專利名稱：用于冶金爐的冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于冶金爐、尤其是高爐的冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
公知的高爐冷卻系統(tǒng)是冷卻水回路，其中冷卻水通過(guò)電循環(huán)泵呈閉路循環(huán)。所要冷卻的高爐部件(即爐壁的立式冷卻板和冷卻箱、風(fēng)口和熱鼓風(fēng)設(shè)備)重新組合為多個(gè)平行的分支或子回路，對(duì)它們進(jìn)行液壓平衡以使得預(yù)定流量的冷卻水循環(huán)經(jīng)過(guò)各子回路。包括一個(gè)或多個(gè)熱交換器的共用返回管線封閉冷卻回路。
在發(fā)生電力故障的情況下，由于電循環(huán)泵不能工作而使冷卻中止。在這種情況下為防止冷卻部件損壞，公知是提供一種應(yīng)急冷卻系統(tǒng)。這種應(yīng)急冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在高于高爐的支撐結(jié)構(gòu)上的重力供料槽。設(shè)計(jì)用于很低壓降的應(yīng)急供料管線使這一重力供料槽與高爐的冷卻水回路連接，且在應(yīng)急供料管線上提供有應(yīng)急供料閥。在封閉冷卻回路的最高點(diǎn)提供有具有應(yīng)急溢流閥的應(yīng)急冷卻水溢流管。在發(fā)生電力故障的情況下，打開應(yīng)急供料閥和應(yīng)急溢流閥。在重力供料槽中所含的備用水受重力驅(qū)動(dòng)進(jìn)入高爐的冷卻回路。在這一冷卻回路的最高點(diǎn)，冷卻水經(jīng)打開的應(yīng)急溢流閥由冷卻回路排出到接收槽中。簡(jiǎn)言之，通過(guò)重力在一開路循環(huán)中進(jìn)行應(yīng)急冷卻，直到重力供料槽排空。需要一高壓泵站來(lái)向所述重力供料槽中再注入水。由于這種高壓泵站通常裝有電泵，所以所述再注入水的操作僅在電力故障排除后才可開始進(jìn)行?？勺⒁獾?，所述冷卻系統(tǒng)在重力供料槽中重新注入水之前是沒(méi)有有效應(yīng)急冷卻功能的。
為減少所述應(yīng)急重力供料槽的存貯容量，公知的是在封閉冷卻回路中提供具有內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)急泵。在這種情況下，理論上使所述重力供料槽的存貯容量渡過(guò)應(yīng)急泵的起動(dòng)時(shí)間就足夠了。一旦應(yīng)急泵已起動(dòng)，則關(guān)閉應(yīng)急供料閥和應(yīng)急排料閥，使得所述冷卻系統(tǒng)再次呈閉路循環(huán)工作。
可注意到，這種應(yīng)急冷卻系統(tǒng)是相當(dāng)昂貴的。重要的成本因素不僅在于重力供料槽和其支撐結(jié)構(gòu)，而且還是大直徑的應(yīng)急水管，這種水管可達(dá)數(shù)百米長(zhǎng)。在本文中，可注意到，所述應(yīng)急泵可有助于減少重力供料槽本身的成本，但對(duì)大直徑的應(yīng)急水管的成本當(dāng)然沒(méi)有影響。
另外還公知，對(duì)所述重力供料槽及至所述應(yīng)急供料閥的供料管線的防凍常常造成嚴(yán)重問(wèn)題。再有，由于所述應(yīng)急水常帶有固體腐蝕顆粒及藻類，在排出應(yīng)急水后高爐的冷卻回路被污染。由此可見(jiàn)，在各次應(yīng)急水排出后必須對(duì)所述冷卻回路進(jìn)行徹底漂洗。如果短的電力故障造成應(yīng)急冷卻系統(tǒng)相當(dāng)頻繁地排料，這是特別麻煩的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供比現(xiàn)有冶金爐冷卻系統(tǒng)更廉價(jià)并更可靠的冷卻系統(tǒng)。這一問(wèn)題通過(guò)權(quán)利要求1的冷卻系統(tǒng)得以解決。
本發(fā)明的冶金爐冷卻系統(tǒng)包括含有冷卻水進(jìn)口和出口的冷卻回路。返回管線連接所述進(jìn)口與出口從而形成封閉的冷卻回路，在所述回路中設(shè)有至少一個(gè)循環(huán)泵來(lái)使冷卻水經(jīng)這一封閉回路循環(huán)。具有應(yīng)急供料閥的應(yīng)急供料管線與所述冷卻回路的進(jìn)口相連接。在發(fā)生電力故障的情況下打開這一應(yīng)急供料閥。在其最高點(diǎn)，封閉冷卻回路設(shè)有應(yīng)急溢流閥，其在發(fā)生電力故障的情況下打開，使得封閉冷卻回路變?yōu)樵谄渥罡唿c(diǎn)具有大氣壓排料管的開路冷卻回路。按照本發(fā)明的一個(gè)重要方面，應(yīng)急水重力供料槽由與所述應(yīng)急供料管線相連的壓力容器裝置所替換。這種壓力容器裝置含有一定體積的應(yīng)急水，應(yīng)急水由加壓氣體進(jìn)行加壓。當(dāng)在發(fā)生電力故障的情況下打開應(yīng)急供料閥和應(yīng)急溢流閥時(shí)，在壓力容器裝置中的氣壓，保證建立經(jīng)所述開路冷卻回路沿應(yīng)急溢流閥方向的應(yīng)急水流?？衫斫?，這種冷卻回路是對(duì)具有應(yīng)急冷卻功能的冶金爐、尤其是高爐冷卻系統(tǒng)的長(zhǎng)期迫切需求的一種解決方案，其比重力供料槽更廉價(jià)然而更可靠。由于壓力容器裝置不必需設(shè)置在高于高爐的支撐塔上，其可位于更接近高爐的位置，所以應(yīng)急供料管線變得更短。另外，應(yīng)急供料管線的直徑可降低，其原因是(1)這一管線更短；和(2)在這種管線中的更高的壓降可容易地由壓力容器裝置中的更高的氣壓所補(bǔ)償。由此可見(jiàn)對(duì)應(yīng)急供料管線的成本可大大的節(jié)省。由于重力供料槽重新注入水所需的高壓泵站變得多余，還可進(jìn)一步節(jié)省成本。確實(shí)，本發(fā)明冷卻系統(tǒng)的壓力容器裝置當(dāng)所述槽降壓時(shí)可容易地重新注入水，因而不必需高壓泵站。在重新注入水后，通過(guò)注入加壓氣體可對(duì)壓力容器裝置進(jìn)行再加壓?？衫斫?，在高爐或煉鋼設(shè)備中，通?？傻玫剿钄?shù)量和所需壓力下的加壓氮，來(lái)對(duì)壓力容器裝置進(jìn)行快速加壓。因而本發(fā)明的所述系統(tǒng)可具有兩個(gè)或更多的連續(xù)應(yīng)急水排出管，來(lái)渡過(guò)直到電力故障結(jié)束或直到起動(dòng)應(yīng)急泵或應(yīng)急發(fā)電裝置的時(shí)間段。對(duì)應(yīng)的，在壓力容器裝置中的備用水可比重力供料槽少很多。還可理解，位于接近地面和接近冷卻回路的位置的壓力容器裝置，比更遠(yuǎn)離高爐的高重力供料槽更容易進(jìn)行防凍處理。所發(fā)現(xiàn)的另一優(yōu)點(diǎn)是，在壓力容器裝置中的通常為氮?dú)獾募訅簹怏w避免了應(yīng)急水與大氣相接觸，這對(duì)水質(zhì)和腐蝕問(wèn)題來(lái)說(shuō)當(dāng)然是有益的。從而可預(yù)計(jì)，來(lái)自壓力容器裝置中的應(yīng)急水通常是不含固體腐蝕顆粒和藻類的，在應(yīng)急水排放后冷卻回路被污染是例外的。
按照本發(fā)明的另一重要方面，所述壓力容器裝置不僅用作加壓應(yīng)急備用水(emergency water reserve)，而且還用作加壓補(bǔ)給備用水，其可有利地取代補(bǔ)給備用水和補(bǔ)水泵。在這種情況下，所述系統(tǒng)還包括具有補(bǔ)償水注入閥的連接于封閉冷卻回路和壓力容器之間的補(bǔ)償水注入管線，使得其能夠由所述壓力容器向所述封閉冷卻回路中注入作為補(bǔ)償水的加壓應(yīng)急水。這種解決方案不僅提供了重要的成本上的優(yōu)點(diǎn)，其還保證了應(yīng)急備用水定期更新，這對(duì)槽中的水的質(zhì)量當(dāng)然有積極的相互作用。
所述壓力容器裝置通常安裝有氣體管線和氣體供料閥，用來(lái)向所述壓力容器裝置中提供加壓氣體；補(bǔ)償水管線和補(bǔ)償水閥，用來(lái)向所述壓力容器裝置中提供補(bǔ)償水；和具有排氣閥的排氣管線，用來(lái)減少壓力容器裝置中的氣壓。
為節(jié)約補(bǔ)償水和減少壓力容器裝置重新注水時(shí)間，所述冷卻系統(tǒng)有利的是包括位于高于壓力容器的位置的蓄水裝置，以收集流經(jīng)丹路應(yīng)急溢流閥的冷卻水，還包括具有應(yīng)急水返回閥的、使所述蓄水裝置與壓力容器裝置連接的應(yīng)急水返回管線。
為減少壓力容器裝置中的氣壓，所述壓力容器裝置還包括位于高于地面一定高度上例如在考巴氏熱風(fēng)爐的頂部的壓力容器。
為減少兩次連續(xù)排放之間的時(shí)間，從而使應(yīng)急冷卻更可靠，壓力容器裝置有利的是包括與應(yīng)急供料管線平行連接的第一和第二壓力容器。這種冷卻系統(tǒng)則還包括經(jīng)由第一氣體閥與第一壓力容器連接的第一氣體管線，用來(lái)向第一壓力容器中提供加壓氣體；經(jīng)由第二氣體閥與第二壓力容器連接的第二氣體管線，用來(lái)向第二壓力容器中提供加壓氣體；具有第一排氣閥的第一排氣管線，用來(lái)使第一壓力容器排氣；具有第二排氣閥的第二排氣管線，用來(lái)使第二壓力容器排氣；收集流經(jīng)開路應(yīng)急溢流閥的冷卻水的應(yīng)急水返回管線；使應(yīng)急水返回管線與第一壓力容器連接的第一應(yīng)急水返回閥；使應(yīng)急水返回管線與第二壓力容器連接的第二應(yīng)急水返回閥；和具有壓力平衡閥的連接于第一和第二壓力容器之間的壓力平衡管線。這一系統(tǒng)使得在隨后的應(yīng)急排放后可至少部分回收加壓氣體，并因而減少了在排放后對(duì)壓力容器再加壓所需的時(shí)間。通過(guò)第一和第二壓力容器連續(xù)應(yīng)急水排放，可渡過(guò)直到電力故障結(jié)束或直到起動(dòng)應(yīng)急泵或應(yīng)急發(fā)電裝置的時(shí)間段。從而兩個(gè)壓力容器可設(shè)計(jì)為含有相當(dāng)小體積的應(yīng)急水，而不會(huì)影響應(yīng)急冷卻功能的可靠性和有效性。
還可理解，本發(fā)明提供了一種高爐冷卻回路設(shè)計(jì)，其可相當(dāng)程度地減少管線成本。這種高爐冷卻回路包括至少一個(gè)第一子回路，其通過(guò)至少一個(gè)增壓泵與至少一個(gè)第二子回路連接。
另一重要方面是與封閉冷卻回路連接的封閉膨脹容器，其中所述封閉膨脹容器用一種氣體進(jìn)行加壓。這種解決方案使得能夠進(jìn)行更好的壓力控制，并對(duì)水質(zhì)量有積極的方面。
本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)通常包括幾個(gè)電循環(huán)泵，和與電循環(huán)泵平行設(shè)置的至少一個(gè)由熱機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)急泵。另外，還可包括一個(gè)應(yīng)急發(fā)電裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)電循環(huán)泵。


現(xiàn)在參照附圖通過(guò)實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，其中圖1是本發(fā)明高爐冷卻系統(tǒng)的第一種實(shí)施方案的基本線路圖；和圖2是本發(fā)明高爐冷卻系統(tǒng)的第二種實(shí)施方案的基本線路圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，標(biāo)號(hào)10是指包括冷卻水進(jìn)口12和出口14的高爐冷卻回路。這種冷卻回路10重新分組為要進(jìn)行冷卻的高爐部件，即爐壁的立式冷卻板和冷卻箱，風(fēng)口和熱鼓風(fēng)設(shè)備。返回管線16使出口14與進(jìn)口12連接，從而形成封閉的冷卻回路。接近出口14，在高爐的頂部，所述返回管線16包括一個(gè)脫氣器18，其中加熱的冷卻水基本不含氣體。在冷卻水回路10的這一最高點(diǎn)還設(shè)置有封閉膨脹容器20，其可經(jīng)導(dǎo)管22和閥24通過(guò)加壓氣體(如N2)進(jìn)行加壓。這種氣體有助于保證在冷卻回路中的壓力足夠高，使得在所述冷卻回路10中的冷卻水沒(méi)有蒸發(fā)的危險(xiǎn)。膨脹容器還設(shè)置有低和高水限量開關(guān)和報(bào)警器21。
經(jīng)由返回管線16，加熱的冷卻水流入再冷卻設(shè)備25，所述再冷卻設(shè)備25包括平行設(shè)置的例如兩個(gè)熱交換器。在再冷卻設(shè)備24的下游返回管線16中平行設(shè)置三個(gè)電循環(huán)泵26、26`、26``。這些電循環(huán)泵26、26`、26``每個(gè)都能夠例如輸送冷卻回路10設(shè)計(jì)的額定冷卻水流速的50％。換言之，僅有三個(gè)循環(huán)泵26、26`、26``中僅兩個(gè)必須工作來(lái)輸送冷卻回路10的額定冷卻水流速。泵28是由熱機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)急循環(huán)泵。這一應(yīng)急循環(huán)泵在發(fā)生電力故障的情況下起動(dòng)，通常其尺寸適合于輸送低于冷卻回路10的額定冷卻水流速的應(yīng)急冷卻水流?？勺⒁獾?，各泵通過(guò)止回閥30來(lái)防止冷卻水回流。
所述冷卻系統(tǒng)包括應(yīng)急水回路，其在圖1中總括地用標(biāo)號(hào)32來(lái)標(biāo)明。這一應(yīng)急水回路32包括通過(guò)應(yīng)急供料管線36與冷卻回路10的進(jìn)口12即泵26、26`、26``壓力側(cè)相連接的壓力容器34，所述應(yīng)急供料管線36包括應(yīng)急供料閥38和止回閥40。壓力容器34有利地設(shè)置在高于地面的一高度H1上，但其比冷卻回路10的最高點(diǎn)低。其可設(shè)置在高爐考巴氏(cowpers)熱風(fēng)爐的頂部，從而不需要支撐塔。壓力容器34可經(jīng)過(guò)氣體管線42由加壓氣體(如N2)進(jìn)行加壓，所述氣體管線42包括減壓閥43、輸氣閥44和止回閥46。所述壓力容器34還安裝有具有排氣閥50的排氣管線48，以對(duì)壓力容器34進(jìn)行排氣。標(biāo)號(hào)52標(biāo)明的是防止壓力容器34壓力超過(guò)其額定壓力的安全閥。具有補(bǔ)償水閥56和止回閥58的補(bǔ)償水管線54，使得可向壓力容器34提供補(bǔ)償水。具有排水閥62的排水管線60使得可在必要時(shí)由壓力容器34向污水管64排放水。
應(yīng)急水回路32還包括具有應(yīng)急溢流閥68的應(yīng)急溢流管66，其使得可在其最高點(diǎn)將所述封閉回路向大氣壓打開。在圖1中，大氣排放點(diǎn)位于高于地面的高度H2上，其中H2比H1高許多。提供應(yīng)急水返回管線來(lái)收集流經(jīng)開路溢流閥68的水。這種應(yīng)急水返回管線70經(jīng)應(yīng)急水返回閥72和止回閥74與壓力容器34連接。標(biāo)號(hào)76表示的是位于應(yīng)急水返回管線72上游并具有應(yīng)急水返回管線70的管線段，其尺寸適合于作為對(duì)應(yīng)于在壓力容器34中所含的應(yīng)急水體積的一定體積的水貯槽。在膨脹容器20與壓力容器34之間連接有水量調(diào)節(jié)管線84，其具有水量調(diào)節(jié)閥86和止回閥88。
圖1中的應(yīng)急水回路32按下跡運(yùn)行。在準(zhǔn)備進(jìn)行應(yīng)急排放的應(yīng)急水回路32中，壓力容器34含有一定體積Vw的應(yīng)急水80和在壓力Pg下的一定體積Vg的加壓氣體82，所述壓力Pg在減壓閥43中預(yù)先設(shè)定。裝有與壓力容器34連接的管線的所有閥除氣體供應(yīng)閥44外均關(guān)閉。應(yīng)急供料閥38和應(yīng)急溢流閥68也同樣。當(dāng)電循環(huán)泵26、26`、26``的電力供應(yīng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)急供料閥38和應(yīng)急溢流閥68打開，且在膨脹容器20上的氣體閥24關(guān)閉?？勺⒁獾剑y38、68有利的是常開閥，即，如它們沒(méi)有電力供應(yīng)時(shí)是打開的閥。冷卻回路10現(xiàn)在是在其溢流閥68處具有向大氣壓的排放點(diǎn)的打開回路。經(jīng)由這種打開回路10建立了應(yīng)急水流，條件當(dāng)然是在壓力容器34中的以水高度表示的氣體壓力Pg，大于高度H2與壓力容器34中的水平面之間的差。經(jīng)由溢流閥68排放的水收集在封閉應(yīng)急水返回閥72上游的貯槽76中。隨著在壓力容器34中的水平面下降，壓力容器34充入壓力為Pg的氮?dú)?，所述壓力Pg預(yù)定在減壓閥43。
應(yīng)急循環(huán)泵28的成功起動(dòng)或正常泵26、26`、26``的再起動(dòng)，觸發(fā)氣體供料閥44、應(yīng)急供料閥38和應(yīng)急溢流閥68關(guān)閉以及氣體閥24打開。打開水面調(diào)節(jié)閥86通過(guò)將在膨脹容器20中的過(guò)剩的水排空到壓力容器34中來(lái)降低在膨脹容器20中的水面至正常高度(LSH)?，F(xiàn)在，冷卻系統(tǒng)再次成為在正常操作條件下的閉路循環(huán)回路。之后，應(yīng)急水回路32準(zhǔn)備好進(jìn)行下一次排放。為這一目的，首先打開壓力容器34的排氣閥50和應(yīng)急水返回閥72。在貯槽76中積累的溢流水現(xiàn)在流入壓力容器34中。打開水面調(diào)節(jié)閥86通過(guò)將膨脹容器20中的過(guò)剩的水排空到壓力容器34中來(lái)使膨脹容器20的水面降低至正常高度(LSH)。之后再次關(guān)閉排氣閥50和應(yīng)急水返回閥72?，F(xiàn)在再打開氣體供料閥44在壓力Pg下對(duì)壓力容器34進(jìn)行加壓。一旦達(dá)到壓力Pg，則壓力容器34可再次如上述排放。
如在應(yīng)急循環(huán)泵28起動(dòng)之前在壓力容器34中的水面達(dá)到其低水面極限(LSL)，則這種情況觸發(fā)氣體供料閥44和應(yīng)急供料閥38關(guān)閉。這時(shí)壓力容器34的排氣閥50和應(yīng)急水返回閥72打開，以使來(lái)自貯槽76中的溢流水流入壓力容器34中。之后，再次關(guān)閉排氣閥50和應(yīng)急水返回閥72?，F(xiàn)在，再打開氣體供料閥44在壓力Pg下對(duì)壓力容器34進(jìn)行加壓。一旦達(dá)到壓力Pg，通過(guò)簡(jiǎn)單地打開應(yīng)急供料閥38則壓力容器34進(jìn)行第二次排放?？衫斫?，壓力容器34的這種連續(xù)排放重復(fù)進(jìn)行直到應(yīng)急循環(huán)泵28或正常泵26、26`、26``最終起動(dòng)。
可理解，壓力容器34不僅用作加壓應(yīng)急備用水，而且在正常操作中，還用作加壓補(bǔ)償備用水，其有利地取代了補(bǔ)償備用水和補(bǔ)償水抽吸泵。具有補(bǔ)償水注入閥92和止回閥94的補(bǔ)償水注入管線90，實(shí)際上由應(yīng)急供料管線分支出來(lái)，并連接于在泵26、26`、26``和28的抽吸側(cè)的冷卻水返回管線16上。這使得在需要時(shí)可由壓力容器34向封閉冷卻回路注入作為補(bǔ)償水的加壓應(yīng)急水。
現(xiàn)在參照附圖2對(duì)本發(fā)明高爐冷卻系統(tǒng)第二種實(shí)施方案進(jìn)行敘述。
圖2的冷卻系統(tǒng)與圖1的冷卻系統(tǒng)的主要區(qū)別在于，應(yīng)急冷卻系統(tǒng)32`包括與壓力容器34平行連接的第二壓力容器34`，本文此后將壓力容器34稱為第一壓力容器34。這時(shí)壓力容器34、34`均位于地面上。氣體管線42經(jīng)第一氣體閥44和第一止回閥46與第一壓力容器34連接，并經(jīng)第二氣體閥44`和第二止回閥46`與第二壓力容器34`連接。具有第一排氣閥50的第一排氣管線48安裝在第一壓力容器34上，且具有第二排氣閥50`的第二排氣管線48`安裝在第二壓力容器34`上。應(yīng)急水管線70收集流經(jīng)打開的應(yīng)急溢流閥68的冷卻水。在應(yīng)急水返回管線70的第一分支中提供第一應(yīng)急水返回閥72和止回閥74，所述第一分支與第一壓力容器34連接。在應(yīng)急水返回管線70的第二分支中提供第二應(yīng)急水返回閥72`和止回閥74`，所述第二分支與第二壓力容器34`連接。具有壓力平衡閥102的壓力平衡管線100連接于第一壓力容器34和第二壓力容器34`之間。在連接第一壓力容器34和應(yīng)急供料管線36的分支中提供應(yīng)急供料閥38，并在連接第二壓力容器34`和應(yīng)急供料管線36的分支中提供應(yīng)急供料閥38`。應(yīng)急供料閥38、38`兩者均雙重設(shè)置止回閥104、104`。
圖2的應(yīng)急水回路32`按下述運(yùn)行。第一壓力容器34準(zhǔn)備好進(jìn)行應(yīng)急排放，即，其含有一定體積Vw的應(yīng)急水80和在壓力Pg下的一定體積Vg的加壓氣體82。除氣體供料閥44外，所有安裝在與第一壓力容器34連接的管線中的閥均關(guān)閉。應(yīng)急供料閥38、應(yīng)急溢流閥68以及所有安裝在連接于第二壓力容器34`的管線中的閥也同樣。當(dāng)在電循環(huán)泵26、26`和26``的電力供應(yīng)出現(xiàn)故障時(shí)，打開如下的閥1.應(yīng)急供料閥38；2.應(yīng)急溢流閥68；3.第二壓力容器34`的排氣閥50`；和4.第二壓力容器34`的應(yīng)急水返回閥72`。
現(xiàn)在冷卻回路10是在溢流閥68具有大氣壓排放點(diǎn)的開路循環(huán)。經(jīng)由這一開路循環(huán)10如上所述建立了一種應(yīng)急水流。但可注意到，經(jīng)由溢流閥68排放的水現(xiàn)在流入第二壓力容器34`而不是貯槽76中。
應(yīng)急循環(huán)泵28的成功起動(dòng)或正常泵26、26`、26``的再起動(dòng)，觸發(fā)氣體供料閥44、應(yīng)急供料閥38和應(yīng)急溢流閥68關(guān)閉以及氣體閥24打開。打開水面調(diào)節(jié)閥86通過(guò)將在膨脹容器20中的過(guò)剩水排空到壓力容器34`中，使在膨脹容器20中的水面降低至正常高度(LSH)?，F(xiàn)在，所述冷卻系統(tǒng)再次成為在正常操作條件下的閉路循環(huán)回路。
之后，使第二壓力容器34`準(zhǔn)備好進(jìn)行下一次排放。首先，關(guān)閉第二壓力容器34`的排氣閥50`和應(yīng)急水返回閥72`。然后打開壓力平衡閥102，使得加壓氣體由第一壓力容器34流入第二壓力容器34`中，直到達(dá)到壓力平衡。可理解，這種壓力平衡使得通過(guò)回收來(lái)自第一壓力容器34的加壓氣體可很快速地對(duì)第二壓力容器34`進(jìn)行加壓。在壓力平衡后，再次關(guān)閉壓力平衡閥102，打開第二氣體供料閥44`，以在第二壓力容器34`中建立所需的壓力Pg。同時(shí)打開第一壓力容器34的排氣閥50和應(yīng)急水返回閥72，以使得第一壓力容器34準(zhǔn)備好接收溢流水?，F(xiàn)在應(yīng)急冷卻系統(tǒng)32`已準(zhǔn)備進(jìn)行壓力容器34`的應(yīng)急排放，其中溢流水將收集在壓力容器34中。
如在壓力容器34的應(yīng)急排放過(guò)程中，在應(yīng)急循環(huán)泵28已能夠起動(dòng)之前，在壓力容器34中的水面達(dá)到其低水面極限(LSL)，這種情況觸發(fā)氣體供料閥44和應(yīng)急供料閥38關(guān)閉。打開水面調(diào)節(jié)閥86以便通過(guò)將在膨脹容器20中的過(guò)剩水排空到第二壓力容器34`中，使在膨脹容器20中的水面降低至正常高度(LSH)。之后，使第二壓力容器34`準(zhǔn)備好立即進(jìn)行排放。首先，關(guān)閉第二壓力容器34`的排氣閥50`和應(yīng)急水返回閥72`。然后打開壓力平衡閥102，使得來(lái)自第一壓力容器34的加壓氣體流入第二壓力容器34`中。在壓力容器34和34`兩者壓力平衡后，再次關(guān)閉壓力平衡閥102，并打開第二氣體供料閥44`以建立在第二壓力容器34`中所需的壓力力Pg。同時(shí)打開第一壓力容器34的排氣閥50和應(yīng)急水返回閥72?，F(xiàn)在，通過(guò)簡(jiǎn)單地打開應(yīng)急供料閥38`對(duì)壓力容器34`進(jìn)行排放，其中溢流水返流到壓力容器34中。可理解，壓力容器34和壓力容器34`的這種交替排放重復(fù)進(jìn)行，直到應(yīng)急循環(huán)泵28或正常泵26、26`、26``最終起動(dòng)。
圖2含有對(duì)冷卻回路10的更詳細(xì)的圖示。不同的子回路110和120由長(zhǎng)方形來(lái)表示。
可注意到，現(xiàn)有技術(shù)的高爐包含至少兩個(gè)不同的閉路冷卻回路，其中子回路110(例如爐壁的立式冷卻板和冷卻箱的再分組)已組合到第一閉路冷卻回路中，子回路112至120(例如風(fēng)口和熱鼓風(fēng)設(shè)備的再分組)已組合到第二閉路冷卻回路中。所述冷卻閉路冷卻回路的每一個(gè)包含其自己的循環(huán)泵26、28和熱交換器24。
按照本發(fā)明的另一方面，所述高爐包括一個(gè)主閉路冷卻回路，其中子回路110與子回路112至120串聯(lián)連接。連接于子回路110與子回路112至120之間的增壓泵122和124，補(bǔ)償在上游子回路110中的壓降，并保證冷卻水具有在下游子回路112至120的進(jìn)口處所需的壓力。增壓泵與子回路串聯(lián)連接的這種回路的設(shè)計(jì)，使得可相當(dāng)大地減少高爐冷卻回路的管道費(fèi)用。還可注意到，各子回路110-120安裝了差示流量計(jì)126至138。它們使得能夠檢測(cè)并定位冷卻回路10中很小量的冷卻水的泄露。
權(quán)利要求
1.用于冶金爐的冷卻系統(tǒng)，包括含有冷卻水進(jìn)口(12)和出口(14)的冷卻回路(10)；使所述出口與進(jìn)口(12)連接從而形成封閉的冷卻回路(10)的返回管線(16)；和在所述封閉冷卻回路(10)中的至少一個(gè)循環(huán)泵(26、26`、26``)，以使冷卻水經(jīng)這一封閉回路循環(huán)；與所述冷卻回路(10)的進(jìn)口(12)相連接的、具有應(yīng)急供料閥(38、38`)的應(yīng)急供料管線(36)，其中在發(fā)生電力故障的情況下所述應(yīng)急供料閥打開；和在所述封閉冷卻回路(10)最高點(diǎn)的、具有應(yīng)急溢流閥(68)的應(yīng)急溢流管(66)，所述應(yīng)急溢流閥(68)在發(fā)生電力故障的情況下打開，使得所述封閉冷卻回路(10)變?yōu)樵谄渥罡唿c(diǎn)具有大氣壓排料管的開路冷卻回路；其特征在于壓力容器裝置(34、34`)與所述應(yīng)急供料管線(36)相連，所述壓力容器裝置(34、34`)含有一定體積的應(yīng)急水，并由加壓氣體進(jìn)行加壓，從而當(dāng)在發(fā)生電力故障的情況下，建立經(jīng)所述開路冷卻回路(10)沿所述應(yīng)急溢流閥(68)方向的應(yīng)急水流。
2.如權(quán)利要求1的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，具有連接于所述封閉冷卻回路(10)和所述壓力容器裝置(34、34`)之間的補(bǔ)償水注入閥(92)的補(bǔ)償水注入管線(90)，使得能夠由所述壓力容器裝置(34、34`)向所述封閉冷卻回路(10)中注入作為補(bǔ)償水的加壓水。
3.如權(quán)利要求1或2的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，具有氣體供料閥(44、44`)的氣體管線(42)，以向所述壓力容器裝置(34、34`)中提供加壓氣體；具有補(bǔ)償水閥的補(bǔ)償水管線(54)，以向所述壓力容器裝置(34、34`)中提供補(bǔ)償水；和具有排氣閥(50、50`)的排氣管線(48、48`)，以由所述壓力容器裝置(34、34`)釋放氣體壓力。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，位置高于壓力容器的貯槽裝置(76)，用于收集流經(jīng)打開的溢流閥(68)的冷卻水；具有應(yīng)急水返回閥(72、72`)的使所述貯槽裝置(76)與所述壓力容器裝置(34、34`)連接的應(yīng)急水返回管線(70)。
5.如權(quán)利要求4的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力容器裝置(34、34`)包括位于地面以上一定高度的壓力容器。
6.如權(quán)利要求1或2的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力容器裝置包括與所述應(yīng)急供料管線(36)平行連接的一個(gè)第一壓力容器(34)和一個(gè)第二壓力容器(34`)；和所述冷卻系統(tǒng)還包括經(jīng)由第一氣體供料閥(44)連接于所述第一壓力容器(34)的第一氣體管線(42)，用于向所述第一壓力容器(34)提供加壓氣體；經(jīng)由第二氣體閥與所述第二壓力容器(34`)連接的第二氣體管線(42`)，用于向所述第二壓力容器(34`)提供加壓氣體；具有第一排氣閥(50)的第一排氣管線(48)，用于使所述第一壓力容器(34)排氣；具有第二排氣閥(50`)的第二排氣管線，用于使所述第二壓力容器(34`)排氣；收集流經(jīng)打開的溢流閥(68)的冷卻水的應(yīng)急水返回管線(70)；使所述應(yīng)急水返回管線(70)與所述第一壓力容器(34)連接的第一應(yīng)急水返回閥(72)；使所述應(yīng)急水返回管線(70)與所述第二壓力容器(34`)連接的第二應(yīng)急水返回閥(72`)；和具有連接于所述第一壓力容器(34)和所述第二壓力容器(34`)之間的壓力平衡閥(102)的壓力平衡管線(100)。
7.如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻回路(10)是高爐冷卻回路，所述高爐冷卻回路包括通過(guò)至少一個(gè)增壓泵(122、124)連接于至少一個(gè)第二子回路(112)上的至少一個(gè)第一子回路(110)。
8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)應(yīng)急循環(huán)泵(28)由熱機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述應(yīng)急循環(huán)泵(28)在發(fā)生電力故障的情況下起動(dòng)。
9.如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，封閉膨脹容器(20)連接于封閉冷卻回路(10)，所述封閉膨脹容器(20)由氣體進(jìn)行加壓。
全文摘要
用于冶金爐的冷卻系統(tǒng)，包括通過(guò)返回管線(16)封閉的冷卻回路(10)和至少一個(gè)循環(huán)泵(26、26′、26″)，使冷卻水經(jīng)封閉冷卻回路循環(huán)。與冷卻回路(10)相連接的具有應(yīng)急供料閥(38)的應(yīng)急供料管線(36)，在發(fā)生電力故障的情況下應(yīng)急供料閥打開。應(yīng)急溢流閥(68)位于封閉冷卻回路(10)最高點(diǎn)。這種應(yīng)急溢流閥(68)在發(fā)生電力故障的情況下打開，使得封閉冷卻回路變?yōu)樵谄渥罡唿c(diǎn)具有大氣壓排料管的開路冷卻回路。與應(yīng)急供料管線(36)相連的壓力容器裝置(34)，含有由氣體進(jìn)行加壓的一定體積的應(yīng)急水，從而當(dāng)在發(fā)生電力故障的情況下，建立經(jīng)開路冷卻回路(10)的應(yīng)急水流。
文檔編號(hào)C21B7/00GK1401008SQ01805081
公開日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2001年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月9日
發(fā)明者吉安·K·利, 羅伯特·施梅勒 申請(qǐng)人:保爾·沃特公司