Спосіб експлуатації системи водяного охолодження доменної печі

1. Спосіб експлуатації системи водяного охолодження доменної печі, що включає подачу охолоджувальної води циркуляційними насосами по підвідному магістральному трубопроводу у нижню, а потім у верхню зону охолодження, що мають охолоджувані елементи, через підвідні колектори нижньої та верхньої зони охолодження, подачу нагрітої води через відвідні трубопроводи верхньої зони охолодження у відвідний магістральний трубопровід і охолодження відвідної води, який відрізняється тим, що система водяного охолодження включає щонайменше дві вертикальні секції, в які одночасно подають охолоджену воду, в кожній з яких воду, яку нагрівають в нижній зоні охолодження, подають у збірний колектор нижньої зони охолодження, а воду, яку нагрівають у верхній зоні охолодження, подають у збірний колектор верхньої зони охолодження, зі збірного колектора нижньої зони охолодження нагріту воду подають через напірний трубопровід у підвідний колектор верхньої зони охолодження, а зі збірного колектора верхньої зони охолодження нагріту відвідну воду подають у відвідний магістральний трубопровід, охолоджують у теплообміннику і знову подають 2 (19) 1 3 80376 4 6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що як витрату охолодженої води в теплообміннику встаохолоджену воду використовують хімічно чисту новлюють рівною витраті води у відвідному магістводу. ральному трубопроводі. Винахід відноситься до металургії заліза і може бути використаний в процесі охолодження доменної печі. Відомий спосіб експлуатації пристрою водяного охолодження доменної печі, що включає подачу охолодної води по підвідному магістральному трубопроводу у нижню та потім у верхню зону охолодження з охолоджуваними елементами через підвідні колектори нижньої та верхньої зони охолодження, подачу нагрітої води через відвідні трубопроводи верхньої зони охолодження і відвідний магістральний трубопровід у збірний резервуар. Нагріта в охолоджуваних елементах вода зливається у відкриті лійки і по трубопроводах відводиться у збірний резервуар нагрітої води, з якого насосами подається у поверхневі теплообмінники. Охолоджена вода насосами подається назад на піч у нижню зону охолодження. Вода у збірному резервуарі очищується за рахунок пропущення її через вбудований у трубопровід фільтр, а шлам відводиться. Втрати води в системі поповнюються пристроями поповнення води [А.с. СРСР №603663, МПК2 С21В7/10, 1978]. У способі експлуатації системи водяного охолодження доменної печі, що заявляється, та аналогу збігаються такі суттєві ознаки. Обидва способи включають подачу охолодної води по підвідному магістральному трубопроводу у нижню, а потім у верхню зону охолодження з охолоджуваними елементами через підвідні колектори нижньої та верхньої зони охолодження, подачу нагрітої води через відвідні трубопроводи верхньої зони охолодження у відвідний магістральний трубопровід і наступне охолодження відвідної води. Одержанню очікуваного технічного результату при використанні аналога перешкоджають такі причини. Подача охолодної води в єдину вертикальну секцію охолодження, злив води в лійки, подача нагрітої відвідної води у збірний резервуар, а з нього в поверхневі теплообмінники, очищення води зі збірного резервуара шляхом пропущення її через вбудований в трубопровід фільтр ускладнює конструкцію системи охолодження. Крім того, при експлуатації такої системи водяного охолодження доменної печі не забезпечується підтримка оптимального тиску охолодної води в охолоджуваних елементах доменної печі, а також на вході циркуляційних насосів. Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, за сукупністю ознак та технічним результатом, одержаним при його використанні, є обраний за прототип спосіб експлуатації пристрою для охолодження доменної печі, що включає подачу охолодної води циркуляційними насосами по підвідному магістральному трубопроводу у єдину вертикальну секцію з кільцевими трубопроводами для нижньої та верхньої зони охолодження з охолоджуваними елементами через підвідні колекто ри нижньої та верхньої зони охолодження, подачу нагрітої води через відвідні трубопроводи верхньої зони охолодження у відвідний магістральний трубопровід. Нагріту воду від кожної зони охолодження подають у лійки, що з'єднані з гідроколонами. Гідроколони з'єднані трубопроводами між собою і з циркуляційними насосами. Насос, який з'єднаний з гідроколоною нижньої зони, встановлено у трубопровід подачі води на вхід верхньої зони. Насос, який з'єднаний з гідроколоною верхньої зони, встановлено у трубопровід, що приєднаний до заводської мережі оборотного водопостачання, де відвідна вода охолоджується. Рівень води в гідроколонах контролюють поплавками реле, зв'язаними з засувками насосів. Рівень води в гідроколонах встановлюють на 0,5-1м вище висоти відвідних трубопроводів відповідних зон охолодження [А.с. СРСР №1014897, МПК3 С21В7/10, 1983]. У способі експлуатації системи водяного охолодження доменної печі, що заявляється, та прототипі збігаються такі суттєві ознаки. Обидва способи включають подачу охолодної води циркуляційними насосами по підвідному магістральному трубопроводу у нижню, а потім у верхню зону охолодження з охолоджуваними елементами через підвідні колектори нижньої та верхньої зони охолодження, подачу нагрітої води через відвідні трубопроводи верхньої зони охолодження у відвідний магістральний трубопровід і охолодження відвідної води. Одержанню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають такі причини. Подача охолодної води в єдину вертикальну секцію охолодження, злив води в лійки, подача нагрітої води у високі гідроколони нижньої та верхньої зони охолодження, подача нагрітої відвідної води для охолодження в заводську мережу оборотного водопостачання ускладнює конструкцію системи охолодження доменної печі. Крім того, при експлуатації такої системи охолодження доменної печі не забезпечується підтримка оптимального тиску охолодної води в охолоджуваних елементах доменної печі, а також на вході циркуляційних насосів. Подача охолодної води у відкритий незамкнутий контур не дозволяє використовувати для охолодження охолоджуваних елементів доменної печі хімічно чисту воду, що знижує ефективність охолодження, яка обумовлюється утворенням при охолодженні технічною водою низькотеплопровідних відкладень на охолоджуваних елементах. В основу винаходу, що заявляється, поставлено технічну задачу створити такий спосіб експлуатації системи водяного охолодження доменної печі, в якому удосконалення шляхом введення нової сукупності дій та використання нового обладнання для виконання дій дозволяє забезпечити 5 80376 6 К - нормована величина тиску, яка дорівнює при використанні винаходу досягнення технічного 0,05-0,1МПа; результату, що полягає в підвищенні ефективності - контролюють витрати води при її подачі від охолодження доменної печі та спрощенні конструзовнішнього джерела у всмоктувальні колектори кції системи її водяного охолодження. циркуляційних насосів до відновлення заданого Спосіб експлуатації системи водяного охолорівня води в розширювальному баці і, якщо ці видження доменної печі, що заявляється, характеритрати перевищують нормативну величину, діагнозується такими суттєвими ознаками, достатніми стують порушення герметичності охолоджуваних для досягнення очікуваного технічного результату. елементів; Спосіб включає подачу охолодної води циркуля- при охолодженні відвідної нагрітої води виційними насосами по підвідному магістральному трати охолодної води в теплообміннику встановтрубопроводу у нижню, а потім у верхню зону охолюють рівними витратам води у відвідному магістлодження з охолоджуваними елементами через ральному трубопроводі; підвідні колектори нижньої та верхньої зони охо- як охолодну воду використовують хімічно чилодження, подачу нагрітої води через відвідні трусту воду. бопроводи верхньої зони охолодження у відвідний При використанні винаходу забезпечується магістральний трубопровід і охолодження відвідної досягнення технічного результату, який полягає в води. В процесі охолодження доменної печі охопідвищенні ефективності охолодження доменної лодну воду подають одночасно, щонайменше, у печі та спрощенні конструкції системи водяного дві вертикальні секції охолодження. В кожній верохолодження. тикальній секції охолодження воду, нагріту в нижМіж суттєвими ознаками способу експлуатації ній зоні охолодження, подають у збірний колектор системи водяного охолодження доменної печі, що нижньої зони охолодження, а воду, нагріту у верхзаявляється, і технічним результатом, який досяній зоні охолодження, подають у збірний колектор гається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. верхньої зони охолодження. Потім зі збірного коПодача охолодної води з підвідного магістральнолектора нижньої зони охолодження нагріту воду го трубопроводу одночасно, щонайменше, у дві подають через напірний трубопровід у підвідний вертикальні секції охолодження, в кожній з яких колектор верхньої зони охолодження, а зі збірного воду, нагріту в нижній зоні охолодження, подають колектора верхньої зони охолодження нагріту віду збірний колектор нижньої зони охолодження, а відну воду подають у відвідний магістральний труводу, нагріту у верхній зоні охолодження, подають бопровід, охолоджують у теплообміннику і знову у збірний колектор верхньої зони охолодження, зі подають через циркуляційні насоси у підвідний збірного колектора нижньої зони охолодження магістральний трубопровід. При цьому з викориснагріту воду подають через напірний трубопровід у танням розширювального бака, що з'єднаний з підвідний колектор верхньої зони охолодження, а відвідним магістральним трубопроводом, формузі збірного колектора верхньої зони охолодження ють стовп води, верхній рівень якого розташовунагріту відвідну воду подають у відвідний магістють вище рівня відвідної води у збірному колекторі ральний трубопровід. Подальше охолодження верхньої зони охолодження. У розширювальному відвідної води в теплообміннику і подача охолодбаці газом створюють підвищений тиск, при якому ної води через циркуляційні насоси знову у підвідтиск води в охолоджуваних елементах верхньої ний магістральний трубопровід дозволяє створити, зони охолодження перевищує тиск газу всередині щонайменше, два замкнутих контури для охолоддоменної печі на рівні розташування підвідного ної води нескладної конструкції, які спільно охопколектора верхньої зони охолодження. В процесі люють доменну піч по висоті з двох протилежних охолодження доменної печі контролюють рівень боків. Формування з використанням розширюваводи в розширювальному баці відносно заданого льного бака, що з'єднаний з відвідним магістральрівня і при зниженні цього рівня подають воду від ним трубопроводом, стовпа води, верхній рівень зовнішнього джерела води у всмоктувальні колекякого розташований вище рівня відвідної води у тори циркуляційних насосів до відновлення задазбірному колекторі верхньої зони охолодження, і ного рівня води в розширювальному баці. створення газом у розширювальному баці підвиВ окремих випадках використання спосіб ексщеного тиску, при якому тиск води в охолоджуваплуатації системи водяного охолодження доменних елементах верхньої зони охолодження переної печі, що заявляється, характеризується тим, вищує тиск газу всередині доменної печі на рівні що: розташування підвідного колектора верхньої зони - охолодну воду подають одночасно, щонайохолодження, контролювання в процесі охоломенше, в чотири вертикальні секції охолодження; дження доменної печі рівня води в розширюваль- величину тиску газу в розширювальному баці ному баці та у випадку зниження цього рівня здійвизначають за формулою: снення подачі води від зовнішнього джерела води Рб=Рп-0,01´(Нб-Нк)+К, у всмоктувальні колектори циркуляційних насосів де: до відновлення заданого рівня води у розширюваРб - тиск газу в розширювальному баці, МПа; льному баці, дозволяє забезпечити оптимальний Рп - тиск газу всередині доменної печі на рівні тиск у кожному замкнутому контурі системи охолорозташування підвідного колектора верхньої зони дження доменної печі, а також на вході циркуляохолодження, МПа; ційних насосів, підтримувати цей тиск на заданому Нк - геометрична висота розташування збірнорівні в процесі охолодження доменної печі та заго колектора верхньої зони охолодження, м; побігає потраплянню гарячих газів з доменної печі Нб - геометрична висота розташування рівня у прогорілі охолоджувані елементи. Подача води води в розширювальному баці, м; 7 80376 8 16 - теплообмінник; під тиском на вхід циркуляційних насосів дозволяє 17 - циркуляційний насос; їм, додаючи свій напір, цілком використовувати 18 - розширювальний бак; тиск води. Подача охолодної води одночасно, що19-насос; найменше, у дві вертикальні секції охолодження і 20 - клапан; забезпечення в процесі охолодження доменної 21 - джерело води; печі оптимального тиску в кожному замкнутому 22 - датчик рівня води; контурі охолодження і на вході циркуляційних на23 - джерело газу; сосів без використання системи зливальних лійок 24 - клапан; з гідроколонами і з'єднаних з ними насосів спро25 - датчик тиску газу. щує конструкцію системи охолодження доменної У конкретному прикладі виконання система печі. водяного охолодження доменної печі містить чоПодача охолодної води одночасно у чотири тири окремі вертикальні секції охолодження, які вертикальні секції охолодження є оптимальним спільно охоплюють доменну піч по висоті з чотирішенням завдяки тому, що шляхом спрощення рьох протилежних боків. Кожна вертикальна секція конструкції кожної окремої секції спрощується системи охолодження містить нижню зону охолоконструкція всієї системи водяного охолодження, у дження 1 та верхню зону охолодження 2 з охолоякій окремі секції спільно охоплюють доменну піч джуваними елементами, що, відповідно, приєднані по висоті з чотирьох протилежних сторін, а відвіддо підвідних трубопроводів 3 і 4. Охолодна вода на вода кожної секції ефективно охолоджується в підводиться в систему через спільний для всіх спільному для всіх секцій теплообміннику системи чотирьох секцій підвідний магістральний трубоохолодження. провід 5. Охолоджувані елементи нижньої зони Визначення величини тиску газу в розширюохолодження 1 приєднані підвідними трубопрововальному баці за запропонованою формулою задами 3 до підвідного колектора 6. Підвідний магісбезпечує створення оптимального тиску охолодної тральний трубопровід 5 з'єднаний з підвідними води в охолоджуваних елементах доменної печі колекторами кожної з чотирьох вертикальних секконкретної конструкції. цій через стояки 7. Підвідний колектор 6 даної веКонтролювання витрат води при її подачі від ртикальної секції охолодження з'єднаний з підвідзовнішнього джерела у всмоктувальні колектори ним магістральним трубопроводом 5 через стояк циркуляційних насосів при відновленні заданого 7. Охолоджувані елементи верхньої зони охолорівня води в розширювальному баці дозволяє діадження 2 приєднані підвідними трубопроводами 4 гностувати порушення герметичності охолодних до підвідного колектора 8. Для відведення нагрітої елементів, якщо ці витрати перевищать нормативводи з чотирьох вертикальних секцій охолодження ну величину. у відвідний магістральний трубопровід установлені Охолодження нагрітої відвідної води за умови, стояки 9. Для відводу нагрітої води від охолоджуколи витрати охолодної води в теплообміннику ваних елементів нижньої зони охолодження 1 встановлюють рівними витратам води у відвідному установлені відвідні трубопроводи 10, які з'єднані магістральному трубопроводі, дозволяє забезпезі збірним колектором 11. Збірний колектор 11 начити ефективне охолодження відвідної води всієї пірним трубопроводом 12 з'єднаний з підвідним системи водяного охолодження доменної печі. колектором 8 верхньої зони охолодження 2. Для Створення замкнутих контурів для охолодної відводу нагрітої води від охолоджуваних елементів води дозволяє використовувати для охолодження верхньої зони охолодження 2 установлені відвідні доменної печі хімічно чисту воду, що підвищує трубопроводи 13, що з'єднані зі збірним колектоефективність охолодження шляхом запобігання ром 14. Збірний колектор 14 через стояк 9 з'єднаутворенню низькотеплопровідних відкладень на ний з відвідним магістральним трубопроводом 15, стінках охолоджуваних елементів доменної печі. на якому встановлений теплообмінник 16 для охоСутність винаходу пояснюється графічним малодження води, що повертається в підвідний магітеріалом, на якому зображена принципова схема стральний трубопровід. Відвідний магістральний системи водяного охолодження доменної печі. трубопровід 15 з'єднаний через циркуляційний На представленій принциповій схемі системи насос 17 з підвідним магістральним трубопрововодяного охолодження доменної печі позиціями дом 5 для утворення замкнутого контуру охолопозначені такі елементи: дження у кожній вертикальній секції. Система охо1 - нижня зона охолодження; лодження обладнана розширювальним баком 18, 2 - верхня зона охолодження; який розташований вище збірних колекторів 14 3 - підвідні трубопроводи; верхньої зони охолодження 2 і з'єднаний з відвід4 - підвідні трубопроводи; ним магістральним трубопроводом 15. Крім того, 5 - підвідний магістральний трубопровід; система водяного охолодження доменної печі об6 - підвідний колектор; ладнана пристроєм для введення води в систему 7- стояки; охолодження, який містить паралельно встанов8 - підвідний колектор; лені насос 19 і клапан 20, що з'єднані з джерелом 9 - стояки; води 21 і всмоктувальними колекторами циркуля10 - відвідні трубопроводи; ційних насосів 17 та через електроавтоматику 11 - збірний колектор; зв'язані з датчиком рівня води 22 у розширюваль12 - напірний трубопровід; ному баці 18. Система охолодження також облад13 - відвідні трубопроводи; нана пристроєм для створення підвищеного тиску 14 - збірний колектор; газу в розширювальному баці 18. Для створення 15 - відвідний магістральний трубопровід; 9 80376 10 охолодження 1. Після проходження нижньої зони підвищеного тиску газу використано азот. Джерело охолодження 1 нагріту на 3°С воду через відвідні газу 23 з'єднано з клапаном 24, який через електтрубопроводи 10 подавали у збірні колектори 11. роавтоматику зв'язаний з датчиком тиску газу 25 у Далі від збірного колектора 11 відповідної вертирозширювальному баці 18 і з'єднаний з розширюкальної секції охолодну воду через напірний трувальним баком для підключення його до джерела бопровід 12, підвідний колектор 8 і підвідні трубогазу 23. проводи 4 подавали в охолоджувані елементи Безпосередньо експлуатацію системи водяноверхньої зони охолодження 2. Після проходження го охолодження доменної печі здійснювали так. верхньої зони охолодження 2 нагріту на 7°С воду Спочатку систему охолодження при відкритому через відвідні трубопроводи 13 направляли в збірповітряному клапані на розширювальному баці 18 ні колектори 14, з яких через стояки 9 її спрямовузаповнювали хімічно чистою водою від джерела вали у відвідний магістральний трубопровід 15, на води 21 через клапан 20 пристрою для вводу воякому встановлений теплообмінник 16. При оходи. Після досягнення заданого рівня води в розлодженні нагрітої відвідної води витрати охолодної ширювальному баці 18 за сигналом датчика рівня води в теплообміннику 16 встановлювали рівними води 22 закривали клапан 20. При цьому з викоривитратам води у відвідному магістральному трустанням розширювального бака 18, що з'єднаний з бопроводі 15. Охолоджену в теплообміннику 16 відвідним магістральним трубопроводом 15, форводу через циркуляційні насоси 17 знову подавали мували стовп води, верхній рівень якого розташоу підвідний магістральний трубопровід 5 на новий вували вище рівня відвідної води у збірному колецикл охолодження доменної печі. Використання кторі 14 верхньої зони охолодження. У для охолодження охолоджуваних елементів дорозширювальному баці 18, після його продувки менної печі хімічно чистої води підвищувало ефеказотом, створювали необхідний надлишковий тиск тивність охолодження завдяки запобіганню утвоазоту (подаючи його від джерела газу 23 через ренню низькотеплопровідних відкладень на стінках клапан 24), при якому тиск води в охолоджуваних охолоджуваних елементів доменної печі. елементах верхньої зони охолодження 2 перевиВ ситуаціях, коли в процесі експлуатації сисщував тиск газу всередині доменної печі на рівні теми водяного охолодження доменної печі рівень розташування підвідного колектора 8 верхньої води в розширювальному баці 18 знижувався до зони охолодження. Величину тиску газу в розшипершого робочого рівня, за командою датчика ріврювальному баці визначали за формулою: ня води 22 відкривали клапан 20 і систему поповРб=Рп-0,01´(Нб-Нк)+К, нювали водою з джерела води 21 до відновлення де: заданого рівня. В ситуаціях, коли рівень води в Рб - тиск газу в розширювальному баці, МПа; розширювальному баці 18 знижувався до другого Рп - тиск газу всередині доменної печі на рівні робочого рівня, за командою датчика рівня води розташування підвідного колектора верхньої зони 22 включали насос 19 і систему поповнювали воохолодження, МПа; дою з джерела води 21 до відновлення заданого Нк - геометрична висота розташування збірнорівня. Підживлення системи водою здійснювали у го колектора верхньої зони охолодження, м; всмоктувальний колектор циркуляційного насоса Нб - геометрична висота розташування рівня 17, а не в розширювальний бак 18, що дозволило води в розширювальному баці, м; спростити конструкцію системи, а також її експлуаК - нормована величина тиску, яка дорівнює тацію. Необхідний надлишковий тиск азоту в роз0,05-0,1МПа. ширювальному баці 18 підтримували, подаючи У конкретному прикладі здійснення способу азот від джерела газу 23 у розширювальний бак параметри були такими: Рп=0,3МПа, Нб=45,5м, через клапан 24 за командою датчика тиску газу Нк=25,5м, К=0,1МПа. Оптимальний тиск газу (Рб) в 25. При подачі води від зовнішнього джерела води розширювальному баці 18, визначений за вище21 у всмоктувальні колектори циркуляційних насонаведеною формулою, дорівнював 0,2МПа. сів для відновлення заданого рівня води в розшиПісля досягнення оптимального тиску охолодрювальному баці 18 контролювали витрати води, ної води в охолоджуваних елементах доменної а, якщо ці витрати перевищували нормативну вепечі та на вході циркуляційних насосів, включали личину, в системі водяного охолодження доменної циркуляційні насоси 17. Подача води під тиском на печі діагностували порушення герметичності оховхід циркуляційних насосів 17 дозволяла їм, долоджуваних елементів. даючи свій напір, цілком використовувати тиск Використання способу експлуатації системи води. Охолодну воду від спільного для всіх чотиводяного охолодження доменної печі, що заявлярьох вертикальних секцій охолодження підвідного ється, дозволило при спрощенні конструкції сисмагістрального трубопроводу 5 через стояки 7, теми підвищити ефективність охолодження допідвідні колектори 6 і підвідні трубопроводи 3 поменної печі. давали в охолоджувані елементи нижньої зони 11 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 80376 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601