爐體冷卻供水系統水量控制方法

摘要：本文在分析了EAF電弧爐冷卻供水系統以及相關水處理系統中能耗的基礎上，重點研究了如何有效減少能耗的供水流量控制的方法。本文通過相關的研究說明，EAF電弧爐冷卻供水系統水量控制方法的重點是要保證高位水箱液位的基礎上，要盡量減少供水的溢流率。本文提出了一種新型的控制溢流與供水壓力的控制方法。采用本文提出的EAF電弧爐冷卻供水系統水量控制方法后，可以有效的降低供水系統的能耗。

關鍵詞：爐體冷卻供水系統；控制方法；節能

0 前言

目前我國的鋼鐵工業的生產能力達到了全球總產能的百分之五十左右，但是由于我國鋼鐵工業存在整體工藝落后的問題，我國鋼鐵工業生產單位重量的鋼鐵制品所消耗的資源仍然與日本等國際上先進的鋼鐵制造國家存在一定的差距。如何在保證我國鋼鐵產能的情況下，減少對資源的消耗已經成為我國鋼鐵產業未來發展的一大問題。現階段，我國的EAF電弧爐生產線上已經普遍采用了控制冷卻的方法，根據相關的數據顯示我國采用爐體冷卻技術的生產線已經接近百分之八十。由于生產中耗費的冷卻水的用量占據了整個生產線總用量的一大部分，所以對生產中進行有效的冷卻水控制可以大幅度減少整體的耗水數量。這對提高整個生產線的冷卻水的使用效率具有重要作用，從而在這一工作的基礎上，可以有效推進鋼鐵工業的綠色制造技術的進步。爐體冷卻供水系統水量控制方法與爐體冷卻供水系統的設備組成以及相應的控制方法具有密切的聯系，所以本文針對相關冷卻設備進行了詳細分析與研究。

1.爐體冷卻供水系統供水流量控制方式及能耗分析

EAF電弧爐冷卻供水系統水量控制系統包括了冷卻水的提升泵、過濾器反洗泵、過濾冷卻水提升泵等主要的幾大組成部分。其中冷卻水的供給泵主要是將相關工藝過程中所需要的水提升至冷卻塔進行冷卻。而過濾器反洗泵是為了對過濾器進行清潔。過濾冷卻水提升泵主要作用是將過濾后定的冷卻水提升至冷卻器，或者先提升至高位水箱后再到冷卻器中。爐體冷卻水供水控制系統如圖1所示。EAF電弧爐冷卻水供水系統的能源消耗主要包括以下幾個方面：冷卻水提升泵中電機所耗費的電力資源；反洗供水泵所消耗的能源；冷卻水增壓輸送電泵電機運行中所耗費的電力資源。但是最為主要的降低能源消耗的方法是提供爐體冷卻水供水系統的水資源的利用率。

早期的EAF電弧爐冷卻水供水控制系統是采用變頻調速水泵提供冷卻水，但是通過多年的實踐發現這種爐體冷卻水供水控制系統存在著許多問題。其中最為主要的問題就是由于該系統采用了水泵直供的方式是通過變頻進行調節，并有水流檢測裝置進行檢測。但是系統的用水量常常處于不穩定的狀態，供水的壓力難以保持在一個穩定的數值上。而且由于采取這種控水系統需要較大的設備投資。

2.爐體冷卻供水系統水量控制方法研究

針對以上問題，現在很多EAF電弧爐冷卻水供水控制系統采用了高位水箱以及水塔作為儲藏冷卻水，并能夠有效的穩定控水量。這種爐體冷卻水供水控制系統可以對冷卻過程中需要大量的冷卻水與水泵供水能力不足之間矛盾。這種供水控制系統可以在保證控水壓力穩定的情況下，大量的減少控水系統水泵的投入資金。綜上所述，這種采用了高位水箱或者水塔的冷卻水控制系統得到了廣泛的應用。

高位水箱的供水有很多種不同的工作方式。主要包括工頻水泵、變頻水泵、工頻與變頻結合的水泵供水方式。這些供水以及控制方式對于控水系統消耗水量具有重要的影響。高位水箱是，衡量其節能能力的主要參考數據是其供水溢流率，溢流率是指溢流水量占冷卻水總量的比例，這一比例越高則其消耗的水量就越高。

一般高位水箱的供水流量的控制方式主要有變頻水泵供水、單一工頻水泵供水以及變頻水泵與工頻水泵供水結合的方式。

其中變頻水泵的供水調節方式如圖2所示。變頻水泵在冷卻過程中主要依據其液位的變化及時地提高其供水的能力，當冷卻水流量減少時，變頻水泵通過穩定的水流流量將所耗費的水補充進來。其調節過程中會出現溢流的現象。

而在單一工頻泵供水的情況中，由于增加水流流量時的調節速度比較慢，其工頻水泵需要一定的啟動時間。所以當需要供水時，不能及時的響應，有可能造成高位水箱液位的巨大波動。為了避免這一現象的發生，通常需要選擇以下兩種控制方式。

第一，采取最大供水量進行供水。在這種工作方式下，高位水平將一直處于溢流的狀態下。

第二，根據生產計劃于生產規模，提前停止供水。當生產需要供水量較大的情形下，應該提前增加開啟水泵或者增加水泵閥門的開啟大小。當生產需要較小供水量的情況下，可以適當的停止閥門的工作以及減少水泵閥門的開啟大小。但是，在實際生產時，由于生產產品類型和規格頻繁變化，無論是依賴水泵出口調節閥門的調節還是通過不同流量工頻泵的起停組合調節都非常困難。

采用變頻水泵與工頻水泵結合的方式進行水量控制可以有效的避免以上單一的水泵工作時的問題。在這種供水模式下，通過工頻水泵提供基礎水量，變頻水泵進行水量調節，以期減少設備投資和降低冷卻所需的供水能耗。當單泵工作時，采用變頻泵供水和調節；多泵工作時，采用一臺變頻泵調節，其余用工頻泵提供。但是根據實際情況，根據液位變化來自動啟動工頻泵并不可靠，最好能結合生產計劃和冷卻規程，提前準備和啟動水泵，才能保證供水量和高位水箱液位。因此，在工頻水泵和變頻水泵混合供水模式下，依賴人工輔助的自動調節方法是比較實用的；另外，在生產計劃中需考慮各種控冷水量變動因素，避免控冷水量過大幅度的波動。

參考文獻

[1].韋亮，張飛虎. 關于電爐鐵水熱裝問題的探討[J]. 鋼鐵技術. 2007（01）

[2].孫彥輝，溫德松，姜桂連，李士琦. 電弧爐煉鋼綜合節能技術工業試驗[J]. 鋼鐵. 2006（04）

[3].張殿軍，梁世勇，吳紅廣. 豎式電弧爐節能降耗技術研究[J]. 中國冶金. 2005（12）

作者簡介：尹磊（1984-），男，安徽馬鞍山人，馬鞍山鋼鐵股份有限公司重型機械設備制造公司特鋼分廠設備員，研究方向：設備管理