鋼廠高爐純水Ⅰ系統(tǒng)優(yōu)化設備工程管理分析

   某高爐鋼廠純水Ⅰ系統(tǒng)柴油機泵原設計參數為2160立方米/小時，但實際運行參數為2600立方米/小時左右，致使柴油機在運行中超負荷，超過了實際功率，造成運行時柴油機本體溫度過高，渦輪增壓器及排氣系統(tǒng)溫度達到700℃以上，大大超過了532℃的康明斯發(fā)動機要求，隨之冷卻水系統(tǒng)溫度過高，日常柴油機進行維護運行時，運轉不到半小時，就故障報警，被迫停機?，F場調研工況調查某高爐純水Ⅰ系統(tǒng)屬閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)，其供水先冷卻爐缸側壁，再冷卻爐身中上部冷卻壁，然后回水場。其原設計供水流量為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臺馬達泵（2用1備），以及1套柴油機泵組，馬達泵和柴油機泵的性能參數相同，柴油機泵組是當二次失電后為能保證高爐爐缸冷卻而設置的緊急事故設備。

  平時為2臺馬達泵工作，當柴油泵定期運轉時，為1臺馬達泵加1臺柴油泵工作。目前柴油機運轉頻度為每個月運轉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，進水壓力在0.16MPa左右（進水壓力低于0.15MPa即低壓報警）。后對工況進行調整，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)設計水量僅為72m3/min即4320m3/h，實際供水流量為設計流量的122％，水泵進口壓力0.17MPa，接近低壓報警值（0.15MPa）。由于設備選型階段對馬達供水泵的功率按照提高一檔配置（配用800KW的馬達），因此馬達泵電機未出現過載現象，但柴油泵配置的柴油機已經明顯過載，原柴油機（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，強行使用會導致柴油機負荷超載，柴油機長時間超載使用會導致柴油機損壞。主要表現為帶負荷試運轉和模擬事故供水狀態(tài)下冷卻水溫上升達到跳機溫度，渦輪增壓器及進排氣管溫升嚴重超標（現700℃，標準530℃）。目前當柴油泵定期運轉（每月3次，每次1小時）時，柴油機均處于超負荷的狀態(tài)下，該情況日趨嚴重，已對柴油機帶來隱患，萬一遇到停電情況下柴油機損壞無法正常運行，將對寶鋼高爐爐缸系統(tǒng)的安全帶來重大影響，為此必須對柴油機應急設備進行優(yōu)化。

用水量提升其主要客觀原因調查

1. 爐缸側壁冷卻設備組合結構的差異決定了冷卻強度要求的不同

  某高爐的爐缸側壁冷卻設備結構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構的不同。其他三座高爐的爐缸側壁基本以鑄鐵冷卻壁組合結構的形式，而某高爐爐缸側壁卻是以銅冷卻壁為主、鑄鐵冷卻壁為輔的混合結構的形式。因為銅冷卻壁的導熱性能好，所以銅冷卻壁用的越多，其導出爐缸側壁的熱量就越大，本質上對爐缸側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上的，否則，導熱性再好，冷卻強度不足，反而會導致水溫差上升和爐缸熱負荷居高不下，對爐缸側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構，對冷卻強度的要求比鑄鐵冷卻壁結構的要高，即要求的冷卻水量要大。而從原先設計水量的使用情況看，滿足不了要求。

2. 爐缸銅冷卻壁內部冷卻水道特殊結構決定了流速的要求不同

  某高爐爐缸銅冷卻壁內部冷卻水道結構呈結構，其實際內部當量通徑為62mm，而爐缸鑄鐵冷卻壁內部冷卻水道是圓形結構，其內部通徑為56mm。按照純水Ⅰ系統(tǒng)原總設計流量4320m3/h計算，通過爐缸鑄鐵冷卻壁內部冷卻水道的流速是2.03m/s，達到了設計要求，而通過爐缸銅冷卻壁內部冷卻水道的流速卻只有1.64m/s，與設計要求流速2.03m/s相差甚多，沒有達到設計要求。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備冷卻水流量的大小，對高爐爐缸側壁的安全長壽維護至關重要。而某高爐爐缸側壁冷卻本身以銅冷卻壁組合結構為主，所以4320m3/h的設計水量滿足不了當前某高爐爐缸側壁的冷卻要求。按目前實際用水量5200m3/h的水平計算，通過爐缸銅冷卻壁內部冷卻水道的流速接近2.00m/s，才基本滿足設計流速的要求。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.爐缸側壁溫度高和爐缸熱負荷高決定了冷卻強度必須要提高

  某高爐爐缸側壁溫度總體都比較高，而且每年都有幾次不同程度的反復，而且某高爐的爐缸熱負荷也是四座高爐中相對最高的，為了確保爐缸側壁的安全，在這種狀態(tài)下，爐缸冷卻強度只能要求提高，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?，所以當前某高爐純水Ⅰ系統(tǒng)的實際用水量5200m3/h，是正常生產中長期需要保持爐缸冷卻水量。