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柳钢炼铁厂安保水系统设计及应用

刘伟，农理敏，林阳

(柳钢炼铁厂机械动力科)

摘 要：为防止电源事故等给我厂高炉安全正常生产带来的极大影响，主要是外部电缆爆炸或内部变电站事故造成我厂高炉净环、软水泵跳闸停机，导致高炉、热风炉等系统部分冷却设备缺水被烧坏。些事故不仅会在事故当时造成冷却设备直接烧坏，而且还会留下一定安全隐患，在事故后相当长一段时间内相继暴露出来，正常生产深受干扰。为解决以上问题，设计安装了保安用水系统，分别考虑高炉风口中小套、热风炉热风阀、煤气水封等系统保安用水措施。

关 键 词：安保；冷却水；跳闸；应急

为节约用水，降低生产成本，我厂绝大部分设备冷却用水均采用循环冷却水系统，受系统水量及设备选型限制，部分设备用水供水泵为一用一备，如果设备突发故障或停电导致水泵跳闸，易导致设备断水、损坏；以前，我厂高炉煤气水封等关键设备只有一路水源，当水源故障或检修时，无法保证水封用水，容易引发煤气泄露事故；当外部配电系统发生事故，造成我厂水泵大面积跳闸、停电时，会导致高炉风口、热风阀等关键设备烧坏，其他冷却设备也会因高温烧损，留下安全隐患，在后续的生产过程中，逐步损坏，影响高炉正常运行，带来很大的直接和间接经济损失，为防止上述事故和损失的发生，我厂结合现场实际情况，设计安装了安保水系统，最大程度上保证系统异常状态下设备安全。我厂安保水系统主要包含以下三大部分。

1 高炉风口等设备保安用水

1.1 高压、常压、低压联通

我厂1～6＃高炉均采用高压、常压、低压供水系统，高压水供风口小套、气密箱冷却用，常压水供风口中套、铜冷却板、部分冷却壁等冷却用，低压泵供风机房、TRT等区域设备冷却。高压泵一般为一用一备，当高压泵发生故障跳闸时，短时间内即可导致风口小套大量烧坏，因此在高炉炉底和泵房外部装设高压、常压、低压管道联通阀组。

联通阀组由一个止回阀及其前后的闸阀（或蝶阀）组成，示意图见图一，闸阀（或蝶阀）为常开，仅在止回阀发生故障，检查、检修时才关闭。止回阀的方向为：水只能从低压管道流向高压管道。系统正常运行时，止回阀在压差的作用下自动关闭，三个不同水压的系统独立运行，压力高的水不会因窜水到低压管道而造成水量、水压损失；当高压泵故障、跳闸时，高压管路失压，止回阀在压差的作用下自动打开，低压管道内的水自流到高压管道，保证关键设备的安全。

联通阀组还可以作为检修时的串水阀，方便净环水系统的检修和维护。

图一  净环联通阀组示意图

1.2 公司管网水补充

目前我厂各高炉均以公司管网水作为安全用水措施之一，高炉净环水主管与动力厂供水管网联通并设止回阀，正常生产情况下，净环水压力大于外部管网水压力，止回阀关闭阻止净环水向公司管网流动，当净环系统事故造成净环水压力低于管网压力时，止回阀自动打开，公司管网水进入净环主管向系统内冷却设备供水。示意图见图二。

图二  公司管网水连通阀组示意图

当净环系统正常时，净环水供应高炉风口等设备冷却用水，止回阀前后的闸阀（或蝶阀）常开，止回阀在水压差的作用下自动关闭，当净环系统发生故障，水压迅速降低时，止回阀自动打开，由于公司管网水压较低，难以到达高炉炉顶，因此公司管网水主要作为风口设备及炉底、铁口、炉缸等区域冷却设备安保水源

1.3 高位水箱保安水

起初，我厂各热风阀均采用净环水冷却，由于各高炉热风阀阀板冷却水进口标高较高，在净环泵事故状态下，公司管网水无法到达进水口，为此，我们在各高炉干法除尘楼顶安装高位水箱，在净环水泵事故停水情况下，自动向热风阀及煤气水封供水，为确保在向水封供水时不至于影响到热风阀冷却水量，热风阀及水封保安水单独设水箱，水箱间设联通管（系统示意图见图四）。目前，我厂各热风阀用冷却水均已改为软水密闭冷却，高位水箱作为热风炉安保水源的作用已经不大，因此，我们通过少量的管道改造，将高位水箱改为风口小套的安保水源。在厂区大面积停电，应急柴油泵组无法立即启动时，用高位水箱保安供水，达到安全供水的目的。

由于高位水箱容积偏小，单独一个水箱供高炉风口小套时，供水量显得不足，因此，我们将相邻的高位水箱并联后供应相应的高炉，3、4#炉高位水箱并联，老区4座高炉的高位水箱并联，如此一来，在水量容量不变的情况下，安全供水量大大增加，高炉风口小套的安全性大大提高。示意图见图三。

图三  风口小套高位水箱保安水系统示意图

1.4 应急柴油泵组

应急柴油泵组和安全水箱一样，是高炉冷却设备的最后一道保障，该泵组直接由自动化柴油机驱动而不需另外接其它电动机组设备，并能在较短时间内启动运行，实现事故时自动供水功能，是当高炉净环泵房发生大面积停电事故时，保护风口小套的重要措施。

在我厂1#、3#、4#、5#、6#高炉净环泵房安装有应急柴油泵组，作为高压泵的备用泵。当泵房发生全面停电事故时，应急柴油泵组能在短时间内自动启动，保证高压水的稳定供应，确保风口小套的安全。

2 热风阀安保用水

2.1 软水联通阀组

现在，我厂各高炉热风阀均改为单独的软水泵组供应的软水冷却，热风炉软水泵出水管与高炉软水泵出水总管之间设有联通止回阀组，示意图见图四。正常生产时，热风炉泵出水总管压力高于高炉泵，止回阀处于关闭状态，当热风炉泵跳闸或停止时，止回阀自动打开，高炉软水泵的出水可串至热风炉使用，保证热风阀的安全。

图四  热风炉软水联通阀组示意图

2.2 净环水联通阀组

各高炉热风阀原设计的净环冷却水水源保留，作为辅助应急系统或检修时的备用水源。净环水总管与软水给水包联通，联通管上安装有止回阀组，正常生产时，止回阀前后闸阀打开，由于软水系统压力高于净环水压力，止回阀在压差的作用下自动关闭，当软水系统故障，导致水压降低时，止回阀自动打开，净环水进入软水系统，作为补充水源。系统示意图见图五。

图五  热风阀净环水安保系统示意图

3 煤气水封保安用水

目前，我厂各煤气水封仍然使用公司管网水水源，若使用单一管网水水源，当管网水管道需要检修或公司大面积停电，管网水水压无法保证时，很容易造成煤气大面积泄露事故的发生，处于安全考虑，必须设计安装安保水源。

各高炉煤气水封的安保用水使用高位水箱。示意图见图六。

图六  煤气水封保安水系统示意图

正常生产情况下，热风阀由来自净环泵房的供水主管做备用水源，风口中小套安全水箱及水封高位水箱亦由净环总管经水箱进水管供水，水箱进水阀门的DN25旁通阀常开以保持水箱满水，水箱满水后经溢流管排至热风阀排水箱。

在全公司范围停电事故的情况下，水封高位水箱及风口中小套安全水箱分别自动向水封及风口设备供水。由于水封供水量大，水位下降很快，在两水箱联通管上安装止回阀以防止风口中小套安全水箱内水流向水封高位水箱。

4 使用效果与不足

日常生产过程中，单台水泵故障跳闸的现象时有发生，各类联通阀组均能自动打开，发挥了很大的应急保护作用，杜绝了断水事故的发生，保证了设备安全。

但是在2012年度，我厂区域内发生了多次大面积跳闸、停电事故，导致水泵断水事故频发，为我厂的设备带来了一定的损失，为生产带来了不利影响，但这些造成损失的事故主要集中在未安装应急柴油泵组的5、6#炉净环泵房区域，当时，外部风口中小套安全水箱管路系统施工也未完成。在应急柴油泵组设施齐全的1#炉区域，3、4#炉区域，停电事故造成了损失要比5、6#炉区域小得多。

各安保水系统设计安装后，由于平时不使用，导致维护、管理不到位，部分阀门、设备故障率高，维修周期长，为系统的正常运行带来一定安全隐患。

5 结语

炼铁厂安保水系统的设计、安装取得了很大的成功，在保证系统安全稳定运行，减小事故范围，降低事故损失等方面发挥了积极作用。但在管理维护、系统完善等方面还存在不足之处，需要在今后的工作中加强管理，完善缺陷，使得安保水系统发挥更大的作用。

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