水環(huán)泵技術(shù)在三煉鋼RH 真空系統(tǒng)的探索與應(yīng)用

王存明，張中華

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司三煉鋼廠，河北邯鄲 056001）

0 引言

隨著RH 真空精煉生產(chǎn)與日俱增，對蒸汽的消耗也大幅度加，尤其環(huán)保限產(chǎn)1～2 座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)情況下，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的余熱蒸汽不足，使得RH 真空泵抽氣性能下降、抽氣時(shí)間長，真空度不穩(wěn)定，嚴(yán)重打亂生產(chǎn)節(jié)奏，為了確保RH 長周期穩(wěn)定運(yùn)行，滿足RH 高效生產(chǎn)需求，因而進(jìn)行此次改造。

1 原有RH 真空系統(tǒng)存在的問題

RH 承擔(dān)公司中高端生產(chǎn)任務(wù)，在生產(chǎn)的過程中，經(jīng)常出現(xiàn)各種異常情況，如抽真空時(shí)間較長、真空度穩(wěn)定性不夠以及蒸汽不足等問題。尤其是RH 真空精煉對蒸汽品質(zhì)的要求高，濁環(huán)水耗量大，能源消耗成本高等缺點(diǎn)，生產(chǎn)組織非常困難，已不能滿足品種鋼生產(chǎn)對RH 設(shè)備的要求。主要表現(xiàn)在以下3方面。

圖1 改造前5 級噴射泵真空系統(tǒng)

（1）蒸汽不足，制約RH 生產(chǎn)。RH 對蒸汽品質(zhì)的要求高，尤其在環(huán)保限產(chǎn)期間2～3 座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)情況下，轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的余熱蒸汽不足，無法滿足RH 生產(chǎn)，使真空度達(dá)不到冶金要求。

（2）RH 生產(chǎn)受轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)約束嚴(yán)重，因?yàn)镽H 生產(chǎn)所需要的蒸汽來源于轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的余熱蒸汽，RH 不能自由發(fā)揮其特殊的冶金功能。

（3）RH 使用蒸汽量大，消耗高，增加噸鋼成本，不利于公司高效生產(chǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)三煉鋼全廠爐機(jī)匹配的最佳生產(chǎn)組織模式，高效生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)組織的最優(yōu)化、消耗和成本的最低化、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的最佳化、經(jīng)濟(jì)效益的最大化，為公司的經(jīng)濟(jì)效益增長發(fā)揮積極作用，因而進(jìn)行此次改造。

2 水環(huán)泵原理

水環(huán)真空泵是獲取粗真空絕佳方法，它以水作為密封介質(zhì)，水環(huán)泵屬于離心泵范疇，依靠泵葉旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)件和泵殼形成水封，造成瞬時(shí)容積變化，進(jìn)而完成吸氣—壓縮—排氣過程，形成真空。真空泵及附屬設(shè)備設(shè)計(jì)使用壽命30 年以上。易損件壽命：閥片：8000 h；軸承：30 000 h；軸套：30 000 h。通過每臺真空泵的全性能試驗(yàn)，包括水壓試驗(yàn)、運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、汽蝕試驗(yàn)、性能試驗(yàn)、振動測量、軸承溫度測量及軸封泄漏測量等項(xiàng)試驗(yàn)性能穩(wěn)定。在不缺水情況下，設(shè)備運(yùn)行免維護(hù)，能夠連續(xù)自動工作運(yùn)行，泵房可無人值班。因此得到廣泛應(yīng)用。

3 RH 蒸汽噴射泵改造成蒸汽噴射泵+水環(huán)泵模型

在真空系統(tǒng)冷凝器C2 上引出DN400 mm 抽氣管道，3 臺水環(huán)泵W5aW5bW5c 入口分別接至DN400 mm 抽氣管道上，改造前5 級噴射泵真空系統(tǒng)如圖1 所示；三臺水環(huán)泵三出口和三為一接至原有冷凝器C3 出口管道上，改造后蒸汽噴射泵+水環(huán)泵模型如圖2 所示。在RH 主控室平臺東側(cè)布置水環(huán)泵泵房，3 臺水環(huán)泵使用的介質(zhì)水量為工業(yè)用水，水量是200 m3/h，且循環(huán)使用，不產(chǎn)生浪費(fèi)。每臺泵入口設(shè)計(jì)DN400 氣動切斷閥，以便與原有蒸汽噴射泵系統(tǒng)隔開，且有不破壞5 級蒸汽噴射泵獨(dú)立性。這樣就形成抽氣系統(tǒng)Ⅰ：S1+S2+S3+S4+S5a／b 和抽氣系統(tǒng)Ⅱ：S1+S2+S3+S4+W5aW5b（W5 備用），抽氣系統(tǒng)Ⅰ和Ⅱ相互獨(dú)立又相互備用，互不干擾，增加系統(tǒng)的可靠性和安全感。

4 改造后產(chǎn)生的效果

（1）2017 年10 月一次試車成功。完全達(dá)到甚至超過原設(shè)計(jì)指標(biāo)。經(jīng)過1 年多的生產(chǎn)運(yùn)行證明，此次改造是成功的，真空度穩(wěn)定，運(yùn)行良好。

（2）RH 生產(chǎn)在改造前依賴于至少三座轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的余熱蒸汽工作，尤其在爐役或者檢修期間，無法組織RH 生產(chǎn)，改造后RH 生產(chǎn)只需兩臺轉(zhuǎn)爐足可以滿足RH 生產(chǎn)。

（3）由于使用了W5aW5bW5c 三臺水環(huán)泵，把S5a，S5B 使用的蒸汽節(jié)省下來，通過統(tǒng)計(jì)，原有系統(tǒng)蒸汽使用瞬時(shí)值達(dá)到29.5 t/h 過熱度大于20 ℃飽和干蒸汽，蒸汽消耗瞬時(shí)值可節(jié)約12.15 t/h。改造前抽氣系統(tǒng)Ⅰ：S1+S2+S3+S4+S5a／b 參數(shù)見表1，改造后抽氣系統(tǒng)Ⅱ：S1+S2+S3+S4+W5aW5b（W5 備用）參數(shù)見表2。

圖2 改造后蒸汽噴射泵+水環(huán)泵模型

表1 改造前抽氣系統(tǒng)Ⅰ：S1+S2+S3+S4+S5a/b 參數(shù)

表2 改造后系統(tǒng)Ⅱ：S1+S2+S3+S4+W5aW5b 參數(shù)

5 經(jīng)濟(jì)效益核算

（1）RH 年蒸汽節(jié)省量=原蒸汽年耗量-現(xiàn)蒸汽年耗=36×｛（29-12）×15+（20-8）×10｝×345×130÷60=10 091 250（元）≈1009.16（萬元）

（2）水環(huán)泵年消耗電能：G 模式（全泵）時(shí)；D 模式時(shí)，兩種狀態(tài)。電費(fèi)：0.658 元。水環(huán)泵年消耗電能=36×200×｛（10+15）+10｝×345×0.658÷60=57 206 520（元）≈57.21（萬元）

經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算如下：年節(jié)省蒸汽+改造前年判廢降級損失-年水環(huán)泵電耗=1009.16-57.21=951.95（萬元）

6 結(jié)語

目前這套系統(tǒng)改造以來從未發(fā)生過問題，運(yùn)行良好，創(chuàng)效顯著，明顯降低RH 真空系統(tǒng)的事故率，大大提高生產(chǎn)效率，為公司降本增效做出貢獻(xiàn)。