步进式加热炉汽化冷却专业系统设计项目说明设计院.doc

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、汽化冷却系统设计概述
1.1汽化冷却系统冷却效果取决于汽化水热量吸收。对于步进梁式加热炉，汽化冷却系统设计为强制循环系统。系统产生饱和蒸汽进入车间蒸汽管网，或在紧急情况下排入大气。
1.2循环系统关键设备以下：
——炉底水梁及立柱
——汽包
——循环水泵（共3台）
——旋转接头组
给水供给系统关键设备以下：
——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，各自并联进相邻固定梁；
梁编号为：
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接管；其它为采取带有芯管单管立柱。
1.3关键运行参数
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： 14.3 m3/h
蒸发量： 16t/h（10%保温脱落，10%排污率时）
对应给水量： 17.6 m3/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—600 m3/h
以上参数参见X5212R1和X5212ZK5。
2、汽化冷却系统工作原理
2.1.循环冷却回路
内部冷却回路是指以下回路：
汽包

循环水泵

炉底支撑梁

在正常工作时，汽包中水位保持在汽包中心线以上100mm；因为本工程汽化冷却产汽送入厂区蒸汽管网，所以汽包运行压力依据管网压力确定，现在汽包工作压力确定为1.0—1.1MPa(g)。
冷却水经过汽包下降管、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进水支管，经过流量调整后，流经各冷却部件。各段炉底梁组成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法。在炉底水梁中，冷却水吸收热量，并将热量经过循环水经上升管送至汽包。
2.1.1汽包
系统产生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，而蒸汽经过蒸汽引出管排出。
为确保系统运行安全，汽包容积能够确保在停止向汽包给水后，加热炉仍能运行约1小时。汽包正常水位在汽包中心线以上100mm。
正常工作时，汽包蒸汽压力和水位分别经过蒸汽压力调整阀、蒸汽放散阀及汽包液位调整阀进行自动控制。
这三个控制阀均可经过闸阀和系统隔离，此时汽包水位和工作压力分别可经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全部有指示，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，并设放散调整阀，在紧急情况下 ，能够用该放散阀控制汽包压力。为确保放散调整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二分之一。
为控制锅炉水水质，汽包排污设定时排污阀，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，依据汽包内水质来调整排污率，能够经过取样冷却器控制阀天天取样。
2.1.2循环水泵
循环冷却回路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）或循环水泵进出口联箱之间压差小于0.2MPa，（3）或循环泵出口流量小于530m3/h时，备用电动循环水泵自动开启。开启次序为：
1） 备用电动循环水泵
2） 柴油机循环水泵
以后由操作人员依据现场水泵及电源实际工况判定是否确保双泵或多泵运行。
柴油机循环水泵另外一个开启信号是两台电动热水循环泵电源失电或两台电动泵故障。
每台电动泵可经过泵出口处电动切断蝶阀和止回阀和系统隔离。
电动热水循环泵和泵出口电动蝶阀开启、停止次序控制是：
开启热水循环水泵，开启后延时10s再打开泵出口电动蝶阀。电动蝶阀开到位；
热水循环泵停泵次序控制是：
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情况下，经过装设手动蝶阀可将一组旋转接头组和系统隔离，更换泄露旋转接头。
2.1.4单个冷却回路
炉底水梁共有8个冷却回路。每一冷却回路冷却水流量是依据该回路最大计算热负荷和介质在水梁中流速来确定，每个回路流量能够经过设置在回路上手动阀进行调整。在每个冷却回路上均装有流量计，包含指示和低流量报警，报警信号送入控制室并统计。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，经过调整对应回路进水管上手动控制阀，使该回路进水流量回到正常值。
每个冷却回路和总管正常运行流量、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给水供给
2.2.1汽包排出蒸汽及排污等要经过连续给水来补充，以保持汽包水位恒定。给水管道上设给水调整阀，经过汽包上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，给水系统关键设备有：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除盐水箱，经过除盐水泵将除盐水箱中除盐水送至1#、2#除氧器除氧头，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，开启除盐水泵。
经除氧后除盐水从1#、2#除氧器支管汇入总管，以后经过电动给水泵将除氧后除盐水送至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；另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，柴油机给水泵开启，柴油机给水泵既可从除氧水箱吸水又可从除盐水箱吸水，确保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，开启给水泵。
电动给水泵开启次序：
开启给水泵，开启后延时10s再打开给水泵出口电动阀。
电动给水泵停泵次序：
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和液位控制阀。
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，磷酸盐药液经过加药泵加到汽包中。
2.3蒸汽送出
经过蒸汽输送管道，加热炉汽化冷却系统产生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。当蒸汽流量超出最大许可蒸汽产量时，炉底管保温需要更新。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。汽包压力经过蒸汽送出管上压力阀控制。
3、各个调整阀控制说明
3.1 汽包出口蒸汽管压力调整阀（V1 ）
依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整阀V1进行调整。控制汽包压力范围为1.0—1.1MPa。
3.2 汽包补水管流量调整阀（V2）
依据汽包液位，对汽包补水流量调整阀V2进行调整。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 除氧器压力调整阀（V3a/V3b）
依据除氧器本体压力，对除氧器入口蒸汽压力调整阀V3a/V3b进行调整。除氧器为大气式热力除氧器，正常工作压力改变范围为0.015MPa~0.03MPa，正常值为0.02MPa。
3.4 除氧器入口除盐水流量调整阀（V4a/V4b）
依据除氧器液位高低，对除氧器入口除盐水流量调整阀V4a/V4b进行调整。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 除氧器温度调整阀V5a/V5b
依据除氧器水空间温度，对流入除氧器蒸汽调整阀V5a/V5b进行调整。水温控制在102℃—104℃。
3.6 汽包蒸汽放散调整阀 （V6）
依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整阀V6进行控制。当汽包压力大于1.2MPa时，压力调整阀开启，放散卸压；当汽包压力低于1.0MPa时，调整阀关闭。
3.7 除盐水补水管切断阀（V7）
依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
调整手动调整阀
2
2#活动梁回路循环水流量
80—70 m3/h
60m3/h
调整手动调整阀
3
3#固定梁回路循环水流量
85—75 m3/h
65m3/h
调整手动调整阀
4
4#固定梁（串并联）回路循环水流量
105—95 m3/h
85m3/h
调整手动调整阀
5
5#固定梁（串并联）回路循环水流量
105—95 m3/h
85m3/h
调整手动调整阀
6
6#固定梁回路循环水流量
85—75 m3/h
65m3/h
调整手动调整阀
7
7#活动梁回路循环水流量
80—70 m3/h
60m3/h
调整手动调整阀
8
8#活动梁回路循环水流量
80—70 m3/h
60m3/h
调整手动调整阀
9
总循环水流量
700—620 m3/h
530m3/h
连锁开启备用泵
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
0.7 MPa（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
0.05 MPa
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
连锁开启备用泵
4
除氧器压力
0.01—0.03MPa
0.05 MPa
检验除氧器各调整阀
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℃
检验除氧器各调整阀
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
手动开启备用泵
2
电动循环水泵电流
230 A— 250A
200A
手动开启备用泵

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
-300 mm（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
-250 mm（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）
检验切断阀、通知水源
+2750mm（高报警）
手动关闭切断阀
六
其它流量

1
蒸汽流量
15—9.5t/h
20t/h
修补耐材
2
汽包补水流量
16.5—8.8 m3/h
25m3/h
考虑停炉