步进式加热炉汽化冷却系统设计说明设计院.docx
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步进式加热炉汽化冷却系统设计说明设计院
首钢迁钢2#热轧工程
步进梁式加热炉汽化冷却系统设计说明
1、汽化冷却系统的设计概述
1.1汽化冷却系统的冷却效果取决于汽化水的热量吸收。
对于步进梁式加热炉，汽化冷却系统设计为强制循环系统。
系统产生的饱和蒸汽进入车间蒸汽管网，或者在紧急情况下排入大气。
1.2循环系统的主要设备如下：
——炉底水梁及立柱
——汽包
——循环水泵（共3台）
——旋转接头组
给水供应系统主要设备如下：
——电动给水泵
——除氧器
——除盐水箱
——电动除盐水泵
——柴油机给水泵
——加药装置
加热炉炉底水梁，其外表面包扎有耐高温的保温层。
活动梁：
4根；
固定梁：
4根；
每根固定梁分为3段；每根活动梁分为3段；
另外，在均热段设两根单独固定梁，各自并联进相邻的固定梁；
梁的编号为：
活动梁（串联结构）：
2#、4#、5#、7#；
固定梁（串联结构）：
1#、8#；
固定梁（串并联结构）：
3#、6#。
每段梁均由一根双水平管和若干立柱组成，其中一根立柱为双管立柱，是支撑梁冷却水进水和出水的接管；其它为采用带有芯管的单管立柱。
1.3主要运行参数
汽包设计工作压力：
0.8—1.3MPa（g）
工作温度：
对应压力下的饱和温度
蒸发量：
13.0t/h（保温完好，10%排污率时）
对应给水量：
14.3m3/h
蒸发量：
16t/h（10%保温脱落，10%排污率时）
对应给水量：
17.6m3/h
蒸发量：
25t/h（40%保温脱落，10%排污率时）
对应给水量：
27.5m3/h
给水温度：
102~104℃
系统总循环水量：
700—600m3/h
以上参数参见X5212R1以及X5212ZK5。
2、汽化冷却系统的工作原理
2.1.循环冷却回路
内部冷却回路是指如下的回路：
在正常工作时，汽包中的水位保持在汽包中心线以上100mm；由于本工程汽化冷却产汽送入厂区蒸汽管网，因此汽包运行压力根据管网压力确定，目前汽包工作压力确定为1.0—1.1MPa（g）。
冷却水通过汽包下降管、循环水泵、冷却水管总管，分配联箱，进入加热炉支撑水梁。
冷却水从分配联箱接出的进水支管，经过流量调节后，流经各冷却部件。
各段炉底梁构成8个冷却回路，在进水联箱和回水联箱之间这些回路为并联工作方式。
在炉底水梁中，冷却水吸收热量，并将热量通过循环水经上升管送至汽包。
2.1.1汽包
系统产生的汽水混合物在汽包中被分离成蒸汽和水，水流回内部冷却回路，而蒸汽通过蒸汽引出管排出。
为保证系统运行安全，汽包的容积能够保证在停止向汽包给水后，加热炉仍能运行约1小时。
汽包的正常水位在汽包中心线以上100mm。
正常工作时，汽包的蒸汽压力和水位分别通过蒸汽压力调节阀、蒸汽放散阀及汽包液位调节阀进行自动控制。
这三个控制阀均可通过闸阀与系统隔离，此时汽包的水位和工作压力分别可通过手动旁路控制阀来手动控制。
汽包压力和水位在就地和控制室均有指示，汽包上装设了远传压力表和两个远传水位计（平衡容器），汽包超高低压及高低水位报警在控制室发出。
为系统排空，在汽包上装设放散管，并设放散调节阀，在紧急情况下，可以用该放散阀控制汽包压力。
为保证放散调节阀在事故状态下失电失气时全开放散，在放散管道上设手动阀。
汽包上装有两个安全阀，每个安全阀能够排放系统产生蒸汽量的一半。
为控制锅炉水水质，汽包排污设定期排污阀，排除汽包底部杂质，同时设连续排污阀以排出汽水表面杂质，根据汽包内的水质来调节排污率，可以通过取样冷却器的控制阀每天取样。
2.1.2循环水泵
循环冷却回路的冷却水是靠循环水泵产生动力，进行循环，两台循环水泵为电动机驱动，一台循环水泵为柴油机驱动。
正常工作时，一台电动循环水泵运行，当
（1）运行水泵故障，
（2）或者循环水泵进出口联箱之间的压差小于0.2MPa，（3）或者循环泵出口流量小于530m3/h时，备用电动循环水泵自动启动。
启动顺序为：
1）备用电动循环水泵
2）柴油机循环水泵
此后由操作人员根据现场水泵及电源的实际工况判断是否保证双泵或多泵运行。
柴油机循环水泵的另外一个启动信号是两台电动热水循环泵电源失电或两台电动泵故障。
每台电动泵可通过泵出口处的电动切断蝶阀以及止回阀与系统隔离。
电动热水循环泵以及泵出口电动蝶阀的启动、停止顺序控制是：
启动热水循环水泵，启动后延时10s再打开泵出口电动蝶阀。
电动蝶阀开到位；
热水循环泵停泵顺序控制是：
关闭热水循环泵电动蝶阀，延时10s再停泵。
电动蝶阀关到位。
参见X5212ZK5。
2.1.3旋转接头组
为连接步进梁炉底管冷却系统，在加热炉底部设有旋转接头组件装置，这些旋转接头组件能够满足步进梁垂直和水平运行的需要。
进水旋转接头组件装置有两套，回水旋转接头组件装置两套。
在不用停止加热炉运行的情况下，通过装设的手动蝶阀可将一组旋转接头组与系统隔离，更换泄露的旋转接头。
2.1.4单个冷却回路
炉底水梁共有8个冷却回路。
每一冷却回路的冷却水流量是根据该回路的最大计算热负荷以及介质在水梁中的流速来确定的，每个回路的流量可以通过设置在回路上的手动阀进行调节。
在每个冷却回路上均装有流量计，包括指示和低流量报警，报警信号送入控制室并记录。
当出现某一冷却回路流量过低报警时,说明该回路流量低于最小值，通过调节相应回路进水管上的手动控制阀，使该回路的进水流量回到正常值。
每个冷却回路以及总管的正常运行流量、报警流量参见下表
表一
序号
项目名称
运行参数
一次报警数据
二次报警数据
1
1#活动梁回路m3/h
80—70
65
60
2
2#活动梁回路m3/h
80—70
65
60
3
3#固定梁回路m3/h
85—75
70
65
4
4#固定梁（串并联）回路m3/h
105—95
90
85
5
5#固定梁（串并联）回路m3/h
105—95
90
85
6
6#固定梁回路m3/h
85—75
70
65
7
7#活动梁回路m3/h
80—70
65
60
8
8#活动梁回路m3/h
80—70
65
60
9
总循环水流量m3/h
700—620
560
530
2.2给水供应
2.2.1汽包排出蒸汽及排污等要通过连续的给水来补充，以保持汽包水位的恒定。
给水管道上设给水调节阀，通过汽包上的液位信号连续调整给水量，控制液位。
2.2.2给水泵房
两座加热炉汽化冷却设一座给水泵房，给水系统的主要设备有：
除盐水箱、除盐水泵、给水泵和磷酸盐加药装置。
2.2.2.1除盐水箱及水泵
除盐水从厂区综合管网进入加热炉汽化冷却水泵房内的除盐水箱，通过除盐水泵将除盐水箱中的除盐水送至1#、2#除氧器的除氧头，系统设3台除盐水泵，工作制度为两用一备。
除盐水泵共有三台，其中1#除盐水泵对应于1#炉汽化冷却；2#除盐水泵对应于2#炉汽化冷却，放在1#炉汽化冷却系统进行控制；而3#除盐水泵为1#除盐水泵及2#除盐水泵的备用泵，放在1#炉汽化冷却系统进行控制。
除盐水泵启停控制：
除氧器液位高于+700mm时，除盐水泵停止运行；
除氧器液位低于-250mm时，启动除盐水泵。
经除氧后的除盐水从1#、2#除氧器的支管汇入总管，之后通过电动给水泵将除氧后的除盐水送至1#、2#汽包。
2.2.2.2给水泵
系统中给水泵共有5台，其中1#、2#电动给水泵用于1#汽化冷却系统，一备一用；3#、4#电动给水泵用于2#汽化冷却系统，一备一用；此外还有一台柴油给水泵，当电动给水泵同时发生故障时，或电动给水泵电源故障时，柴油机给水泵启动，柴油机给水泵既可从除氧水箱吸水又可从除盐水箱吸水，保证汽化冷却系统继续运行。
电动给水泵启停控制：
汽包液位高于+300mm时，给水泵停止运行；
汽包液位低于-100mm时，启动给水泵。
电动给水泵启动顺序：
启动给水泵，启动后延时10s再打开给水泵出口电动阀。
电动给水泵停泵顺序：
关闭给水泵出口电动阀，延时10s再停泵。
汽包给水管上装有压力和流量仪表以及液位控制阀。
参见X5212ZK5
2.2.2.3加药装置
给水泵房中设有一套磷酸盐加药装置，磷酸盐药液通过加药泵加到汽包中。
2.3蒸汽送出
通过蒸汽输送管道，加热炉汽化冷却系统产生的饱和蒸汽送入车间蒸汽母管。
蒸汽送出管上装有流量计，可在汽化冷却控制室指示蒸汽产量。
当蒸汽流量超过最大允许蒸汽产量时，炉底管的保温需要更新。
蒸汽流量过大报警值为20t/h，报警信号在加热炉控制室发出。
汽包的压力通过蒸汽送出管上的压力阀控制。
3、各个调节阀的控制说明
3.1汽包出口蒸汽管压力调节阀（V1）
根据汽包出口蒸汽压力（汽包本体压力），对汽包出口蒸汽压力调节阀V1进行调节。
控制汽包压力范围为1.0—1.1MPa。
3.2汽包补水管流量调节阀（V2）
根据汽包液位，对汽包补水流量调节阀V2进行调节。
以汽包水平中心线为0.0mm，中心线以上为正，中心线以下为负。
汽包极限高水位为+500mm，极限低水位为-100，控制汽包液位范围为+50mm~+150mm。
3.3除氧器压力调节阀（V3a/V3b）
根据除氧器本体压力，对除氧器入口蒸汽压力调节阀V3a/V3b进行调节。
除氧器为大气式热力除氧器，正常工作压力变化范围为0.015MPa~0.03MPa，正常值为0.02MPa。
3.4除氧器入口除盐水流量调节阀（V4a/V4b）
根据除氧器液位高低，对除氧器入口除盐水流量调节阀V4a/V4b进行调节。
以除氧器水平中心线为中心线，中心线以上为正，中心线以下为负。
除氧器极限高水位为+700mm，极限低水位为-200mm，正常液位控制范围为+500mm~+350mm。
3.5除氧器温度调节阀V5a/V5b
根据除氧器水空间的温度，对流入除氧器的蒸汽调节阀V5a/V5b进行调节。
水温控制在102℃—104℃。
3.6汽包蒸汽放散调节阀（V6）
根据汽包出口蒸汽压力（即汽包本体压力），对汽包出口蒸汽压力调节阀V6进行控制。
当汽包压力大于1.2MPa时，压力调节阀开启，放散卸压；当汽包压力低于1.0MPa时，调节阀关闭。
3.7除盐水补水管切断阀（V7）
根据除盐水箱液位高低，对除盐水补水管切断阀（V7）进行控制。
以水箱底面为0.0位，控制除盐水箱液位范围+2700—+1000mm，+1000mm时打开切断阀，+2700mm时关闭切断阀。
参见X5212ZK5
4、连锁条件设定
序号
项目名称
正常运行参数
报警数据
连锁操作
一
循环水流量
1
1#活动梁回路循环水流量
80—70m3/h
60m3/h
调节手动调节阀
2
2#活动梁回路循环水流量
80—70m3/h
60m3/h
调节手动调节阀
3
3#固定梁回路循环水流量
85—75m3/h
65m3/h
调节手动调节阀
4
4#固定梁（串并联）回路循环水流量
105—95m3/h
85m3/h
调节手动调节阀
5
5#固定梁（串并联）回路循环水流量
105—95m3/h
85m3/h
调节手动调节阀
6
6#固定梁回路循环水流量
85—75m3/h
65m3/h
调节手动调节阀
7
7#活动梁回路循环水流量
80—70m3/h
60m3/h
调节手动调节阀
8
8#活动梁回路循环水流量
80—70m3/h
60m3/h
调节手动调节阀
9
总循环水流量
700—620m3/h
530m3/h
连锁启动备用泵
如继续下降考虑停炉
序号
项目名称
正常运行参数
报警数据
连锁操作
二
压力部分
1
汽包压力
1.0—1.1MPa
1.25MPa（高报警）
连锁开放散阀
0.7MPa（低报警）
调整放散阀后手动阀
2
热水循环泵入口过滤器压差
0.01MPa
0.05MPa
停泵清理过滤器
3
热水循环泵出、入口管道总管压差
0.3MPa
0.2MPa
连锁启动备用泵
4
除氧器压力
0.01—0.03MPa
0.05MPa
检查除氧器各调节阀
5
给水泵出口压力
1.6—2.5MPa
1.4MPa
三
温度部分
1
除氧器水温
102-104℃
95℃
检查除氧器各调节阀
2
工业冷却水温度
25℃—33℃
40℃
通知水源
四
电流部分
1
电动给水泵电流
小于81A
82A
手动启动备用泵
2
电动循环水泵电流
230A—250A
200A
手动启动备用泵
序号
项目名称
正常运行参数
报警数据
连锁操作
五
液位部分
1
汽包液位（以汽包中线为0.0）
+150—+50mm
-300mm（超低报警）
考虑停炉
+500mm（超高报警）
开排污阀，低于+300mm关阀
2
除氧水箱液位（以除氧器中线为0.0）
+500—+350mm
-250mm（超低报警）
连锁起泵
+700mm（高报警）
连锁停泵
3
除盐水箱液位
+2700—+1000mm
+500mm（低报警）
检查切断阀、通知水源
+2750mm（高报警）
手动关闭切断阀
六
其他流量
1
蒸汽流量
15—9.5t/h
20t/h
修补耐材
2
汽包补水流量
16.5—8.8m3/h
25m3/h
考虑停炉
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