高炉软水密闭循环冷却系统的控制制
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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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武钢高炉软水密闭循环冷却系统比较
第２１卷第１期 ２ ０ ２年２月 姑 钦 ｉＲＯＮＭＡＫ１ＮＧ ｖ。１．２１…Ｎ １ Ｆｅｂｒ￣ｒｖ ２００２ 武钢高炉软水密闭循环冷却系统比较 连诚黄德友 （武汉钢铁集团公司） ｌ前盲 武钢５号高炉ｌ ９９１年ｌｏ月１９日建成 投产，其冷却系统采用了从卢森堡ＰＷ公司 引进的软水密闭循环冷却系统。至２００１年７ 月，５号高炉只有５根直冷管、１２根凸台管损 坏。１９９５年开始用３ 左右的钒钛矿护炉后， 炉缸、炉底的热负荷已基本稳定在 ２７ ｌ７０ ｋＪ／（ｍ。・ｈ）、１６ ７２０ ｋＪ／（ｍ ・ｈ）左 右，炉况稳定顺行，年均利用系数达２．２以 上，预计５号高炉一代炉龄将达ｌ５年以上。 武钢大修后的１号、４号高炉也采用了软水 密闭循环冷却系统，其中ｌ号高炉的软水密 闭循环冷却系统是武钢与ＰＷ公司联合设计 的联台冷却系统，与４号、５号高炉有较大区 别 本文着重对１号与５号高炉的软水密闭 循环冷却系统的特点作一比较分析。 ２共同之处 （１）在高炉炉体冷却的高度上，改变了 传统的设计模式。从炉缸至炉喉钢砖以下，采 用全冷却壁结构，炉缸部位为光面冷却壁，风 口带为加厚异型冷却壁，而最高一层采用了 特殊槽头（即“］”型）冷却壁，此种冷却壁不易 变形，这对消除炉喉钢砖下接头部位的砖衬 极易损坏的弊病以及改善炉喉布料都有重要 的作用。 （２）在冷却壁的安装工艺上，风口以上 取消了螺栓固定方式，借用冷却壁套管，实施 固定点、滑动点和活动点相结合的特殊新工 艺．有效地承受炉体受热产生的纵向和横向 变形，消除了传统固定方式中壁体受热产生 的变形，以及炉壳与冷却壁变形不相适应所 ・４０・ 产生的冷却水管被剪断的弊病 另外，冷却水 管表面涂以防渗碳涂料，解决了长期以来冷 却水管渗碳难题；冷却壁的进出水管，经套管 内自由地从炉壳开口孔引出，通过补偿器与 炉壳弹性连接，不但保持了炉壳开口孔处的 气密性，而且保证了冷却水管位移所必需的 弹性。 （３）软水密闭循环系统主要由供水泵 组、供回水于管和主管、冷却分路、脱气罐、膨 胀罐、水水热交换器、自动控制系统以及共 同的补水、二次水辅助子系统组成，其中脱气 罐、膨胀罐位于整个冷却管路的最高处。 （４）为了确保冷却壁软水系统的正常运 行，采用了冷却水压力高于相应部位的高炉 炉内压力的设计原则，如１号高炉最上一层 冷却壁的出水压力为０．３５ ＭＰａ，而设计炉 顶压力为０．２５ ＭＰａ。此外，还设置了专用脱 气罐和膨胀罐，不但局部冷却器因过热产生 的气体容易溢出，而且冷却介质所携带的气 体最终也会在脱气罐中释放出来，通过两罐 间的导气管及自动阀门排人大气。膨胀罐实 施充氮压力控制，使冷却介质保持一定的欠 热度，提高了密闭系统中冷却水的汽化温度． 从而消除了冷却介质产生“两相流”的可能 性。膨胀罐充填氮气，可有效地防止外界大气 进入罐内或管路之中，从而明显降低冷却介 质的含氧量，减弱对管路和冷却设备的氧化 腐蚀作用．有效地延长冷却系统的水位控制、 溢流控制、超压控制、罐体安全压力控制、气 体分离排放以及氮气压力控制等设备的寿 命，充分发挥其功能。
高炉冷却的基础知识
高炉冷却的基础知识
第一节 高炉冷却理论常识
一. 高炉冷却的目的
高炉冷却的目的在于增大炉衬内的温度梯度，致使1150℃等温面远离高炉炉壳，从而保护某些金属结构和混凝土构件，使之不失去强度。使炉衬凝成渣皮，保护甚至代替炉衬工作，从而获得合理炉型，延长炉衬工作能力和高炉使用寿命。
高炉冷却是形成保护性渣皮、铁壳、石墨层的重要条件。高炉常用的冷却介质有:水、风、汽水混合物。
根据高炉各部位工作条件，炉缸、炉底的冷却目的主要是使铁水凝固的1150℃等温面远离高炉壳，防止炉底、炉缸被渣铁水烧漏。而炉身冷却的目的是为了保持合理的操作炉型和保护炉壳。
二. 高炉冷却的方式
目前国内高炉采用的冷却方式有三种：
1. 工业水开路循环冷却系统
2. 汽化冷却系统
3. 软水密闭循环冷却系统
三.冷却原理 冷却水通过被冷却的部件空腔，并从其表面将热量带走，从而使冷却水的自身温度提高。
t1 ┏━━━┓ t2
水 ——→┃冷却件┃——→ 水
┗━━━┛
1.自然循环汽化冷却工作原理：利用下降管中的水和上升管中的汽水混合物的比重不同所形成的压头，克服整个循环过程中的阻力，从而产生连续循环，汽化吸热而达到冷却目的。
2.软水密闭循环冷却工作原理：它是一个完全封闭的系统，用软水（采用低压锅炉软水即可）作为冷却介质，其工作温度50～60℃（实践经验40～45℃）由循环泵带动循环，以冷却设备中带出来的热量经过热交换器散发于大气。系统中设有膨胀罐，目的在于吸收水在密闭系统中由于温度升高而引起的膨胀。系统工作压力由膨胀罐内的N2压力控制，使得冷却介质具有较大的热度而控制水在冷却设备中的汽化。
3.工业水开路循环冷却工作原理：由动力泵站将凉水池中的水输送到冷却设备后，自然流回凉水池或冷却塔，把从冷却设备中带出的热量散发于大气。系统压力由水泵供水能力大小控制。
浅谈涟钢2200m_3高炉联合软水密闭循环水系统及其优化
浅谈涟钢2200m3高炉
联合软水密闭循环水系统及其优化
动力厂 肖飞烈
摘 要 论述了高炉冷却技术的现状与发展,着重介绍了涟钢2200m3高炉的联合软水密闭循环冷却系统的工艺流程,对该系统存在的问题进行了阐述、分析,对采取的优化工艺的改进措施进行了介绍。
1 引言
联合软水密闭循环水系统是最符合现代
大型高炉发展的高炉冷却技术,它具有节能、环保和高炉长寿的特点,受到各钢铁企业的
广泛关注,其应用也正在逐步推广,在国内、
外的应用日益广泛。涟钢2200m3高炉联合
软水密闭系统于2003年营建、投运,其在节
水、冷却方面有着非常巨大的优势,但在其运
行过程中,逐渐暴露出在工艺设计上的不足:首先是软水主供泵组,由于阀门安装方式的
原因,使其出水管止回阀无法检修。如果长
此下去水泵亦无法进行检修,对高炉的安全
运行构成严重的威胁。其次是净环水系统鼓
风机泵组,由于无应急保障措施,在2006年5月份时出现因全停电时恢复不及时而致使
2200m3高炉28个风口全部灌渣堵死,间接
损失达500万元,造成了较大的经济损失。
2 高炉冷却系统的现状与发展
高炉冷却技术的进步是与炼铁工艺学的
发展、高炉结构的改进以及高炉容积的扩大齐头并进的。伴随新型耐火材料的普遍采用,
现在高炉炉底和炉缸的寿命均能达到10~15
年,但由于炉腹和炉身冷却壁的早期破损,迫
使高炉3~4年需中修一次,高炉整体的寿命
并不长,对企业的经济效益产生很大影响。以武钢3#高炉2002年中修为例:中修工期为
111天,耗资8800万元,少产铁30余万吨。由
此可见,高炉中修一次的代价是多么巨大。另
一方面也说明了改进冷却技术、提高冷却效
果、延长高炉寿命的重要意义。近几年,国内新建的现代化大型高炉正
在向长寿命、大容积、高强度、低消耗的方向
发展,相应的高炉冷却技术也正在由工业水
直流冷却、汽化冷却、向软水闭路循环和联合
密闭循环水冷却系统演变。其中,联合软密闭循环水冷却系统最符合现代大型高炉发展
的要求,在国内、外的应用日益广泛。
武钢高炉软水密闭循环冷却系统比较 2
第２１卷第１期 ２ ０ ２年２月 姑 钦 ｉＲＯＮＭＡＫ１ＮＧ ｖ。１．２１…Ｎ １ Ｆｅｂｒ￣ｒｖ ２００２ 武钢高炉软水密闭循环冷却系统比较 连诚黄德友 （武汉钢铁集团公司） ｌ前盲 武钢５号高炉ｌ ９９１年ｌｏ月１９日建成 投产，其冷却系统采用了从卢森堡ＰＷ公司 引进的软水密闭循环冷却系统。至２００１年７ 月，５号高炉只有５根直冷管、１２根凸台管损 坏。１９９５年开始用３ 左右的钒钛矿护炉后， 炉缸、炉底的热负荷已基本稳定在 ２７ ｌ７０ ｋＪ／（ｍ。・ｈ）、１６ ７２０ ｋＪ／（ｍ ・ｈ）左 右，炉况稳定顺行，年均利用系数达２．２以 上，预计５号高炉一代炉龄将达ｌ５年以上。 武钢大修后的１号、４号高炉也采用了软水 密闭循环冷却系统，其中ｌ号高炉的软水密 闭循环冷却系统是武钢与ＰＷ公司联合设计 的联台冷却系统，与４号、５号高炉有较大区 别 本文着重对１号与５号高炉的软水密闭 循环冷却系统的特点作一比较分析。 ２共同之处 （１）在高炉炉体冷却的高度上，改变了 传统的设计模式。从炉缸至炉喉钢砖以下，采 用全冷却壁结构，炉缸部位为光面冷却壁，风 口带为加厚异型冷却壁，而最高一层采用了 特殊槽头（即“］”型）冷却壁，此种冷却壁不易 变形，这对消除炉喉钢砖下接头部位的砖衬 极易损坏的弊病以及改善炉喉布料都有重要 的作用。 （２）在冷却壁的安装工艺上，风口以上 取消了螺栓固定方式，借用冷却壁套管，实施 固定点、滑动点和活动点相结合的特殊新工 艺．有效地承受炉体受热产生的纵向和横向 变形，消除了传统固定方式中壁体受热产生 的变形，以及炉壳与冷却壁变形不相适应所 ・４０・ 产生的冷却水管被剪断的弊病 另外，冷却水 管表面涂以防渗碳涂料，解决了长期以来冷 却水管渗碳难题；冷却壁的进出水管，经套管 内自由地从炉壳开口孔引出，通过补偿器与 炉壳弹性连接，不但保持了炉壳开口孔处的 气密性，而且保证了冷却水管位移所必需的 弹性。 （３）软水密闭循环系统主要由供水泵 组、供回水于管和主管、冷却分路、脱气罐、膨 胀罐、水水热交换器、自动控制系统以及共 同的补水、二次水辅助子系统组成，其中脱气 罐、膨胀罐位于整个冷却管路的最高处。 （４）为了确保冷却壁软水系统的正常运 行，采用了冷却水压力高于相应部位的高炉 炉内压力的设计原则，如１号高炉最上一层 冷却壁的出水压力为０．３５ ＭＰａ，而设计炉 顶压力为０．２５ ＭＰａ。此外，还设置了专用脱 气罐和膨胀罐，不但局部冷却器因过热产生 的气体容易溢出，而且冷却介质所携带的气 体最终也会在脱气罐中释放出来，通过两罐 间的导气管及自动阀门排人大气。膨胀罐实 施充氮压力控制，使冷却介质保持一定的欠 热度，提高了密闭系统中冷却水的汽化温度． 从而消除了冷却介质产生“两相流”的可能 性。膨胀罐充填氮气，可有效地防止外界大气 进入罐内或管路之中，从而明显降低冷却介 质的含氧量，减弱对管路和冷却设备的氧化 腐蚀作用．有效地延长冷却系统的水位控制、 溢流控制、超压控制、罐体安全压力控制、气 体分离排放以及氮气压力控制等设备的寿 命，充分发挥其功能。
基于AB-PLC的软水密闭循环系统自动控制设计
科技创新与应用Ｉ ２０ｌ４年第６期 科技创新 基于ＡＢ—ＰＬＣ的软水密闭循环系统自动控制设计
熊慧 （中冶南方工程技术有限公司，湖北武汉４３０２２３） 摘要：介绍了邯钢新区炼轧水处理站的软水密闭循环自动控制系统，详细描述了该系统的工艺流程、控制方式，并重点介绍了 膨胀罐的工作原理和控制方案。实践证明，该系统设计合理，运行稳定、可靠。 关键词：软水密闭循环‘；膨胀罐；ＡＢ ＰＬＣ系统；自动控制 前言 作为钢铁生产工艺流程中的一个重要环节，水处理在整个炼钢轧 钢的自动控制系统中有着举足轻重的地位。它的工作状态将直接影响 用户机组运行的安全ｆ生与经济性，并影响整个炼钢轧钢生产过程的稳 定『生与可靠性。由于水处理控制系统 数多，工况相对来说比较恶劣， 在传统的控制技术下，系统效率较低，可靠性差，达不到期望的控制效 率；而可编程逻辑控制器即ＰＬＣ结构紧凑、扩展性能良好、性能价格比 高、运算指令丰富、编程简单、抗干扰能力强、可靠性高，在工业控制领域 得到越来越广泛的应用Ⅲ。文章针对水处理系统中软水密闭循环自动控 制系统的要求，结合可编程逻辑控制器的特点，介绍了一种基于ＡＢ— ＰＬＣ控制的软水密闭循环自动控制系统。 １软水密闭循环系统工艺流程 软水密闭循环冷却是在２０世纪６０年代后期发展起来的新的冷却 方式，以其供水水质好、运行寿命长、能耗低和维护方便等特点，在国内 钢厂中得到普遍应用。邯钢新区炼轧水处理站中全部采用了带有板式 换热器的软水密闭循环系统对大型设备进行冷却。 －ｑ＇ｘｚｋ密闭循环系统主要由软水供水泵组、板式换热器、膨胀罐、管 路等构成。低温循环水由供水泵组送至连铸用户使用后，水温升高，经 板式换热器与二次冷却水进行热交换后温度降低，之后便可再次送连 铸用户使用。软水密闭循环冷却系统内的冷却水，随着温度变化体积也 发生变化。为了保证系统压力的稳定和正常运行，该系统设有膨胀罐。 膨胀罐的主要作用是：吸收系统中由于介质的温度波动而引起的体积 变化量；在膨胀罐里充填一定量的氮气，通过控制氮气的工作压力来达 到系统定压的目的，当介质温度较高时，为防止内部汽化，采取提高系 统工作压力来增加介质的欠热度，从而保证冷却的可靠性。膨胀罐内的 氮气压力大于系统中的最高工作压力日。 ２控制系统 本系统采用ＰＬＣ＋上位机控制方式，系统分为三层：上位机监控层、 ＰＬＣ控制层、由各检测仪表及执行机构等组成的过程检测及执行层。控 制系统主机采用Ａ＿Ｂ公司的Ｌｏｇｉｘ５０００，控制系统和上位机由以太网相 连，软件平台为ＲＳＶｉｅｗ３２。现场检测仪表的模拟量、开关量等信号接入 Ａ—Ｂ公司的输入辟俞出模块，再通过Ａ—Ｂ公司的设备控制网ＤｅｖｉｅｅＮｅｔ 协议与ＰＬＣ通讯。 工艺要求自动控制系统对全部水处理生产过程及设备进行实时数 据采集、系统监控和操作。主要控制系统功能谢十要求如下： ２．１介质监测 每台水泵的出口支管装有压力开关，供水干管上装有压力、流量、 温度等检测仪表。板式换热器进、出水管上设有压力、水温的测量、显示 和记录。膨胀罐、事故水塔和软水池有水位测量报警装置。这些测量参 数均可在水处理站的控制室电脑画面上显示出来。 ２．２供用户水泵组 供用户水泵组共设３台水泵，２用１备。每台水泵设机旁手动和控 制室集中手动、联动。水泵同其出口压力连锁：正在工作的水泵压力下 降到０．６ＭＰａ时，备用泵启动，该泵停止。水泵同电机的定子绕组、轴的 温度连锁，当温度达到９５℃时报警。正在工作的水泵中任何一台发生故 障时，备用泵自动投入工作，原工作泵停止工作。 ２＿３供用户水泵出口电动阀 供用户水泵出口电动阀门共３台，设机旁手动和控制室手动、联 动。开泵时电动阀同其出口压力连锁：工作的水泵压力达到０．５ＭＰａ时， 开阀；停泵时，先关阀，再停泵。 ２．４膨胀罐 膨胀罐进水、进气、排水、排气阀均设机旁手动、控制室手动、联动。 膨胀罐水位需稳定在一定范围之内，罐内压力也需稳定在一定范围之 内。 ３膨胀罐的自动控制 由于膨胀罐在本系统中的作用至关重要，其运行状态直接影响到 用户的生产，因此本节着重阐述膨胀罐的工作原理以及控制方案。 膨胀罐是一个２０ｍ３的容器，罐高６３００ｍｍ。在膨胀罐的外侧有一高 ５５００ｍｍ的翻板液位计，并装有５个音叉开关，分别表示低低水位 ２１００ｍｍ、低水位２６６５ｍｍ、正常水位３２８０ｍｍ、高水位４３２９ｍｍ和高高 水位４８５４ｍｍ。膨胀罐底部装有一台差压液位计用来测量罐内液体的液 位，其顶部装有一台压力计用来测量罐内气体的压力。与膨胀罐相关的 阀门分别为：氮气进气切断阀，氮气排气切断阀，进气阀与排气阀之间 的氮气调节阀，膨胀罐补水阀，膨胀罐排水阀。 ３．１膨胀罐的水位控制 当蒸发污水排放及物理、化学侵蚀等引起闭路循环系统冷却水漏 水时，膨胀罐水位降低，需要对膨胀罐进行补水。如果膨胀罐的水位低 于低液位，则补充水泵开启一台，同时补水阀门打开，补充水由软水池 流人膨胀罐内。如果水位继续降低并且到达低低液位，则控制室监控画 面会发出声光报警，同时再启动另一台补充水泵，两台泵同时给膨胀罐 补水。在补水的过程中当膨胀罐的液位达到高液位时，停止补充水泵并 关闭补水阀门。如果补水量过多造成膨胀罐达到高高液位，则控制室监 控画面声光报警，同时打开排水阀门进行排水。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，通过排放掉部分污 水和补充新水的方法，提高￣ＦＺＫＴＫ质，使之达到水质要求。 ３．２膨胀罐的压力控制 软水密闭循环冷却系统的定压工作是靠往膨胀罐内充满一定压力 的气体来实现的。为了防止溶解在循环水中的氧气会对冷却设备内冷 却水管产生强烈的氧化作用，阻止氧气侵入，通常会对膨胀罐内充入少 量氮气，使罐内的氮气压力大于系统中的最高工作压力，隔绝循环水与 空气的接触。本系统中，根据膨胀罐的压力计，通过调节充氮量维持罐 内压力稳定，从而使供用户的水压稳定。如果膨胀罐的水位下降，氮气 压力随之降低，当罐内压力低于Ｏ．０５ＭＰａ时，氮气进气阀开启，氮气充 人罐内。当氮气压力高于Ｏ．０７ＭＰａ时关闭进气阀。如果膨胀罐的水位上 升，氮气压力随之升高，当罐内压力高于Ｏ．１２ＭＰａ时，氮气排气阀开启， 氮气被排除罐外。当氮气压力低于０．１０ＭＰａ时，氮气排气阀关闭。 ４结束语 邯钢新区炼轧水处理站自投产以来，通过将近一年的运行实践，证 明软水密闭循环控制系统运行正常，工作安全可靠，各项技术指标均达 到设计技术要求，用户反映良好。膨胀罐在软水密闭循环系统中的投 用，使得供用户软水水压稳定，膨胀罐水位及压力的自动调节也大大减 轻了现场操作人员的工作量。 参考文献 ［１］许纯昕．基于ＡＢ－ＰＬＣ控制的电厂水处理系统『Ｊ１．南通航运职业技术学 院学报，２００５，１２（４）：５８，－，６１． ［２］胡狄辛．宝钢３号高炉软水密闭循环冷却系统的控制叨．钢铁技术， １９９９，２：２１－２４． ［３］中国冶金建设协会．钢铁企业过程检测和控制自动化设计手册【Ｍ１．北 京：冶金工业出版社。２００ｎ
软水密闭循环冷却水工艺在酒钢7#高炉的应用
２０１３年第１期（总第８８期） 源与芋 钍 ＥＮＥＲＧＹ ＡＮＤ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴ１０Ｎ ２０１３年１月
：髓源崭究
软水密闭循环冷却水工艺在酒钢７＃高炉的应用
裴文涛，段红卫
（酒泉钢铁公司高炉技改项目部，甘肃嘉峪关７３５１００）
摘要： 通过对酒钢７ 高炉软水循环冷却水系统工艺介绍，分析了不同系统工艺在运行中存在的问题，提出相应改进 措施和意见建议。 关键词：软水密闭循环水；冷却；应用 中图分类号：ＴＦ０８５ 文献标识码： Ａ 文章编号： ２０９５—０８０２一（２０１３）０１—００４１—０３
ＳｏＲ Ｗａｔｅｒ Ｃｌｏｓｅｄ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ７ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ ｏｆ Ｊｉｕｑｕａｎ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｒｐ．
ＰＥＩ Ｗｅｎ－ｔａｏ．ＤＵＡＮ Ｈｏｎｆｌ—ｗｅｉ
（Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ，Ｊｉｕｑｕａｎ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｒｐ．，Ｊｉａｙｕｇｕａｎ ７３５１ ００，Ｇａｎｓｕ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｆｔ ｗａｔｅｒ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｃｏｏ］ｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ７ Ｂｌａｓｔ Ｆｕｍａｃｅ ｏｆ Ｊｉｕｑｕａｎ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｒｐ．，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｅｘｉｓｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｍｅａ— ｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｆｔ ｗａｔｅｒ ｃｌｏｓｅｄ ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ；ｃｏｏｌｉｎｇ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
软水密闭循环冷却系统研究及其应用
第１８卷第３期 ２００８年６月 北华航天工业学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｅ Ｖ０１．１８ ＮＯ．３ Ｊｕｎ．２００８
软水密闭循环冷却系统研究及其应用 刘晓红 （中冶东方工程技术有限公司，内蒙古包头市０１４０１０） 摘要：本文介绍了目前国际上较先进的软水密闭循环冷却水系统的原理和特点，结合酒钢不锈钢连铸冷却水 系统的实例，在设计方法和经济效益等方面与敞开式循环冷却水系统进行了分析对比。得出软水密闭循环冷却 系统用于结晶器设备冷却比采用工业水敞开系统具有很大的优势，在延长设备使用寿命上，合理利用水资源， 节约生产用水等方面，软水密闭循环冷却系统具有明显的社会、经济及环境效益。 关键词：软水密闭循环冷却系统；敞开式循环冷却水系统 中图分类号：ＴＦ３２１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—７９３８（２００８）０３—０００８—０４ １软水密闭循环冷却系统 八十年代，在采用工业水开路循环系统时，由于 水源紧张，或没有受纳污水的水体，或环境保护的严 加限制，人们想到要最大可能地减少补充水，压缩排 污水量，就得最大限度地提高浓缩倍率。当浓缩倍 率Ｎ由２提高到５时，补充水量降低约３８％，排污 水量减少约８２％，节水率较高。当浓缩倍率Ｎ由５ 提高到１０时，排污水量几乎接近０，补充水量亦减 少到差不多接近蒸发水量，即循环水量的３．２％。 然而，实际运行中，系统的循环水水质极度恶化，腐 蚀、结垢及微生物粘泥障碍更加严重，甚至到了无法 控制的程度。即使是将工业水开路循环系统的工业 水改为软水，上述问题有所改善，但仍存在水在冷却 塔中与空气不断充分接触，进行热量和物质的传递， 水不断地被蒸发，加上风吹、排污和渗漏损失，循环 冷却水长时问反复运行，溶解氧的增高，引起系统内 结垢，水的腐蚀性以及微生物的繁衍、滋生等问题。 软水密闭循环冷却系统有效地克服了上述弊病。因 此，目前软水密闭循环冷却系统已成为现代化大型 设备的重要长寿技术之一，这也是发达国家吨钢耗 水量较低的原因之一。 采用软水密闭循环冷却系统主要有以下优点： 冷却可靠，节水节能，系统稳定，系统易实现ＰＬＣ控 制，管理方便，供水安全可靠。 收稿日期：２００８—０４—２３ 作者简介：刘晓红（１９６８～），女，高级工程师，硕士，内蒙古包头 人，从事建筑环境与设备研究设计工作。 ２系统的主要组成部分 一般软水密闭循环冷却系统由冷却元件、循环管 路、控制阀门、膨胀罐、（包括充Ｎ２装置）、换热器（或 空冷器）、软水循环水泵、软水补水及加药设施及事故 水塔或事故柴油机泵（不问断用水户使用）等组成。 ２．１ 水冷构件 水冷构件种类很多，如连铸结晶器、ＬＦ炉、电炉 大电流电缆冷却、ＶＯＤ及高炉的冷却壁等设备。 ２。２膨胀罐 膨胀罐系密闭容器，其下部为循环冷却水，上部 空间有Ｎ’，膨胀罐用于调节循环水温度变化而引起 的体积变化，膨胀罐上部充Ｎ 可以维持系统所需 工作压力，同时还可避免氧气进入系统。 膨胀罐的主要作用是对循环系统的漏损进行监 控，膨胀罐的水位与补水泵联锁。向系统补充水可 通过膨胀罐的水位变化进行，当因水损失，膨胀罐内 水位下降至设定水位时，即向系统内补水；当氮气压 力超过设定值，即通过安全阀放散。当膨胀罐水位 下降，氮气容积扩大，而压力下降，此时为维持设定 之氮压，氮气自动充入罐内。 ２．３换热设备 常用的换热设备有空气冷却器和水一水换热器 两种。 空气冷却器：冷却水于翅片管内流动，空气于管 外吹过，将冷却水的热量带走。大气于球温度较高 的地区，不宜采用空冷器。 水一水换热器采用板式换热器。为向板式换热 器供给冷却水，采用另设一冷却水系统。 一８
高炉炉役后期炉壁冷却方式的研究与探讨
高炉炉役后期炉壁冷却方式的研究与探讨
发布时间：2022-08-10T02:01:39.098Z 来源：《工程建设标准化》2022年第7期 作者： 梁晴
[导读] 本文对1号高炉炉役后期炉壁的冷却方式进行了研究与总结。针对1号高炉炉役后期在夏季高温环境条件下水冷炉壁对软水温度要求的精准性、趋低性，经过系统的热负荷计算及对冷却设备冷却能力的分析，通过微调软水流量控制水温、优化系统工艺提升喷淋水冷却强
度等方式来满足高炉炉役后期的水温需求。
梁晴
阳春新钢铁有限责任公司 广东阳春 529600
摘 要：本文对1号高炉炉役后期炉壁的冷却方式进行了研究与总结。针对1号高炉炉役后期在夏季高温环境条件下水冷炉壁对软水温度要求的精准性、趋低性，经过系统的热负荷计算及对冷却设备冷却能力的分析，通过微调软水流量控制水温、优化系统工艺提升喷淋水冷
却强度等方式来满足高炉炉役后期的水温需求。
关键词：软水密闭循环系统；高炉；炉役后期；冷却；流量调节；温度调节
前言： 随着高炉步入炉役后期及产量的提升，系统热负荷平均增加约6825MJ/h，为确保高炉安全稳定运行，要求水站端软水系统的外送水温调控更加精细化、趋低化，软水冷却设备全开也无法满足极端情况的温降需求 。本文以1号高炉炉役后期高炉水站的软水冷却系统为
研究背景，结合系统热负荷对冷却系统进行出力分析，提出相应的改进措施，实现炉役后期高炉炉壁安全精准的温度调控。
1 实施前系统运行存在的问题
1.1温度调控频繁，无法通过微调流量来实现温度控制
随着高炉炉龄的增长，高炉水冷炉壁对软水温度需求愈发敏感，软水温度调整也愈发的频繁和精细，每次温度调整误差需控制在
±0.2℃，仅通过控制蒸发空冷器风机的开启台数无法做到精准控制水温，还需通过软水外送流量频繁微调（50 -100 m3/h）达到用户的水温需求，水站端目前有3台电动主供水泵，仅能通过控制3台主供水泵的出水支管DN500阀门以及供水总管DN700的阀门开度来调节软水温度
高炉软水密闭循环系统PID调节控制
高炉软水密闭循环系统PID调节控制
【摘 要】本文主要通过实际调试中的难重点展开讨论PID调节的可行性.
【关键词】高炉密闭循环系统；PID调节；膨胀罐
高炉冷却系统是保证高炉正常安全生产重要的先决条件之一。本高炉工程冷却系统由高压、常压工业循环水和密闭循环软水等三个部分组成。高压循环水是供风口小套、中套等部位冷却，常压循环水供给鼓风机等机组冷却用。软水密闭循环系统主要是供高炉冷却壁和蛇形管冷却，系统相对复杂，调试也更难一些，下文针对此系统为主要对象来进行论述。
软水密闭循环系统总水量为2600t/h，其中大约1900t/h供给高炉冷却壁，其余供给炉底和蛇形管等系统（有部分的软水以蒸汽的形式损耗掉，）。
高炉软水密闭循环系统包括：软水自备系统、水泵站、高炉膨胀罐和管式热交换器等部分组成，详见下图。
其中加压循环泵用于保证管道内软水的压力和流量，而高炉炉顶设置的膨胀罐，用向内充入氮气的办法来控制、稳定密闭循环系统整体压力。高炉膨胀罐保证了整个管道中的压力保持在一定的值，不会因管路过长或缺水等原因造成压力大幅度变化（基于此原因高炉膨胀罐为密闭循环系统压力调节的对象）。
它的结构形式见图。当管道缺水或压力不稳时，将膨胀罐的罐内的水迅速补充进去，同时开启水泵补水，当压力超过时，水会被罐体吸收进去，从而稳定管道压力，可实现自动稳压。
上图中PI和LI分别表示膨胀罐的压力和液位，PV01为调节阀，用于调节膨胀罐压力。在实际情况中，膨胀罐压力参数不能预知也没有精确的数学模型，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。
软水密闭循环冷却系统与高炉节能降耗
软水密闭循环冷却系统与高炉节能降耗
摘要：钢铁企业的能源消耗很高，约占钢铁生产总量的20%至30%，能源消耗是控制钢铁生产总量的重要组成部分。钢铁企业高炉过程的能源消耗约占总能源消耗的40%至50%,此外，能源消耗的排放对环境污染也有重大影响。因此，节能对于降低铁吨成本、提高钢铁企业的竞争力和改善环境至关重要。分析了软水密闭循环冷却系统和高炉降低能耗的情况。
关键词：软水密闭循环冷却系统；高炉节能降耗
在实践中，系统内循环水的质量严重恶化，微生物粘泥造成的腐蚀、结垢和破坏达到了无法控制的程度。尽管这些问题已得到解决，但冷却塔使水能够充分接触空气，传递热量和物质，并不断蒸发，从而导致风吹、排污和渗漏，从而导致冷却水长时间和反复运行，并增加溶解氧，可能导致系统结垢、水腐蚀、微生物繁殖和滋生等问题。软水密闭循环冷却系统有效地弥补了这些缺陷。因此，该系统已成为主要设备可持续性的主要现代技术之一，部分原因是发达国家钢铁消费量低。
1.
系统的主要组成部分
一般而言，软水密闭循环冷却系统由冷却装置、循环管道、控制阀、膨胀罐(包括N2装置)、热交换器、水泵、电补水及加药设施事故水塔或柴油机泵组成。
1.水冷却零件。水冷却元件有多种类型，例如连铸结晶器、LF炉、电炉高压电缆冷却、VOD和高炉冷却壁。
2.膨胀罐。是封闭的容器，底部为循环冷却水，顶部空间为N2。用于调节循环水量随温度变化的变化。通过在膨胀节顶部填充N2，可以保持系统所需的工作压力，同时防止氧气进入系统，其主要作用是控制循环系统泄漏损失。系统补充水可通过改变膨胀罐水位来实现，也就是说，当膨胀罐水位超过规定值时，由安全阀排放给系统供水量。膨胀罐水位下降时，氮量增加，压力降低，但为了保持给定的氮压力，罐内自动充满氮。
3.热交换设备。常用的换热器是冷空气和水换热的两种设备。空气冷却器:冷却水在翅片管内循环，空气吹向管外吸收冷却水的热量。在干燥球温度较高的地区，不使用空气冷却器。水热交换器采用板式热交换器。使用其他冷却水系统为板式换热器提供冷却水。