CN208517447U - 一种高炉密闭循环冷却水的压力补水装置 - Google Patents

Abstract

一种高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，属于高炉冷却水设备技术领域。其技术方案是：补水缓冲罐的进气管道、排气管道分别通过进气电磁阀、排气电磁阀与氮气管网相连接，补水缓冲罐的下部分别与补水管道、排水管道和密闭循环冷却水补水管道相连接，补水管道与补水箱相连接，在补水管道上安装补水泵，排水管道上安装有排水电磁阀，在密闭循环冷却水补水管道上安装补水气动阀，补水箱进水管道通过补水电动蝶阀与外部补水管网相连接，在补水缓冲罐和补水箱中安装有磁翻转水位计，上述阀门、补水泵、磁翻转水位计分别与可编程序控制器相连接。本实用新型可以进行稳定压力、流量的补水作业，保证了密闭循环冷却水系统供水的稳定性、安全性和可靠性。

Description

一种高炉密闭循环冷却水的压力补水装置

技术领域

本实用新型涉及一种高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，属于高炉冷却水设备技术领域。

背景技术

高炉密闭循环冷却水系统作为高炉设备的冷却系统，是高炉稳定运行长寿的一个重要保障。高炉冷却的目的在于增大炉衬内的温度梯度，致使1150℃等温面远离高炉炉壳，从而保护某些金属结构和混凝土构件，使之不失去强度。使炉衬凝成渣皮，保护甚至代替炉衬工作，从而获得合理炉型，延长炉衬工作能力和高炉使用寿命。高炉冷却是形成保护性渣皮、铁壳、石墨层的重要条件。从近几年高炉技术进步的发展方向看，突出的特点是大型化、高效化和自动化。因此采用较为先进的高炉冷却技术具有较大的吸引力，成为争相探讨和研究课题。

目前国内大型高炉均普遍采用密闭循环冷却水系统，但是在密闭循环冷却水系统中的压力补水装置存在设施不完善、功能不健全、不能可靠稳定运行的问题，高炉密闭循环冷却水系统的补水一般都是操作人员现场手动启停设备补水，可靠性、准确性极差，成为高炉密闭循环冷却水系统不能稳定运行的严重安全隐患。补水压力的不稳定会造成对系统管网的压力冲击，补水水量的波动造成人为的补水液位的高度偏差，甚至补水超出系统的承受能力，酿成高炉冷却水系统的进气而停止循环，高炉冷却设备将面临灭顶之灾，毁掉一代炉龄。因此十分有必要对现有的高炉密闭循环冷却水系统的压力补水装置进行改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，这种压力补水装置能够实现消除热胀冷缩对密闭系统和设备的不利影响，使工艺设备能在稳定的工作压力下安全运行，并能在工作压力下通过缓冲罐内恒定压力下的液位升降来实现补水功能。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，它包括补水缓冲罐、补水箱、安全阀、进气电磁阀、排气电磁阀、补水泵、排水电磁阀、补水气动阀、补水电动蝶阀、磁翻转水位计和可编程程序控制器，补水缓冲罐的上端分别安装有进气管道、排气管道和安全阀，进气管道通过进气电磁阀与氮气管网的进气管道相连接，排气管道通过排气电磁阀与氮气管网的排气管道相连接，安全阀安装在补水缓冲罐的顶部，补水缓冲罐的下部有进出水管道，进出水管道分别与补水管道、排水管道和密闭循环冷却水补水管道相连接，补水管道与补水箱相连接，在补水管道上安装补水泵，排水管道上安装有排水电磁阀，在密闭循环冷却水补水管道上安装补水气动阀，补水箱进水管道通过补水电动蝶阀与外部补水管网相连接，在补水缓冲罐和补水箱中安装有磁翻转水位计，进气电磁阀、排气电磁阀、补水泵、排水电磁阀、补水电动蝶阀、磁翻转水位计、补水气动阀分别与可编程序控制器相连接。

上述高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，所述补水缓冲罐上端的进气管道中安装有针式阀、氮气减压阀、压力表，针式阀、压力表、氮气减压阀与进气电磁阀相串联，针式阀和氮气减压阀位于靠近氮气管网的进气管道一侧。

上述高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，所述补水缓冲罐上端的进气管道和排气管道中分别安装有球阀，进气电磁阀、排气电磁阀的两侧分别有球阀，球阀分别与进气电磁阀、排气电磁阀串联，还有两个球阀分别与进气电磁阀、排气电磁阀相并联。

上述高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，所述补水箱与补水缓冲罐进出水管道相连接的补水管道上安装有两个并联的补水泵，两个补水泵的后部的补水管道上分别串联一个止回阀和一个闸阀。

上述高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，所述补水缓冲罐下部的进出水管道上还安装有进出水闸阀，进出水闸阀位于补水管道、密闭循环冷却水补水管道与排水管道之间的进出水管道上。

上述高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，所述补水缓冲罐下部的排水管道上还安装有球阀，两个球阀分别在排水电磁阀的两侧与排水电磁阀串联，另一个球阀与排气电磁阀和两个球阀相并联。

上述高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，所述补水缓冲罐下部的密闭循环冷却水补水管道上还安装有闸阀、流量计，两个闸阀分别在补水气动阀的两侧与补水气动阀串联，另一个闸阀与补水气动阀和两个闸阀相并联。

上述高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，所述补水箱的补水箱进水管道上安装有闸阀、流量计，两个闸阀分别在补水电动蝶阀的两侧与补水电动蝶阀串联，另一个闸阀与补水电动蝶阀和两个闸阀相并联。

上述高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，所述补水缓冲罐上安装有压力表、压力传感器、液位变送器，液位变送器与磁翻转水位计相连接，压力传感器、液位变送器分别与可编程序控制器相连接。

上述高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，所述补水箱上安装有液位变送器，液位变送器与磁翻转水位计相连接，液位变送器与可编程序控制器相连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用补水缓冲罐、补水箱联合对高炉密闭循环冷却水系统进行补水，补水缓冲罐与氮气补气排气管网相连接，维持补水缓冲罐中的氮气压力保持恒定，以保证补水缓冲罐对高炉密闭循环冷却水系统的补水压力；补水箱可以及时向补水缓冲罐中进行补水，保证补水缓冲罐中的水量；进气电磁阀、排气电磁阀、补水泵、排水电磁阀、补水电动蝶阀、磁翻转水位计、补水气动阀、压力传感器、液位变送器分别与可编程序控制器相连接，实现补水缓冲罐、补水箱自身的补气、排气、补水的自动控制，进而对高炉密闭循环冷却水系统补水的自动控制。

本实用新型设计合理、操作方便、具有自动控制功能和手动控制功能，通过氮气补水缓冲罐内恒定压力下的液位升降实现具有稳定压力、流量的补水作业，防止设备频繁启停引起高炉密闭循环冷却水系统参数波动，解决了高炉密闭循环冷却水系统补水过程中供水系统压力、流量的波动及日常系统补水、排气等问题，减轻了操作人员的劳动强度，最大程度地保证了高炉密闭循环冷却水系统供水的稳定性、安全性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记如下：补水缓冲罐1、补水箱2、可编程序控制器3、进气管道4、排气管道5、进出水管道6、补水管道7、排水管道8、密闭循环冷却水补水管道9、补水箱进水管道10、针式阀11、氮气减压阀12、安全阀13、进气电磁阀14、排气电磁阀15、补水泵16、排水电磁阀17、补水气动阀18、补水电动蝶阀19、磁翻转水位计20、压力表21、球阀22、止回阀23、进出水闸阀24、闸阀25、压力传感器26、液位变送器27、流量计28。

具体实施方式

本实用新型通过补水缓冲罐1、补水箱2联合对高炉密闭循环冷却水系统进行补水，补水缓冲罐1与氮气补气排气管网相连接，维持补水缓冲罐1中的氮气压力保持恒定，以保证补水缓冲罐1对高炉密闭循环冷却水系统的补水压力；补水箱2向补水缓冲罐1中进行补水，保证补水缓冲罐1中的水位。

本实用新型的进气管道4、排气管道5、进出水管道6、补水管道7、排水管道8、密闭循环冷却水补水管道9、补水箱进水管道10上安装了各种阀门和仪表，可编程序控制器3通过对这些阀门和仪表的控制实现对高炉密闭循环冷却水系统进行自动补水操作。

图中显示，补水缓冲罐1的上端分别安装有进气管道4、排气管道5和安全阀13，进气管道4通过进气电磁阀14与氮气管网的进气管道相连接，排气管道5通过排气电磁阀15与氮气管网的排气管道相连接，安全阀13安装在补水缓冲罐1的顶部。进气电磁阀14和排气电磁阀15分别为常闭电磁阀，它们分别与可编程序控制器3相连接，按控制要求自动补气或排气。

图中显示，补水缓冲罐1上端的进气管道4中安装有针式阀11、氮气减压阀12、压力表21，针式阀11、氮气减压阀12、压力表21与进气电磁阀14相串联，针式阀11和氮气减压阀12位于靠近氮气管网的进气管道4一侧。

厂区氮气管网的氮气压力较高，针式阀11和氮气减压阀12对高压氮气进行减压后进入补水缓冲罐1，氮气管网需设有安全阀，安全阀为弹簧全启式，安全阀用于对补水缓冲罐1的超压保护，确保氮气压力符合减压后压力要求。

图中显示，补水缓冲罐1上端的进气管道4和排气管道5中分别安装有球阀22，进气电磁阀14、排气电磁阀15的两侧分别有球阀22，球阀22分别与进气电磁阀14、排气电磁阀15串联，还有两个球阀22分别与进气电磁阀14、排气电磁阀15相并联。

进气电磁阀14和排气电磁阀15两侧的球阀22起到切断作用，并联的球阀22为旁路手动阀门。在正常情况下，两个球阀22开启，并联的球阀22关闭；当进气电磁阀14或排气电磁阀15控制失效时，两个球阀22关闭，并联的球阀22开启，可以人工控制补水缓冲罐1内压力。

图中显示，在补水缓冲罐1中安装有磁翻转水位计20、压力表21、压力传感器26、液位变送器27，液位变送器27与磁翻转水位计20相连接，压力传感器26、液位变送器27分别与可编程序控制器3相连接。

图中显示，补水缓冲罐1的下部有进出水管道6，进出水管道6分别与补水管道7、排水管道8和密闭循环冷却水补水管道9相连接。进出水管道6上还安装有进出水闸阀24，进出水闸阀24位于补水管道7、密闭循环冷却水补水管道9与排水管道8之间的进出水管道6上，进出水闸阀24对进出水管道6进行控制。补水箱2通过补水管道7向补水缓冲罐1进行补水，保证补水缓冲罐1中的水位；补水缓冲罐1通过排水管道8进行排水，将多余的水排出；补水缓冲罐1通过密闭循环冷却水补水管道9向密闭循环冷却水系统进行补水。

图中显示，补水箱2与补水缓冲罐1进出水管道6相连接的补水管道7上安装有两个并联的补水泵16，两个补水泵16的后部的补水管道7上分别串联一个止回阀23和一个闸阀25。两个补水泵16均为热备用，在可编程序控制器3的指令下随时可以启动、停止，补水泵16扬程要高于系统的循环供水压力，同时满足补水缓冲罐1和用户膨胀管补水压力要求，流量依据系统循环水量的大小确定。

图中显示，补水箱2上安装有液位变送器27，液位变送器27与磁翻转水位计20相连接，液位变送器27与可编程序控制器3相连接，将液位信号输入的可编程序控制器3中。补水箱进水管道10通过补水电动蝶阀19与外部补水管网相连接，补水箱2的补水箱进水管道10上安装有闸阀25、流量计28，两个闸阀25分别在补水电动蝶阀19的两侧与补水电动蝶阀19串联，另一个闸阀25与补水电动蝶阀19和两个闸阀25相并联。当液位低于设定值时，可编程序控制器3启动补水电动蝶阀19向补水箱2进行补水。并联的闸阀25为手动设置，在补水电动蝶阀19控制失效时，在补水电动蝶阀19两侧的两个闸阀25关闭，将补水电动蝶阀19隔离，并联的闸阀25由人工控制向补水箱2进行补水或停止补水。

图中显示，在排水管道8上安装排水电磁阀17，排水电磁阀17的两侧分别串联有球阀22，另外一个球阀22排水电磁阀17和两个串联的球阀22相并联。在正常情况下，两个球阀22开启，并联的球阀22关闭；当排水电磁阀17控制失效时，两个串联的球阀22关闭，将排水电磁阀17隔离，并联的球阀22开启，可以人工控制补水缓冲罐1进行排水。

图中显示，在密闭循环冷却水补水管道9上安装补水气动阀18、流量计28，补水气动阀18与可编程序控制器3相连接，当密闭循环冷却水补水管道9需要补水时，可编程序控制器3打开补水气动阀18，使补水缓冲罐1向密闭循环冷却水补水管道9进行补水。密闭循环冷却水补水管道9上还安装有闸阀25，两个闸阀25分别在补水气动18的两侧与补水气动阀18串联，另一个闸阀25与补水气动阀18和两个闸阀25相并联，并联的闸阀25为手动设置，在补水气动阀18控制失效时，在补水气动阀18两侧的两个闸阀25关闭，将补水气动阀18隔离，并联的闸阀25由可以人工控制向密闭循环冷却水补水管道9进行补水或停止补水。

本实用新型的控制过程如下：

补水箱2补水控制：

补水箱2设有磁翻转水位计20，补水箱2液位设定高H、低L两点液位，为全程荧光指示联锁并输出4-20mA信号。当液位到达低液位L时，补水电动蝶阀19打开，开始补水，液位到达高液位H时，补水电动蝶阀19关闭，停止补水。

补水缓冲罐1内液位控制：

补水缓冲罐1设有四点液位，高高液位A、高液位B、低液位C、低低液位D。B/C点液位为常规运行液位，A/D点液位为设施安全保护液位，液位计为全程指示联锁并输出4-20mA信号，同时还设有一个带远传接点的磁翻转水位计20作为高低报警联锁液位的备份。其中A＞B＞C＞D。

补水泵16均为热备用状态，当补水缓冲罐1低液位C要求补水时，可编程序控制器3信号传至水泵控制箱，一台补水泵16启动开始补水，30秒后另一台补水泵16开始启动补水，两台补水泵16分时段启动为减少系统水压力冲击，当密闭循环冷却水系统的膨胀罐液位达到高液位时关闭补水气动阀门18，同时继续给补水缓冲罐1补水，待补水缓冲罐1内液位达到高液位B时，可编程序控制器3信号传至补水泵控制箱，两台补水泵16停止运行；当补水缓冲罐1液位达到高高液位A时，排水管道8中的排水电磁阀17打开进行排水，下降到高液位B时，关闭排水电磁阀17。

补水缓冲罐1内氮气压力控制：

补水缓冲罐1设有三点压力：低位压力P1、中位压力P2、高位压力P3, 低中高三个压力值间隔0.05MPa，其中P1＜P2＜P3。三点压力设定是保证补水缓冲罐1内水位在设定高液位B和低液位C 之间运行。一般补水缓冲罐1内氮气补水压力设为系统循环水泵吸水母管压力的1.5倍数，确保有足够补水压力，进气电磁阀14和排气电磁阀15均可联锁，调整设定值满足系统要求。

系统开始工作时，设定值应在最低值，补水缓冲罐1的超压保护由弹簧全启式安全阀13控制。厂区管网氮气经Y型过滤器、减压阀组减压后进入补气缓冲罐1（一般外界管网氮气压力较高，需要采用针形阀11减压），补水缓冲罐1与氮气管网连通，氮气管网需设有安全阀，确保氮气压力符合减压后压力要求，氮气入口设有自动补气阀（常闭进气电磁阀14），罐顶设有排气阀（常闭排气电磁阀15），按控制要求自动补气或排气。

补水缓冲罐1内气水液位、气水压力控制：

补水缓冲罐1正常运行时，要求操作压力波动不大或维持设定值不变。当出现系统亏水时，接到用户需要补水信号时，可编程序控制器3自动打开补水气动阀18，补水缓冲罐1内液位逐渐下降进入循环水系统进行补水，补水缓冲罐1内气体空间不断增大，压力不断降低，当压力值低于设定值P1时，可编程序控制器3自动打开进气电磁阀14补气，压力升高，液位下降；当补水缓冲罐1的液位降低到低水位C时，一台补水泵16开始补水，30秒后第二台补水泵16启动补水，随着水量的不断增加，补水缓冲罐1内液位不再降低，接到用户停止补水信号时，系统可编程序控制器3自动关闭补水气动阀18，气体空间随之减小，压力又不断回升，当压力上升到P2时关闭进气电磁阀14，当压力高于P3时，排气电磁阀15打开泄压至P2时关闭排气电磁阀15，补水缓冲罐1内液位上升到水位B时，补水泵16相继停止，使压力维持在高低设定值P1-P3区间内。根据系统工作情况设定值可调,补水缓冲罐1的气水比例设定一般为0.75并增加15%的安全裕量。

本实用新型的应用效果

a.压力补水装置利用可靠的可编程序控制器，可根据设备冷却系统运行工艺状况自动调整补水泵、阀门以适应系统工况要求，并将系统压力波动范围控制在0.005MPa范围内。

b.当循环水系统产生泄漏时，可及时为系统补水，并维持系统水的压力、流量在可控范围内，确保系统运行平稳压力波动小。

c.补水缓冲罐内充入一定压力的氮气，提高设备的冷却效果；系统维持正压以隔绝氧气，降低溶解氧腐蚀，使循环水系统低溶氧运行，进一步降低系统的腐蚀速率。

d.利用氮气的可压缩性补偿系统水体受热后的体积膨胀，并减轻系统水力冲击。

e.确保气体不进入循环冷却水系统环路内，并具有一定的脱气功能，减免气体吸入补水泵，提高系统运行的安全性和可靠性。

f.压力补水装置适用范围广。除冶金行业外，可广泛应用于电力、空调制冷等其它行业的设备换热的密闭循环冷却水系统。

Claims (10)

1.一种高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，其特征在于：它包括补水缓冲罐（1）、补水箱（2）、安全阀（13）、进气电磁阀（14）、排气电磁阀（15）、补水泵（16）、排水电磁阀（17）、补水气动阀（18）、补水电动蝶阀（19）、磁翻转水位计（20）和可编程程序控制器（3），补水缓冲罐（1）的上端分别安装有进气管道（4）、排气管道（5）和安全阀（13），进气管道（4）通过进气电磁阀（14）与氮气管网的进气管道相连接，排气管道（5）通过排气电磁阀（15）与氮气管网的排气管道相连接，安全阀（13）安装的补水缓冲罐（1）的顶部，补水缓冲罐（1）的下部有进出水管道（6），进出水管道（6）分别与补水管道（7）、排水管道（8）和密闭循环冷却水补水管道（9）相连接，补水管道（7）与补水箱（2）相连接，在补水管道（7）上安装补水泵（16），排水管道（8）上安装有排水电磁阀（17），在密闭循环冷却水补水管道（9）上安装补水气动阀（18），补水箱进水管道（10）通过补水电动蝶阀（19）与外部补水管网相连接，在补水缓冲罐（1）和补水箱（2）中安装有磁翻转水位计（20），进气电磁阀（14）、排气电磁阀（15）、补水泵（16）、排水电磁阀（17）、补水气动阀（18）、补水电动蝶阀（19）、磁翻转水位计（20）分别与可编程序控制器（3）相连接。

2.根据权利要求1所述的高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，其特征在于：所述补水缓冲罐（1）上端的进气管道（4）中安装有针式阀（11）、氮气减压阀（12）、压力表（21），针式阀（11）、压力表（21）、氮气减压阀（12）与进气电磁阀（14）相串联，针式阀（11）和氮气减压阀（12）位于靠近氮气管网的进气管道（4）一侧。

3.根据权利要求2所述的高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，其特征在于：所述补水缓冲罐（1）上端的进气管道（4）和排气管道（5）中分别安装有球阀（22），进气电磁阀（14）、排气电磁阀（15）的两侧分别有球阀（22），球阀（22）分别与进气电磁阀（14）、排气电磁阀15（）串联，还有两个球阀（22）分别与进气电磁阀（14）、排气电磁阀（15）及串联的球阀（22）相并联。

4.根据权利要求1所述的高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，其特征在于：所述补水箱（2）与补水缓冲罐（1）进出水管道（6）相连接的补水管道（7）上安装有两个并联的补水泵（16），两个补水泵（16）的后部的补水管道（7）上分别串联一个止回阀（23）和一个闸阀（25）。

5.根据权利要求1所述的高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，其特征在于：所述补水缓冲罐（1）下部的进出水管道（6）上安装有进出水闸阀（24），进出水闸阀（24）位于补水管道（7）、密闭循环冷却水补水管道（9）与排水管道（8）之间的进出水管道（6）上。

6.根据权利要求1所述的高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，其特征在于：所述补水缓冲罐（1）下部的排水管道（8）上还安装有球阀（22），两个球阀（22）分别在排水电磁阀（17）的两侧与排水电磁阀（17）串联，另一个球阀（22）与排气电磁阀（17）和两个球阀（22）相并联。

7.根据权利要求1所述的高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，其特征在于：所述补水缓冲罐（1）下部的密闭循环冷却水补水管道（9）上还安装有闸阀（25）、流量计（28），两个闸阀（25）分别在补水气动阀（18）的两侧与补水气动阀（18）串联，另一个闸阀（25）与补水气动阀（18）和两个闸阀（25）相并联。

8.根据权利要求1所述的高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，其特征在于：所述补水箱（2）的补水箱进水管道（10）上安装有闸阀（25）、流量计（28），两个闸阀（25）分别在补水电动蝶阀（19）的两侧与补水电动蝶阀（19）串联，另一个闸阀（25）与补水电动蝶阀（19）和两个闸阀（25）相并联。

9.根据权利要求1所述的高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，其特征在于：所述补水缓冲罐（1）上安装有压力表（21）、压力传感器（26）、液位变送器（27），液位变送器（27）与磁翻转水位计（20）相连接，压力传感器（26）、液位变送器（27）分别与可编程序控制器（3）相连接。

10.根据权利要求1所述的高炉密闭循环冷却水的压力补水装置，其特征在于：所述补水箱（2）上安装有液位变送器（27），液位变送器（27）与磁翻转水位计（20）相连接，液位变送器（27）与可编程序控制器（3）相连接。