土耳其750mm熱軋帶鋼工程直接水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

土耳其750mm熱軋帶鋼工程直接水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1工藝過(guò)程比較土耳其沃爾峰熱帶鋼工程是中國(guó)第一個(gè)海外熱帶鋼加工技術(shù)應(yīng)用的項(xiàng)目，標(biāo)志著中國(guó)大型熱帶鋼的關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)基本上是中國(guó)的內(nèi)部控制，已經(jīng)達(dá)到了技術(shù)應(yīng)用階段。生產(chǎn)線采用中國(guó)二重集成生產(chǎn)的主要軋線設(shè)備,與其他國(guó)外公司該工藝類(lèi)似(如馬鋼2250引進(jìn)的德國(guó)西馬克設(shè)備技術(shù))。配套的直接冷卻水及其處理系統(tǒng)工藝過(guò)程也基本一致。但是在工程調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)直接冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還是遺留了很多目前國(guó)內(nèi)也未解決的系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題,因此無(wú)論對(duì)于解決國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線直接冷卻水系統(tǒng)中存在的問(wèn)題,還是避免技術(shù)輸出過(guò)程中的出現(xiàn)不必要的合同糾紛,探索并找出目前設(shè)備技術(shù)條件下較成熟且節(jié)能的熱軋濁環(huán)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案都很有必要。2循環(huán)水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)土耳其950mm熱軋帶鋼工程直接冷卻水系統(tǒng)采用了國(guó)內(nèi)典型的直接冷卻水系統(tǒng)流程,其主要用戶有精、粗軋機(jī)工作輥冷卻、支撐輥冷卻、精軋機(jī)立輥冷卻、輥道冷卻、切剪頭冷卻、卷曲機(jī)冷卻、除磷用水等,按照用戶點(diǎn)壓力不同主要分成低壓(壓力約為0.5MPa)的輥道直接冷卻水系統(tǒng)和高壓(壓力約為1.0MPa)軋輥直接冷卻水系統(tǒng)。高壓直接冷卻水用水量大,故本文只討論高壓部分直接冷卻水的工況及系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。熱軋直接冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),為滿足最不利生產(chǎn)工藝要求,須按照生產(chǎn)運(yùn)行的最大循環(huán)水量進(jìn)行設(shè)計(jì)。生產(chǎn)過(guò)程中冷卻水流量根據(jù)熱軋生產(chǎn)線水量自動(dòng)控制閥控制,根據(jù)過(guò)鋼與非過(guò)鋼情況自動(dòng)調(diào)節(jié)用水量和保持用戶點(diǎn)壓力,多余水量通過(guò)旁通泄壓閥控制旁通管路泄到?jīng)_渣溝。過(guò)鋼時(shí)從粗軋、精軋到卷取順次交替用水,通過(guò)旁通泄壓閥排水很少;不過(guò)鋼或換輥時(shí)從粗軋、精軋到卷取用水都很少甚至局部不用水,此時(shí)大量有壓冷卻水通過(guò)旁通泄壓閥直接排水至沖渣溝回到系統(tǒng)。土耳其950mm熱軋調(diào)試過(guò)程中主軋線高壓直接冷卻水用水量變化詳見(jiàn)表1。從表1看出,首先,在本工程中過(guò)鋼時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最大水量比實(shí)際使用的水量多了2717.4m3/h,非過(guò)鋼時(shí)更是達(dá)到了3516m3/h。通過(guò)與軋鋼工藝共同分析,發(fā)現(xiàn)主要原因是調(diào)試過(guò)程中設(shè)計(jì)的七臺(tái)精軋機(jī)不是同時(shí)使用,從而造成了實(shí)際使用水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)的循環(huán)水量。高壓供水泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)為3用1備,單臺(tái)1400m3/h,揚(yáng)程116m,在水泵站設(shè)計(jì)了一路安全泄壓閥以保證水泵設(shè)備的安全,同時(shí)在主廠房軋線上設(shè)計(jì)了2組旁通管路。從圖1中容易發(fā)現(xiàn),軋鋼直接冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中從泵站到用戶、從旋流池到平流池、再?gòu)钠搅鞒氐礁咚龠^(guò)濾器,其間均采用水泵連續(xù)運(yùn)行供水,如果水泵出口旁通管路通徑過(guò)大,過(guò)量的水直接回到了循環(huán)水池,造成旋流、平流各構(gòu)筑物的水量不平衡,從而易引起各組泵工況頻繁根據(jù)水位啟停。為解決各構(gòu)筑物間水量平衡問(wèn)題,本次設(shè)計(jì)采用了水泵出口旁通管路按照約5%循環(huán)水量的管道通徑設(shè)計(jì),而在粗軋、精軋等水量大用戶邊按照循環(huán)水量的約75%分別設(shè)置旁通管路,從實(shí)際工程中調(diào)試的過(guò)程來(lái)看這樣設(shè)計(jì)是合理、可行的。并且在旁通管路設(shè)計(jì)上采用進(jìn)口鼠籠式自動(dòng)泄壓閥自動(dòng)泄壓保證用戶點(diǎn)壓力的穩(wěn)定,從而有力保障了整個(gè)水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。3系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)從土耳其熱軋帶鋼項(xiàng)目的運(yùn)行情況分析,雖然旁通管路采用進(jìn)口鼠籠式自動(dòng)泄壓閥的設(shè)計(jì)和軋線閉環(huán)控制冷卻技術(shù)的運(yùn)用,有效解決了直接冷卻水系統(tǒng)中傳統(tǒng)的水量平衡問(wèn)題,但是由于熱軋系統(tǒng)實(shí)際上并非連續(xù)過(guò)鋼,而水處理系統(tǒng)泵組又不能在熱軋間歇生產(chǎn)時(shí)頻繁啟停,因此不過(guò)鋼時(shí)有壓冷卻水的能量只能通過(guò)旁通管路回流浪費(fèi)掉,一條熱軋生產(chǎn)線每年通過(guò)此項(xiàng)浪費(fèi)的電能約在1500~4000萬(wàn)kWh,因此直接冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化是未來(lái)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。目前熱軋直接冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)在實(shí)際工程中常用的有三種方案。第一種是按照最大水量進(jìn)行泵型選擇和管路設(shè)計(jì),通過(guò)旁通泄壓閥根據(jù)工況調(diào)節(jié)用水量。這是目前應(yīng)用的較多的設(shè)計(jì)方案,投資較省,但是能耗浪費(fèi)最高。第二種設(shè)計(jì)方案是按照最大水量將供水泵采用變頻泵,通過(guò)管路流量調(diào)節(jié)閥和旁通泄壓閥根據(jù)工況調(diào)節(jié)用水量。但是,在面對(duì)超大范圍流量的變化(表1顯示土耳其項(xiàng)目高壓直接冷卻水流量最大變化量達(dá)到3516m3/h,而馬鋼2250熱軋則達(dá)到了驚人的6000m3/h),水泵進(jìn)行變頻調(diào)速的范圍有限,還是需要旁通泄流。因此,熱軋直接冷卻水水泵采用調(diào)速節(jié)能就目前的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件而言不合理和不經(jīng)濟(jì)適用的,對(duì)于老生產(chǎn)線的改造就更不可行的了。第三種是選擇合適的大、小供水泵搭配形成供水泵組,再通過(guò)旁通泄壓閥加以調(diào)控,同樣能滿足軋線工況。但是不論哪種系統(tǒng),都多多少少都有自己的問(wèn)題。通常來(lái)說(shuō),熱軋直接冷卻水系統(tǒng)屬于有不同背壓要求下的大范圍變流量系統(tǒng),難點(diǎn)在于軋鋼工況不只在調(diào)試過(guò)程中直接冷卻水用量復(fù)雜,在實(shí)際生產(chǎn)工況中同樣會(huì)出現(xiàn)滿負(fù)荷生產(chǎn)和只有一臺(tái)軋機(jī)生產(chǎn)的極端工況。針對(duì)軋鋼工藝工況的復(fù)雜性,筆者在此拋磚引玉,提出幾種系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,以供讀者共同探討。第一種優(yōu)化方案是選擇合適的大、小供水泵搭配形成供水泵組,并選擇其中1~2臺(tái)大泵和1~2臺(tái)小泵采用變頻調(diào)速水泵,出水總管設(shè)置旁通泄壓閥設(shè)定出水總管供水壓力恒定,管徑按照總設(shè)計(jì)流量的5%~10%設(shè)計(jì)。另外,在軋線主要用水點(diǎn)后面設(shè)置旁通泄壓閥,管徑按照總設(shè)計(jì)流量的50%~70%設(shè)計(jì)。當(dāng)軋線用水量小時(shí),優(yōu)先通過(guò)變頻水泵來(lái)調(diào)節(jié)供水流量,其次根據(jù)生產(chǎn)情況選擇啟停部分水泵來(lái)調(diào)節(jié)供水流量,最后才選擇通過(guò)用戶點(diǎn)旁通泄壓閥來(lái)調(diào)節(jié)流量,保證系統(tǒng)安全。供水泵組出水總管旁通泄壓閥主要保護(hù)水泵設(shè)備安全。這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)很明確,通過(guò)部分變頻泵可以解決部分流量調(diào)節(jié)問(wèn)題,也更節(jié)能。同時(shí)通過(guò)保證出水管路上壓力恒定,利用壓力恒定時(shí)多余流量自動(dòng)通過(guò)旁通泄壓,來(lái)自動(dòng)適應(yīng)用戶點(diǎn)用水要求。這種設(shè)計(jì)方案關(guān)鍵在于變頻泵型的選擇以及對(duì)設(shè)備品質(zhì)的要求很高,特別是旁通泄壓閥的質(zhì)量、可靠性要求較高。但是這種設(shè)計(jì)方案也有一定的缺點(diǎn),系統(tǒng)靜態(tài)投資較普通方案稍高,并且只能解決部分能源浪費(fèi)問(wèn)題。此外,筆者在此大膽提出第二種優(yōu)化方案,僅供探討。在設(shè)計(jì)階段與生產(chǎn)工藝專(zhuān)業(yè)溝通協(xié)商,明確生產(chǎn)工藝的用水流程,較為準(zhǔn)確的估計(jì)出用水量最大變化范圍,然后在目前成熟的工頻恒速供水方案基礎(chǔ)上,采用每臺(tái)軋機(jī)對(duì)應(yīng)一組供水泵,每組供水泵采用大、小泵搭配。大泵采用普通電機(jī),為過(guò)鋼時(shí)使用。小泵采用恒壓變頻電機(jī),為非過(guò)鋼時(shí)使用。每組供水泵的供水管路單獨(dú)設(shè)置,各組管路之間采用電動(dòng)切斷閥并聯(lián),互為備用,并且每組泵出口設(shè)置可靠的旁通泄壓管路回流,加大系統(tǒng)安全系數(shù)。這種優(yōu)化方案通過(guò)將大流量大變化分解成小流量小變化,解決了軋機(jī)使用數(shù)量及工況變化對(duì)供水泵組的影響,并且采用低壓變頻電機(jī),降低了靜態(tài)投資,達(dá)到了節(jié)能的目的。但是缺點(diǎn)也很明顯,在設(shè)計(jì)初期不可能準(zhǔn)確的估計(jì)出用水量的最大變化范圍,但可根據(jù)類(lèi)似工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)得到經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)參考的依據(jù)。此外,此種方案水泵和管路數(shù)量多,備用泵組之間互投控制較為復(fù)雜,泵房占地面積大。因此,這種優(yōu)化方案還需要根據(jù)具體工程情況來(lái)探討研究,有待實(shí)踐。4水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的水量平衡在國(guó)外的熱軋直接冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,更多的是對(duì)循環(huán)泵組采用流量調(diào)節(jié)閥和旁通管