CN105821168B - 冷却密封系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种冷却密封系统，主要为了降低高温、高压设备的气密水冷系统的损耗而进行的设计。本发明冷却密封系统包括依次设置在气密水冷设备与排水槽之间的气水分离装置、U型密封装置，所述U型密封装置包括设置在最低点的沉淀罐以及与所述沉淀罐连通且设置在沉淀罐上方的沉淀罐进水管、回水管。本发明冷却密封系统在传统粗放式设计基础上，对气密水冷设备的出水系统做了设计改进和创新，一方面将冷却水净化后再进入循环利用，减少了水的消耗且保证了循环水水质，有利于高炉长寿；另一方面该系统正常运行后，可通过调整回水管的标高来控制被冷却设备内气体压力，从而减少高压气体的消耗。

Description

冷却密封系统
技术领域
本发明涉及一种冷却设备领域，尤其是涉及一种适用于高温高压设备采用气密水冷形式进行冷却密封的冷却密封系统。
背景技术
目前，用于高炉炉顶装料设备中气密箱/布料器的冷却系统多为氮气+水的冷却密封形式，其中的氮气主要用于气密箱/布料器内的密封，高压的氮气可以防止气密箱/布料器内的高炉煤气溢出；其中的水主要作用是对气密箱/布料器内的传动机构进行物理冷却，水冷的效果通过监测气密箱/布料器内的温度和进出口冷却水的温度来判断。
这种氮气+水的冷却密封形式由于冷却水大多是直接从气密箱/布料器排出后进入炉身排水槽，所以存在两方面的问题，一方面，冷却水在气密箱/布料器内吸收的粉尘、杂质会随水直接排入炉身水槽，污染炉身循环水，长此以往，炉体冷却水水质的改变将对冷却壁的冷却效果产生有害影响，不利于高炉的正常生产；另一方面，由于要密封气密箱/布料器内从高炉内窜入的高压煤气(～0.2MPa)，需要向气密箱/布料器持续冲入大量的高压氮气，，造成氮气资源的浪费。在实际设计和生产应用中，设计人员和生产操作技术人员都发现了这两方面问题的存在，但都未太重视，认为短时间内由气密箱/布料器排出的水不会对生产产生太大的影响，氮气多消耗一点也无不可，因此，此种情况一直延续至今，未有太大的改观。
近年来随着钢铁企业对“节能降耗”的重视，通过“节能降耗”降低钢铁企业生产成本成为钢铁企业的重点改进方向，要做到这一点就要从源头采取相关措施，而炉顶装料设备的气密箱/布料器的水冷密封系统也是其中一点。
发明内容
针对高温、高压设备对冷却、密封系统的特殊要求以及实现“节能降耗”的目标，本发明提供一种可以有效的降低冷却水中的杂质并保证被冷却设备内压力稳定、减少能源介质消耗的冷却密封系统。
为达到上述目的，本发明一种冷却密封系统，包括依次设置在气密水冷设备与排水槽之间的气水分离装置、U型密封装置，所述U型密封装置包括设置在最低点的沉淀罐以及与所述沉淀罐连通且设置在沉淀罐上方的沉淀罐进水管、回水管；
所述气密水冷设备的出水管与所述气水分离装置之间连接有出水总管，所述气水分离装置的出气口与所述气密水冷设备的进气口之间连接有回气管，所述气水分离装置的出水口与所述沉淀罐通过沉淀罐进水管连通，所述沉淀罐与所述排水槽之间通过所述回水管连通；
所述排水槽的高度和所述回水管的高度低于所述气水分离装置出水口的高度，所述回水管的最高点产生的水压不小于所述气密水冷设备内的气压。
进一步地，所述沉淀罐进水管与所述回水管之间设置有连通管，所述连通管上设置有联通阀；所述沉淀罐进水管与所述回水管上在所述连通管的下游分别设置有开关阀。
进一步地，所述沉淀罐的底端设置有排污阀。
进一步地，所述沉淀罐连接有补水装置，所述补水装置包括与所述沉淀罐连接的补水管以及设置在所述补水管上的补水阀。
进一步地，所述沉淀罐的上端设置有排气阀，所述排气阀补水时开启。
进一步地，所述出水总管沿水流方向倾斜设置。
进一步地，所述回水管上设置有用于监测冷却水流量的流量计。
进一步地，所述气密水冷设备的出水口设置有用于在线监控出水口温度的温度检测装置。
进一步地，所述出水总管的坡度为1:10～1:5。
进一步地，所述出水总管与多个气密水冷设备的出水管连通。
本发明冷却密封系统适用于采用水冷并在水冷时向气密水冷设备中通入保护气对被冷却设备进行密封的设备系统，例如但不限于高炉炉顶装料设备中气密箱/布料器的氮气+水的冷却密封形式。本发明冷却密封系统在传统粗放式设计基础上，对气密水冷设备的出水系统做了设计改进和创新，一方面将冷却水净化后再进入循环利用，减少了水的消耗且保证了循环水水质，有利于高炉长寿；另一方面该系统正常运行后，可通过调整回水管的标高来控制被冷却设备内气体压力，从而减少高压气体的消耗。
附图说明
图1是实施例2冷却密封系统的装置流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。
图中箭头方向表示的是冷却水的流动方向。
实施例1
本实施例冷却密封系统以应用在高炉炉顶装料设备的气密箱/布料器为例进行说明。
本实施例冷却密封系统包括依次设置在气密箱/布料器的气密水冷设备1出水口与排水槽9之间的气水分离装置、U型密封装置。
所述气水分离装置包括与气密水冷出水口相连接的出水管道12、出水总管2、气水分离罐3和回气管4，同时还可包括在出水管道12上设置的温度检测装置11。所述冷却水的出水管道12连接到出水总管2上，并通过出水总管2与所述气水分离罐3连通，所述回气管4将所述气水分离罐3的出气口与气密箱/布料器1的进气口连通，从而将气水分离罐3分离出的气体输送给气密箱/布料器 气密水冷设备1内，实现密封气体的循环利用。
所述U型管路系统包括连接于气水分离罐3下的沉淀罐进水管5、设置在最低点的沉淀罐6、连通所述沉淀罐6与所述排水槽9的回水管8，所述沉淀罐进水管5、回水管8设置在所述沉淀罐6的上方，也就是沉淀罐进水管5、回水管8以及沉淀罐6形成U型。
为了保证冷却水的流动方向以及维持气密水冷设备内气密压力，所述排水槽9的高度和所述回水管8的高度低于所述气水分离罐3出水口的高度，所述沉淀罐6的高度低于所述排水槽9的高度；所述回水管8的最高点产生的水压不小于气密箱/布料器的气密水冷设备1的气压。
作为一种可选实施例，本实施例冷却密封系统所述回水管8上设置有用于监测冷却水流量的流量计82，流量计82可以显示系统是否正常工作；设置在气密水冷设备的出水口管道12上的温度检测装置11用于在线监控出水口温度，方便判断设备的水冷效果。
本实施例冷却密封系统与气水分离罐3连通的出水总管2可以是一根沿水流方向倾斜设计的水管，这样出水总管2就可以连通所有气密箱/布料器的气密水冷设备1出水管道12从而将所有的出口冷却水汇总到一起后进入气水分离罐3，且出水总管2沿水流方向倾斜设计，同样可以避免杂质的沉积；针对不同的设备出水总管2的坡度可以在1：10～1：5(坡度比例指的是高度与长度的之比)之间，在本实施例针对气密箱/布料器设备而言出水总管2的坡度设计约为1：10。
本实施例冷却密封系统，通过对气密箱/布料器的气密水冷设备出水系统的控制，来实现对气密箱/布料器的冷却和密封，并对回水进行净化处理，使得本发明具有如下效果：
1、设置了气水分离装置，有利于因在水封设备中溶解于水中的气体在气水分离罐脱除，同时，联通于气水分离罐上部与水封设备的回气管保证了两者之 间的压力平衡，便于水中气体的脱除。
2、设置了沉淀罐装置，有利于溶解于水中的粉尘、杂质、油污的排出，改善了回水的水质，有利于水的回收利用。
3、该系统成功运用后，可通过调整回水管的标高来控制和稳定水封设备内的压力，防止水封设备内有害气体的逸出，并可减少外部充压介质的消耗。
实施例2
本实施例冷却密封系统是在实施例1的基础上对U型管路系统进行改进，在不影响系统的工作的前提下实现沉淀罐6的排污、补水清洗。
本实施例冷却密封系统，所述沉淀罐进水管5与所述回水管8之间设置有连通管，所述连通管上设置有联通阀13；所述沉淀罐进水管5与所述回水管8上在所述连通管的下游分别设置有开关阀51、81，所述沉淀罐6的底端设置有的排污阀61，所述沉淀罐的上端排气阀62。
为了清洗沉淀罐6，所述沉淀罐6还连接有补水装置，所述补水装置包括与所述沉淀罐连接的补水管7以及设置在所述补水管上的补水阀71。
本实施例冷却密封系统正常运行时，以高炉炉顶装料设备的气密箱/布料器为例，其过程如下：
1、气水分离过程：冷却水从气密箱/布料器的气密水冷设备1中流出后，汇经出水总管2进入气水分离罐3，此时，在气密箱/布料器内溶解于冷却水中的气体将得以排出，并通过气水分离罐3上部的回气管道4进入气密箱/布料器的气密水冷设备1内，这样保证了气密箱/布料器内压力的稳定，同时也避免了气密箱/布料器内高炉煤气的逸出而发生安全事故。
2、U型管路装置过程：气体分离后的水将沿气水分离罐3下部的沉淀罐进水管5经过开关阀51进入沉淀罐6中沉淀，将在气密箱/布料器中溶入的粉尘沉淀出来，以净化水质，随后，经过沉淀净化后的水通过开关阀81进入回水管道8中，并排入位于沉淀罐6上部设置的排水槽9中回收利用，此时，位于沉淀罐 进水管5和回水管8之间的联通阀13处于关闭状态。这里，回水管8的最高点标高可根据气密箱/布料器内的压力来设置，确保气密箱/布料器内的气体不会随水逸出。
3、沉淀排污过程：当系统运行一段时间后，需要对沉淀罐6中的污泥、杂质等物进行清理，此时，首先开启联通阀13，然后关闭开关阀51和81，随后开启排气阀62，最后开启排污阀61进行排污，排污结束后可开启补水阀71对沉淀罐6进行冲洗。
4、沉淀罐补水过程：待沉淀排污过程完成后，先关闭排污阀61，再开启补水阀71，直至排气阀62溢出水为止，随后关闭补水阀71、排气阀62，再开启开关阀51和81，最后关闭阀13，整个系统恢复正常工作。
实际生产过程中沉淀排污过程以及沉淀罐补水过程所用时间较短，一般为几分钟到十几分钟，所以在排污补水的过程中水质几乎不会受到影响。
本实施例冷却密封系统与实施例1相同，均可以通过调整回水管顶部标高(附图中H值)来调被密封设备内的气体压力，同时进入被密封设备内的水可以起到对设备(特别是工作在高温环境的设备)进行冷却的作用，实现密封与冷却的双重作用。同时本实施例还可以定期对沉淀罐中的污泥等物清理、排出，进一步保证回水的水质。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种冷却密封系统，其特征在于：包括依次设置在气密水冷设备与排水槽之间的气水分离装置、U型密封装置，所述U型密封装置包括设置在最低点的沉淀罐以及与所述沉淀罐连通且设置在沉淀罐上方的沉淀罐进水管、回水管；
所述气密水冷设备的出水管与所述气水分离装置之间连接有出水总管，所述气水分离装置的出气口与所述气密水冷设备的进气口之间连接有回气管，所述气水分离装置的出水口与所述沉淀罐通过沉淀罐进水管连通，所述沉淀罐与所述排水槽之间通过所述回水管连通；
所述排水槽的高度和所述回水管的高度低于所述气水分离装置出水口的高度，所述回水管的最高点产生的水压不小于所述气密水冷设备内的气压；
所述沉淀罐进水管与所述回水管之间设置有连通管，所述连通管上设置有联通阀；所述沉淀罐进水管与所述回水管上在所述连通管的下游分别设置有开关阀；
所述沉淀罐的底端设置有排污阀；
所述沉淀罐连接有补水装置，所述补水装置包括与所述沉淀罐连接的补水管以及设置在所述补水管上的补水阀；
所述沉淀罐的上端设置有排气阀；
所述出水总管沿水流方向倾斜设置；
所述回水管上设置有用于监测冷却水流量的流量计；
所述气密水冷设备的出水口设置有用于在线监控出水口温度的温度检测装置；
所述出水总管的坡度为1：10～1：5；
所述出水总管与多个气密水冷设备的出水管连通。
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