CN105864107B - 热水循环泵的密封的冷却系统及加热炉水梁立柱冷却机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热水循环泵的密封的冷却系统，其包括冷却室，冷却媒质自所述冷却室的冷却进水口进入以对所述密封进行冷却，冷却后由所述冷却室的冷却出水口排出，还包括软水箱、第一管道增压泵和第一驱动装置；所述软水箱用于提供软化水，所述冷却媒质为软化水；所述第一管道增压泵用于为所述软化水在所述冷却室内流动提供驱动力，所述第一管道增压泵的入水口与所述软水箱连通，所述第一管道增压泵的出水口与所述冷却进水口连通；所述第一驱动装置用于驱动所述第一管道增压泵工作；其中，所述热水循环泵用于输送由所述热水循环泵的吸入口进入的软化水。本发明还提供了一种加热炉水梁立柱冷却机构。本发明延长了热水循环泵的使用寿命。

Description

热水循环泵的密封的冷却系统及加热炉水梁立柱冷却机构

技术领域

本发明属于冶金生产连铸技术领域，尤其涉及一种热水循环泵的密封的冷却系统及加热炉水梁立柱冷却机构。

背景技术

冶金工业中，如加热炉的水梁立柱等多采用汽化冷却方式，来保持受力结构件的正常工作温度。之所以采用汽化冷却技术，主要考虑以下几个个方面：一是节约水资源，采用汽化冷却技术比采用常温的水冷却技术，要节约至少一半的用水量；二是可以有高温高压的蒸汽，便于后续的余热回收，比如用于发电和采暖、预热等的环节，提高能源的综合利用效率；三是用于加热炉，可提高水梁立柱的表面温度，降低炉内热量损失，节约燃料消耗。

加热炉水梁立柱采用汽化冷却技术，用于冷却的汽水混合物需要在水梁立柱和汽包组成的循环系统中流动起来，以实现水梁立柱的冷却降温、汽包内蒸汽建立压力等。目前常用两种方式：一种是通过合理的汽包高度设计和汽化冷却管路设计，利用汽水混合物与水的密度不同原理，实现自然循环，设计要求较高；另一种目前应用较为普遍，即采用在系统内增加热水循环泵的方式，热水循环泵从汽包内吸水，然后强制打入水梁立柱系统后，最后再回到汽包内。后一种方式对设计和施工要求较低，运行的安全性、尤其是稳定性要高一些，应用较为普遍。

后一种方式中的热水循环泵工作原理为普通的离心式水泵原理，只是由于工作时输送的介质温度较一般的水泵高，为了延长热水循环泵的使用寿命，需对热水循环泵的密封进行冷却降温。

现有技术中，采用净环水作为冷却媒质，净环水来自于为生产线配置的净环水管路的高压测进水主管，经与进水管连通的冷却室上的冷却进水口进入冷却室内以对冷却室内的密封进行冷却，完后冷却后，经冷却室上的冷却出水口排出至回水管内，最后回到净环水管路的低压回水管内，实现循环冷却作用。

由于采用净环水作为冷却媒质，而净环水不是软化水，其硬度较高，含有钙镁离子；而且净环水的压力不高，最起码用于热水循环泵密封冷却的净环水压力不能太高，若该处净环水压力高于热水循环泵的泵腔体内压力，则净环水会从泵内窜入软化水系统，造成软化水质不达标，从而可能造成更大的设备事故。

由于净环水压力不高，而且其中还含有较多的引起结垢的钙镁离子，那么首先在回水管内，残余蒸汽(高温高压水减压后形成)促进管路内部结垢，结垢后通过孔径减小，进入冷却室(或称泵密封腔)内的冷却水量要减少，冷却水量减少后蒸汽量要随之增大，进而促进结垢速度提高，很快就将回水管路堵塞；回水管堵塞后，因泵腔体内压力大于冷却用净环水压力，基本纯粹的高温蒸汽要逆流到密封冷却的进水管内，同样的原理堵塞进水管；随着时间的延长，冷却室内没有冷却也要结垢，同时由于密封没有冷却，填料密封提前破坏，而机械密封由于工作温度过高，也要很快损坏，泵开始漏蒸汽和水；由于没有水对泵轴轴承进行降温，轴承损坏抱死的设备故障随着可能发生。此时就必须对上述问题进行停泵处理。

由于上述原因，我们在日常维护中频繁的倒替循环泵，对管路进行更换和对密封腔体进行清理，劳动强度大、备件消耗高，降低了热水循环泵的使用寿命。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明一方面提供了一种热水循环泵的密封的冷却系统，所述冷却系统包括冷却室，冷却媒质自所述冷却室的冷却进水口进入以对所述密封进行冷却，冷却后由所述冷却室的冷却出水口排出，所述冷却系统还包括：软水箱、第一管道增压泵和第一驱动装置；所述软水箱用于提供软化水，所述冷却媒质为软化水；所述第一管道增压泵用于为所述软化水在所述冷却室内流动提供驱动力，所述第一管道增压泵的入水口与所述软水箱连通，所述第一管道增压泵的出水口与所述冷却进水口连通；所述第一驱动装置用于驱动所述第一管道增压泵工作；其中，所述热水循环泵用于输送由所述热水循环泵的吸入口进入的软化水。

在如上所述的冷却系统中，优选，所述第一管道增压泵的入水口经进水管道与所述软水箱的底部连通。

在如上所述的冷却系统中，优选，所述进水管道内灌满有所述软化水，所述进水管道的水位低于所述软水箱的水位。。

在如上所述的冷却系统中，优选，所述冷却室的冷却出水口经回水管道与所述软水箱的顶部连通。

在如上所述的冷却系统中，优选，所述密封冷却系统还包括：第二管道增压泵、第二驱动装置和切换装置；所述第二管道增压泵的入水口与所述软水箱连通，所述第二管道增压泵的出水口与所述冷却进水口连通；所述第二驱动装置用于驱动所述第二管道增压泵工作；所述切换装置用于择一地使所述第一管道增压泵和第二管道增压泵工作。

在如上所述的冷却系统中，优选，所述热水循环泵用于输送汽化冷却工艺中的高温软化水，所述高温软化水的温度为100℃～280℃。

在如上所述的冷却系统中，优选，所述高温软化水的温度为130℃～180℃。

在如上所述的冷却系统中，优选，所述热水循环泵的密封包括：填料密封和机械密封，所述填料密封较所述机械密封靠近所述热水循环泵的叶轮；所述冷却室具有填料密封冷却室和机械密封冷却室，所述填料密封冷却室具有第一冷却进水口和第一冷却出水口，所述机械密封冷却室具有第二冷却进水口和第二冷却出水口；所述第一冷却进水口和所述第二冷却进水口均与所述第一管道增压泵的出水口连通。

在如上所述的冷却系统中，优选，所述第一冷却进水口经所述热水循环泵的泵轴轴承室的冷却出水口与跟所述泵轴轴承室的冷却进水口连通的所述第一管道增压泵的出水口连通。

本发明另一方面还提供了一种加热炉水梁立柱冷却机构，其包括：汽包、热水循环泵和热水循环泵的密封的冷却系统；所述汽包的进水口与所述热水循环泵的密封的冷却系统的软水箱连通；所述热水循环泵的吸入口与所述汽包的出水口连通，所述热水循环泵的排液口与所述加热炉的水梁立柱连通；所述热水循环泵的密封的冷却系统为上述冷却系统。

综上所述，本发明带来的有益效果如下：

因采用软化水对热水循环泵的密封进行冷却，不存在因水质含有钙镁离子而导致的结垢问题，降低了劳动强度，减少了热水循环泵的清理维护频次，提高了冷却效率；单独敷设管路：在软水箱、热水循环泵之间形成一个小循环，并采用管道增压泵来驱动形成循环，因此可以提高冷却水压力，于是相对地提高了热水循环泵冷却水的流量，将更有利于热水循环泵的密封的降温作用，从而延长热水循环泵的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于加热炉水梁立柱汽化冷却机构的结构示意图；

其中，图中符号说明如下：

1软水箱、2第一管道增压泵、21进水管道、22回水管道、3热水循环泵、31第一冷却进水口、32第一冷却出水口、33第二冷却进水口、34第二冷却出水口、4第一驱动装置、5第二管道增压泵、6第二驱动装置、7汽包、8水梁立柱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种热水循环泵的密封的冷却系统，其包括：冷却室、软水箱1、第一管道增压泵2和第一驱动装置4。

冷却室为热水循环泵3自身具有的结构，本实施例不对冷却室的结构进行改动，冷却室的结构可以参见：发明名称为一种高温高压热水循环泵、专利号为ZL200610050133.9的文献公开的冷却室，还可以参见其他文献，本实施例对此不进行限定。冷却室内的冷却媒质自冷却室的冷却进水口31进入，然后对冷却室内的密封进行冷却，冷却后由冷却室的冷却出水口32排出。热水循环泵可以为R型热水循环泵。软水箱1形成容纳空间，用于容纳软化水。软化水为经过钠离子交换器除去钙离子、镁离子之后的水，其温度可以为常温。第一管道增压泵2用于为软化水在冷却室内流动提供驱动力，其入水口与软水箱1的容纳空间连通，其出水口与冷却室的冷却进水口连通以向冷却室内输送软化水。第一驱动装置4用于驱动第一管道增压泵2工作，即驱动第一管道增压泵2向冷却室输送软化水，其可以为电动机，也可以为柴油机。冷却室内的软化水(或称为热水循环泵的密封用冷却媒质)用于对热水循环泵3的密封进行冷却，即软化水在冷却室内流经热水循环泵3的密封处，其冷却出水口可以与软水箱1的容纳空间连通以循环利用软化水，还可以为该冷却出水口单独设置一软化箱以回收由冷却出水口排出的软化水，也可以直接排至下水道中。

热水循环泵3的密封用冷却媒质为软化水，即采用软化水对热水循环泵3的密封进行冷却，避免了因冷却媒质为净环水时含有的钙、镁离子而导致结垢问题的发生。由于冷却媒质与热水循环泵3的输送媒质相同，即都为软化水，使得两者是可以混合的；同时冷却媒质的输送动力由第一管道增压泵2提供，如此使得第一管道增压泵2的输出压力可以不受条件(冷却媒质压力应小于热水循环泵3的泵腔体内压力)的限制，避免了当冷却媒质压力大于热水循环泵3的泵腔体内压力时，冷却媒质从热水循环泵3内窜入热水循环泵3的输送媒质系统中，而导致因输送媒质水质不达标引起的设备事故的现象发生；还可以提高冷却媒质压力，例如冷却媒质压力大于热水循环泵的泵腔体内压力，即相对提高了热水循环泵3冷却媒质的流量，将更有利于热水循环泵3的密封的降温，从而延长热水循环泵3的使用寿命。

第一管道增压泵2的入水口经进水管道21与软水箱1的底部连通，优选地，进水管道21的一端与第一管道增压泵2的入水口连通，以水平方式设置，进水管道21的另一端以竖直方式插入软水箱1的底部，利于软水箱1内的软化水水位高于进水管道内的软化水水位，如此可以保证一直有软化水对进水管道21内形成压力。冷却室的冷却出水口经回水管道22与位于软水箱1的顶部的容纳空间连通，以将从冷却室出来的软化水再次注入软水箱1内，从而使得软化水得以循环利用。优选地，回水管道22以竖直方式插入软水箱1顶部。

热水循环泵3用于汽化冷却工艺中高温软化水的驱动，高温软化水的温度为100℃～280℃，优选为130℃～180℃，例如130℃、150℃、160℃、170℃、180℃。由上可知，热水循环泵3工作时输送的介质温度较一般的水泵高，因此需要对热水循环泵3的泵轴的轴承和密封(即轴密封)进行冷却，采用软化水对密封进行冷却可以提高冷却效果。高温软化水对应的静压力对应达到0.3MPa～1.0MPa(具体数值可查饱和蒸汽温度与压力对照表)。泵腔体内的压力应在上述压力(即静压力)的基础上，在加上泵的出口压力，即是热水循环泵在正常工作状态下腔体内的压力。

热水循环泵3的轴密封一般采用多重组合密封，即靠近热水循环泵3的叶轮侧为小间隙节流密封，靠近驱动侧为机械密封，前述两个密封中间为填料密封，换言之，机械密封靠近第一驱动装置4(或称驱动侧)，填料密封远离第一驱动装置4。最外侧的机械密封和中间的填料密封需要冷却，以保持正常的工作温度。因此与两个密封对应地，冷却室包括：填料密封冷却室和机械密封冷却室，填料密封冷却室内流经的软化水对填料密封进行冷却，机械密封冷却室内流经的软化水对机械密封进行冷却。填料密封冷却室具有第一冷却进水口31和第一冷却出水口32，机械密封冷却室具有第二冷却进水口33和第二冷却出水口34；第一冷却进水口31和第二冷却进水口33均与第一管道增压泵2的出水口连通。

为了减少管路敷设量，充分利用软化水，第一冷却进水口31与热水循环泵3的泵轴轴承室的冷却出水口连通，热水循环泵3的泵轴轴承室的冷却进水口与第一管道增压泵2的出水口连通。

换言之，对于填料密封和机械密封来说，各自形成一条冷却管路。沿软化水的流动方向，填料密封对应的冷却管路为：依次经管道连通的进轴承室冷却水管、轴承室、出轴承室冷却水管、填料密封进水管、填料密封冷却室、填料密封出水管。软化水经第一管道增压泵2的出水口排出，进入与第一管道增压泵2的出水口连通的进轴承室冷却水管，然后进入与进轴承室冷却水管连通的轴承室内以对泵轴轴承进行降温，接着由出轴承室冷却水管排出至填料密封进水管中，由第一冷却进水口31进入填料密封冷却室以对填料密封进行冷却，最终由第一冷却出水口32进入填料密封出水管中排出。

沿软化水的流动方向，机械密封对应的冷却管路为：依次经管道连通的机械密封进水管、机械密封冷却室、机械密封出水管。软化水经第一管道增压泵2的出水口排出，进入与第一管道增压泵的出水口连通的机械密封进水管中，由第二冷却进水口33进入机械密封冷却室以对机械密封进行冷却，最终由第二冷却出水口34进入机械密封出水管中排出。基于上述描述，冷气管路包括两条冷却支管，即相对热水循环泵3的机械密封和填料密封形成两路进水、两路出水，每个密封有一路进水和一路出水。

为了应对突发情况，例如第一管道增压泵2出现设备故障，密封冷却系统还包括：第二管道增压泵5、第二驱动装置6和切换装置。第二管道增压泵5的进水口与软水箱1连通，第二管道增压泵4的出水口与冷却室的冷却进水口连通；第二驱动装置6用于驱动第二管道增压泵4工作；切换装置用于使第一管道增压泵2和第二管道增压泵4择一地工作。第二管道增压泵4的设置可以与第一管道增压泵2的设置相同，第二驱动装置6可以与第一驱动装置4相同，也可以不同，例如第一驱动装置4为电机，第二驱动装置6为柴油机。切换装置用于使第一管道增压泵2和第二管道增压泵4择一地工作。即通过将管道增压泵设置为2台，日常使用时第一管道增压泵2为主用，第二管道增压泵4为备用，两者的切换可以通过切换装置完成。

切换装置可以包括电气开关和位于各个管道增压泵进、出口侧的阀门。电气开关用于控制第一驱动装置4或第二驱动装置6工作。通过电气开关的闭合和阀门的闭合来实现管道增压泵的切换。

本发明还提供了一种加热炉水梁立柱冷却机构，其包括：汽包7、热水循环泵3和热水循环泵3的密封的冷却系统；汽包7的进水口与热水循环泵3的密封的冷却系统的软水箱1连通；热水循环泵3的吸入口与汽包7的出水口连通，热水循环泵3的排出口与加热炉的水梁立柱6连通。

综上所述，本发明带来的有益效果如下：

因采用软化水对热水循环泵的密封进行冷却，不存在因水质含有钙镁离子而导致的结垢问题，降低了劳动强度，减少了热水循环泵的清理维护频次，提高了冷却效率；单独敷设管路：在软水箱、热水循环泵之间形成一个小循环，并采用管道增压泵来驱动形成循环，因此可以提高冷却水压力，于是相对地提高了热水循环泵冷却水的流量，将更有利于热水循环泵的密封的降温作用，从而延长热水循环泵的使用寿命。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (8)

1.一种热水循环泵的密封的冷却系统，所述冷却系统包括冷却室，冷却媒质自所述冷却室的冷却进水口进入以对所述密封进行冷却，冷却后由所述冷却室的冷却出水口排出，其特征在于，所述冷却系统还包括：软水箱、第一管道增压泵和第一驱动装置；

所述软水箱用于提供软化水，所述冷却媒质为软化水；

所述第一管道增压泵用于为所述软化水在所述冷却室内流动提供驱动力，所述第一管道增压泵的入水口与所述软水箱连通，所述第一管道增压泵的出水口与所述冷却进水口连通；

所述第一驱动装置用于驱动所述第一管道增压泵工作；

其中，所述热水循环泵用于输送由所述热水循环泵的吸入口进入的软化水；

所述第一管道增压泵的入水口经进水管道与所述软水箱的底部连通；

所述进水管道内灌满有所述软化水，所述进水管道的水位低于所述软水箱的水位。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却室的冷却出水口经回水管道与所述软水箱的顶部连通。

3.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述密封冷却系统还包括：第二管道增压泵、第二驱动装置和切换装置；

所述第二管道增压泵的入水口与所述软水箱连通，所述第二管道增压泵的出水口与所述冷却进水口连通；

所述第二驱动装置用于驱动所述第二管道增压泵工作；

所述切换装置用于择一地使所述第一管道增压泵和第二管道增压泵工作。

4.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述热水循环泵用于输送汽化冷却工艺中的高温软化水，所述高温软化水的温度为100℃～280℃。

5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述高温软化水的温度为130℃～180℃。

6.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述热水循环泵的密封包括：填料密封和机械密封，所述填料密封较所述机械密封靠近所述热水循环泵的叶轮；

所述冷却室包括：填料密封冷却室和机械密封冷却室，所述填料密封冷却室具有第一冷却进水口和第一冷却出水口，所述机械密封冷却室具有第二冷却进水口和第二冷却出水口；

所述第一冷却进水口和所述第二冷却进水口均与所述第一管道增压泵的出水口连通。

7.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，所述第一冷却进水口与所述热水循环泵的泵轴轴承室的冷却出水口连通，所述热水循环泵的泵轴轴承室的冷却进水口与所述第一管道增压泵的出水口连通。

8.一种加热炉水梁立柱冷却机构，其特征在于，所述加热炉水梁立柱冷却机构包括：汽包、热水循环泵和热水循环泵的密封的冷却系统；

所述汽包的进水口与所述热水循环泵的密封的冷却系统的软水箱连通；

所述热水循环泵的吸入口与所述汽包的出水口连通，所述热水循环泵的排液口与所述加热炉的水梁立柱连通；

所述热水循环泵的密封的冷却系统为权利要求1～7中任一项所述的冷却系统。