫度過(guò)高,渦輪增壓器及排氣系統(tǒng)溫度達(dá)到700℃以上,大大超過(guò)了532℃的康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)要求,隨之冷卻水系統(tǒng)溫度過(guò)高,日常柴油機(jī)進(jìn)行維護(hù)運(yùn)行時(shí),運(yùn)轉(zhuǎn)不到半小時(shí),就故障報(bào)警,被迫停機(jī)?,F(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)。其原設(shè)計(jì)供水流量為4320m3/h,但長(zhǎng)期以來(lái)實(shí)際用水流量為5200m3/h左右,超出設(shè)計(jì)流量900m3/h左右。某高爐純水Ⅰ系統(tǒng)水泵配置情況為3臺(tái)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(shí)為2臺(tái)馬達(dá)泵工作,當(dāng)柴油泵定期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),為1臺(tái)馬達(dá)泵加1臺(tái)柴油泵工作。目前柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻度為每個(gè)月運(yùn)轉(zhuǎn)3次,每次1小時(shí)。2012年實(shí)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(bào)警)。后對(duì)工況進(jìn)行調(diào)整,2013年4月至今,目前實(shí)際供水量維持在87m3/min,即5200m3/h。而該系統(tǒng)設(shè)計(jì)水量?jī)H為72m3/min即4320m3/h,實(shí)際供水流量為設(shè)計(jì)流量的122%,水泵進(jìn)口壓力0.17MPa,接近低壓報(bào)警值(0.15MPa)。由于設(shè)備選型階段對(duì)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(guò)載現(xiàn)象,但柴油泵配置的柴油機(jī)已經(jīng)明顯過(guò)載,原柴油機(jī)(QSK23—G2,656kW,1500rpm)使用在新工況點(diǎn)時(shí)功率偏小,無(wú)法帶動(dòng)水泵正常使用,強(qiáng)行使用會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)負(fù)荷超載,柴油機(jī)長(zhǎng)時(shí)間超載使用會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)損壞。主要表現(xiàn)為帶負(fù)荷試運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)(每月3次,每次1小時(shí))時(shí),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(duì)柴油機(jī)帶來(lái)隱患,萬(wàn)一遇到停電情況下柴油機(jī)損壞無(wú)法正常運(yùn)行,將對(duì)寶鋼高爐爐缸系統(tǒng)的安全帶來(lái)重大影響,為此必須對(duì)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(duì)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?yàn)殂~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(duì)爐缸側(cè)壁的安全長(zhǎng)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(huì)導(dǎo)致水溫差上升和爐缸熱負(fù)荷居高不下,對(duì)爐缸側(cè)壁冷卻的安全長(zhǎng)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(duì)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(jì)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(shí)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(jì)流量4320m3/h計(jì)算,通過(guò)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(jì)要求,而通過(guò)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(jì)要求流速2.03m/s相差甚多,沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)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(guò)冷卻設(shè)備冷卻水流量的大小,對(duì)高爐爐缸側(cè)壁的安全長(zhǎng)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(jì)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(shí)際用水量5200m3/h的水平計(jì)算,通過(guò)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(jì)流速的要求。因此某高爐長(zhǎng)期以來(lái),純水Ⅰ系統(tǒng)實(shí)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(duì)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(gè)主要原因。基于上述主要原因,所以當(dāng)前某高爐純水Ⅰ系統(tǒng)的實(shí)際用水量5200m3/h,是正常生產(chǎn)中長(zhǎng)期需要保持爐缸冷卻水量。


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