高炉加强型齿轮箱水冷站运行分析及优化改造

（鞍钢股份有限公司炼铁总厂，辽宁鞍山 114011）

1 概述

高炉压力加强型齿轮箱相对于传统齿轮箱在水冷系统上做了改进优化，采用闭路的压力冷却水循环代替了传统开式水路，冷却系统主要设备有两台水泵（一用一备）、两台换热器（一用一备）和一个安装在溜槽传动齿轮箱中的的“S”杯旋转接头。在这个旋转接头中，水被导入旋转结构和两个溜槽倾动齿轮箱的冷却板中。没有灰尘或高炉煤气能够进入此旋转接头，由此能够避免由于高炉炉尘而造成对水的污染。“S”杯本身为无接触式，因此不会有磨损，并能避免冷却水溢流到高炉内，可靠性提高，使用寿命延长，便于维护。

2 工艺系统

高炉压力加强型齿轮箱水冷系统主要分为：齿轮箱循环水系统、齿轮箱二次水冷却系统、齿轮箱补水系统及排水系统。

2.1 循环水系统

齿轮箱循环冷却水由水冷站内循环水泵送出，通过齿轮箱顶部进水管进入齿轮箱，先通过“S”杯的进水腔将冷却水直接送到齿轮箱水冷板的底部管接口，然后水至下而上的回到“S”杯的回水腔,再通过齿轮箱顶部的出水管回到水冷站。循环冷却水通过水冷站内板式换热器与二次水进行热交换，实现水系统降温冷却。

2.2 二次水冷却系统

给水厂供给的工业水由浮球阀控制水位，自动补水，进入水箱，由提升泵站水泵加压到炉顶水冷站，经过过滤器过滤后供给板式换热器，与齿轮箱循环冷却水进行热交换，回水经过冷却塔冷却后回到提升泵站水箱。

2.3 补水系统

加压水冷齿轮箱“S”杯的特殊结构实现了密闭循环，补水取自高炉循环系统的软水，软水补水点设在水冷站内，一分为二，一路通过自动补水阀SV1 给循环系统补水，一路通过自动补水阀SV2 给水封管路补水。

2.4 排水系统

加压水冷齿轮箱循环水为保证水质，需定期通过SV3 自动排水阀排放系统水，再利用SV1 自动补水阀补充新软水，而该部分软水就直接外排，这一定程度就造成了浪费。

2.5 系统流程图

系统流程图见图1。

图1 工艺系统流程图

3 工艺特点

3.1 对比传统齿轮箱在水冷系统上的技术优势

（1）压力加强型齿轮箱水量较大，在关键区域水流速增大，这样避免了沉积并保证良好的冷却效率。

（2）“S”杯旋转接头取消了传统齿轮箱上下水槽，没有灰尘或高炉煤气能够进入此旋转接头，也就避免冷却水的污染。

（3）压力加强型齿轮箱利用插在“S”杯内的液位计控制补水（当液位计显示低水位时自动开启补水阀门向系统内补水），取消了传统齿轮箱的接受水罐补水，补充水用量明显减少，补水也更精准。

（4）压力加强型齿轮箱水冷系统补水采用软水，水质更好，水冷管路不易结垢，过滤器不易堵塞。传统齿轮箱水冷系统采用工业水补充，水质较差。

3.2 闭式压力水路与传统开式水路流量等参数对比

闭式压力水路与传统开式水路流量等参数对比见表1。

表1 加压水冷齿轮箱与传统齿轮箱冷却水流量对比

3.3 闭式压力水路与传统开式水路简易流程对比

闭式压力水路与传统开式水路简易流程对比见图2。

4 运行中的问题及原因与处理方法

4.1 压力加强型齿轮箱水冷系统装水困难

原因：采用闭路的压力冷却循环，炉内温度较高，造成管道内集气无处外排，存气阻水。

处理方法：水冷站内水泵出口处设置排气阀门。装水时，打开排气阀门同时开启补水阀门，边补水边排气，当水位上升到可视流量观察口一半位置时启动水泵，再补水排气，直到装满水恢复流量。

4.2 自动补水阀频繁补水

（1）原因之一：炉内压力与“S”杯处氮气压力不平衡，造成闭路系统水面波动较大，液位计频繁报高、低液位信号，自动补水阀频繁开关；

处理方法：在去“S”杯处氮气管路上安装氮气调节装置，调节氮气压力达平衡点。

图2 闭式压力水路与传统开式水路简易流程对比图

（2）原因之二：齿轮箱“S”杯液位计损坏，假信号造成自动补水阀补水频繁。

处理方法：利用高炉定休机会更换液位计。平时将液位计短接，设置定时补水保产，并加强巡检。

（3）原因之三：自动补水阀损坏。

处理方法：更换自动补水阀门，更换期间利用旁通补水。

（4）原因之四：齿轮箱循环冷却系统有内漏或外漏。

处理方法：如果是外漏，确认漏点后立即处理；如果是内漏，需休风处理，并采取临时保产措施，如减水、定时补水等。

4.3 补水系统补水困难

（1）原因之一：补水阀开，补水加压泵不联锁启动。

处理方法：排查补水加压泵与补水阀联锁，排除故障，如果是加压泵损坏就更换加压泵。

（2）原因之二：补水管路过滤器堵塞（判断依据是过滤器前后压差）。

处理方法：拆卸过滤器清洗滤网，恢复正常压差。

（3）原因之三：补水管路有漏点，漏水泄压。

处理方法：焊补管道漏点。

（4）原因之四：补水管路限流孔板堵杂物。

处理方法：拆卸限流孔板，清理杂物。

4.4 循环水系统水量降低

（1）原因之一：板式换热器板片结垢，造成板片通道堵塞，压差增大，过流面积减小。

处理方法：拆卸板式换热器板片，离线酸洗、回装。

（2）原因之二：循环水管路过滤器堵塞（判断依据是过滤器前后压差）。

处理方法：拆卸过滤器清洗滤网，恢复正常压差。

4.5 齿轮箱循环冷却系统水温持续偏高

（1）原因之一：板式换热器内部循环水通道结垢堵塞，传热系数降低，换热效果差。

处理方法：拆卸板式换热器板片，离线酸洗除垢。如垢板结严重无法彻底清洗，就考虑更换板式换热器。清洗或更换过程倒换备用板式换热器保产，如备用板式换热器也结垢堵塞，那么采取直排冷却的方法保产。

（2）原因之二：二次水冷却塔冷却效果差，二次水水温度升高快。分析具体原因有二：①冷却塔喷嘴堵塞或损坏，造成冷却塔喷淋效果差；②冷却塔顶部风机故障，风冷失效。

处理方法：①疏通或更换冷却塔喷嘴；②检查冷却塔顶部风机，排除故障。

（3）原因之三：二次水冷却水量不匹配，无法达到最佳冷却效果。来自提升泵站的二次冷却水一路去炉顶水冷站板式换热器给齿轮箱循环水换热冷却用，一路去液压站板式换热器给液压油冷却，一路去冷却炉顶摄像装置，如水量分配不合理，会造成去炉顶水冷站板式换热器二次冷却水量偏小，无法充分发挥板式换热器的冷却效果。

处理方法：通过控制各路分支阀门，调配各路水量，达到最佳效果的冷却水量。

5 系统的优化改造

通过对鞍钢1、3、5、11 四座高炉压力加强型齿轮箱水冷站运行参数的分析总结，对水冷站的补水系统和排水系统进行升级改造。补水系统针对室外易冻、补水频次多向炉内漏水问题进行改造；排水系统在节能减排方面研究具体可行方案。主要措施如下：

（1）软水主补水管线来水端引自高炉供水围管，出水端引到脱气罐前，途经炉顶水冷站屋内。在屋内引软水支管经过增压泵至SV1 阀（水冷站循环系统补水阀）和SV2补水阀（水封补水阀）前，供两阀补水。补水总管道前安装增压泵并与补水阀（SV1 和SV2 两台补水阀）加装连锁装置。当液位计显示系统低液位缺水时，补水阀接液位计低液位信号连锁打开，同时增压泵得到补水阀打开的信号连锁自动启动给补水加压；当液位计显示系统高液位信号（补水完毕），补水阀接液位计高液位信号连锁关闭，同时增压泵得到补水阀关闭的信号连锁自动停泵，此时补水完毕。

目的：软水在室外为常流水（冬季防冻），压力补水点在水冷站室内，不易产生内漏，而在室内外漏易及时发现。

（2）水冷站屋内安装工业水备用线，来水点取自提升泵站来水管道（来水点加装控制阀门），出水点接到水冷站增压泵前（出水点加装控制阀门），通过倒换控制阀门，实现倒水功能。

目的：在处理软水管道时倒水保产；在查齿轮箱内漏时倒水试漏，不影响高炉循环系统补水，排除漏水点，给炉体查漏水带来便利。

（3）通过加装管道、阀门将SV3阀排水引至水冷站板式换热器二次冷却水回水管道，通过回水管道回到提升泵站水箱，供水冷站板式换热器二次冷却水循环冷却用。

目的：水冷站排放软水循环利用为二次冷却水，节约能源提高水质。

补水系统、排水系统改造见图3、图4。

图3 水冷站补水系统改造图

图4 水冷站排水系统改造图

6 改造效果

改造后运行效果较好。软水补水系统在满足系统补水所需流量、压力的同时，做到高效利用软水不向炉内泄漏、冬季节能防冻不外漏；定期排放的软水全部回收利用，作为提升泵站二次冷却水补水水源，水冷站排污（SV3 自动阀）排水回收利用节约能源，同时提高了二次冷却水水质。

7 结语

压力加强型水冷齿轮箱是炉顶的关键设备，冷却水循环系统能否正常工作，将直接影响高炉生产。因此，必须进行高质量的进行日常点检、设备故障分析和维护，确保高炉正常运行。