專利名稱：高爐密閉軟水冷卻環(huán)路檢漏系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為高爐水冷爐壁采用密閉軟水冷卻環(huán)路泄漏的檢測(cè)，屬于鐵和鋼的冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外高爐水冷冷卻器日益普遍地采用密閉軟水或純水冷卻環(huán)路。我國(guó)自1984年全國(guó)大中型高爐爐身壽命討論會(huì)以來(lái)，采用密閉軟水冷卻環(huán)路的已投產(chǎn)或即將投產(chǎn)的大、中型高爐(350～3200M3)已超過(guò)10座，高爐采用密閉軟水冷卻環(huán)路的必要性已成為國(guó)內(nèi)煉鐵界的共識(shí)，與敝開(kāi)的工業(yè)水冷卻環(huán)路相比，密閉軟水冷卻環(huán)路的冷卻充分可靠，運(yùn)轉(zhuǎn)能耗較低和水資源損失大幅度減少等優(yōu)點(diǎn)，但目前在檢測(cè)這種環(huán)路的冷卻器破損泄漏上尚存在一定的困難和不便。
現(xiàn)有檢測(cè)高爐密閉軟水冷卻環(huán)路泄漏的檢測(cè)方法為1.整個(gè)環(huán)路的泄漏檢測(cè)高爐密閉軟水冷卻環(huán)路與大氣隔絕，故無(wú)蒸發(fā)損失，在管道接頭和閥門密封嚴(yán)密的情況下，整個(gè)環(huán)路的唯一正常泄漏僅為循環(huán)水泵的軸密封處，在一定的水壓下，其泄漏量在一定時(shí)期內(nèi)基本上保持恒定。為補(bǔ)償環(huán)路內(nèi)軟水溫度升高時(shí)的體積膨脹和提高軟水的欠熱度，密封軟水冷卻環(huán)路中通常設(shè)有充填一定壓力氮?dú)獾呐蛎浌?。設(shè)在膨脹罐上的水位計(jì)既可用于控制補(bǔ)給軟水閥門的啟閉，又可根據(jù)水位的變化進(jìn)程而監(jiān)視整個(gè)環(huán)路的泄漏狀況，正常情況膨脹罐內(nèi)水位降低隨時(shí)間的變化規(guī)律是比較穩(wěn)定的，環(huán)路中出現(xiàn)新的泄漏，水位變化明顯加快。該法只能確定爐內(nèi)冷卻器出現(xiàn)了較大破損泄漏，但無(wú)法測(cè)知那個(gè)冷卻器損壞。
2.冷卻器分支泄漏檢測(cè)要確定破損冷卻器的所在位置，首先要找出那個(gè)分支存在泄漏，現(xiàn)有如下幾種方法①在每個(gè)分支的供水和回水管上裝設(shè)高精度流量計(jì)(如電磁流量計(jì))，可隨時(shí)根據(jù)供水與回水的流量差而監(jiān)視各分支是否出現(xiàn)泄漏，但全爐的分支數(shù)眾多，建設(shè)投資和維護(hù)費(fèi)用巨大。
②關(guān)斷可疑分支前后的供水和回水閥門，使該分支與整個(gè)環(huán)路隔斷，若該分支所連接的冷卻器有泄漏，由于爐內(nèi)煤氣壓力高于隔斷后該分支內(nèi)的水壓，煤氣將通過(guò)破損處進(jìn)入分支內(nèi)，分支內(nèi)的水也將同時(shí)進(jìn)入爐內(nèi)，這樣的進(jìn)氣漏水結(jié)果會(huì)使分支內(nèi)的壓力呈現(xiàn)某種程度的升高。因此，如無(wú)豐富的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際很難判斷隔斷后分支內(nèi)壓力升高，并表明有無(wú)泄漏。
③采用煤氣檢測(cè)儀或電導(dǎo)測(cè)漏儀測(cè)泄漏。此類檢測(cè)儀常設(shè)置在頂部回水管的煤氣捕集器上，通常只用于高爐周邊上各區(qū)冷卻器的泄漏檢測(cè)，若用于檢測(cè)每個(gè)分支則數(shù)量眾多，而使投資和維護(hù)費(fèi)用劇增。這種方法所檢測(cè)的管路仍與整個(gè)環(huán)路連通，因此，若包括膨脹罐內(nèi)充氮壓力在內(nèi)的破損處的水壓高于爐內(nèi)煤氣壓力，就只能通過(guò)破損處向爐內(nèi)漏水，爐內(nèi)煤氣不能進(jìn)入冷卻器內(nèi)。此外即使水壓低于爐內(nèi)煤氣壓力，但要使回水管上的捕氣器內(nèi)積集到儀器敏感的一定煤氣量，也需要較長(zhǎng)的時(shí)間。
④用透明管連接可疑分支的兩端，并使該分支與整個(gè)環(huán)路隔斷，在煤氣通過(guò)破損處進(jìn)入分支內(nèi)的同時(shí)，分支內(nèi)的水也漏入爐內(nèi)，透明管內(nèi)的水位下降，直至穩(wěn)定在冷卻器破損的水平面處。此種方法雖比較直觀而準(zhǔn)確，但分支斷水時(shí)間較長(zhǎng)，有可能擴(kuò)大已有的破損或?qū)е滦碌膿p壞。
3.分支內(nèi)破損冷卻器位置的檢測(cè)目前國(guó)內(nèi)外較常用而簡(jiǎn)便的檢測(cè)分支內(nèi)破損冷卻器位置的方法是用小型的煤氣捕集器，點(diǎn)火試燃捕氣器排放的氣體是否有爆燃聲，來(lái)檢測(cè)冷卻器有否破損。但該法在點(diǎn)火時(shí)由破損冷卻器排放煤氣時(shí)并常有水汽，故點(diǎn)火困難。另當(dāng)分支內(nèi)水壓高于爐內(nèi)煤氣壓力時(shí)，煤氣就不能進(jìn)入捕氣器內(nèi)，只有當(dāng)分支與整個(gè)環(huán)路隔斷時(shí)才能用捕氣器檢測(cè)。
本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)行高爐密閉軟水冷卻環(huán)路泄漏分支的檢測(cè)方法，存在著不能在線檢測(cè)，配備儀表系統(tǒng)較多，檢測(cè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，靈敏度不高，可靠性差等缺點(diǎn)。本發(fā)明采用密閉軟水冷卻環(huán)路的檢漏環(huán)路和密閉無(wú)位頭軟水檢漏環(huán)路。對(duì)高爐密閉軟水冷卻環(huán)路進(jìn)行在線檢漏，其檢漏速度快，靈敏度高。
本

發(fā)明內(nèi)容
為高爐密閉軟水冷卻環(huán)路的檢漏環(huán)路和密閉無(wú)位頭軟水檢漏環(huán)路，包括敝開(kāi)的軟水檢漏環(huán)路和高壓檢漏環(huán)路，可以分別檢測(cè)高爐水冷環(huán)路開(kāi)放性破損泄漏分支和檢測(cè)僅有微細(xì)裂紋的泄漏分支。利用水位計(jì)，高靈敏度流量計(jì)和高靈敏度CO試紙檢測(cè)，確定開(kāi)放性泄漏分支，微細(xì)裂紋泄漏分支，且可以檢測(cè)開(kāi)裂部位。該檢漏環(huán)路可以是單一檢漏環(huán)路對(duì)多個(gè)冷卻環(huán)路分支進(jìn)行檢漏，亦可用固定式或移動(dòng)式巡迴檢漏系統(tǒng)。


圖1的粗黑線部分表示高爐密閉軟水冷卻環(huán)路的檢漏環(huán)路，圖2、圖3的粗黑線部分表示密閉無(wú)位頭軟水檢漏環(huán)路。圖1、圖2、圖3的細(xì)線部分表示高爐密閉軟水冷卻環(huán)路即工作環(huán)路。檢漏環(huán)路和密閉無(wú)位頭軟水檢漏環(huán)路主要包括檢漏環(huán)路循環(huán)水泵(14)，逆止閥(15)、檢漏的高精度流量計(jì)(16)包括電磁流量計(jì)或渦街流量計(jì)分別置于供水和回水的管路系統(tǒng)，檢漏用供水集管(17)和回水集管(20)、敞開(kāi)的軟水槽(13)、來(lái)自高爐冷卻環(huán)路的補(bǔ)給軟水管路(12)、高爐冷卻環(huán)路的檢漏回水冷卻器用二次冷卻水管路(22)、檢漏系統(tǒng)小型冷卻器(21)、來(lái)自高爐冷卻環(huán)路的檢漏水管和閥門(23)、返回高爐冷卻環(huán)路的檢漏水管和閥門(24)、連接高爐冷卻環(huán)路分支的軟管和接頭(18)，小型煤氣捕集器(19)、敞開(kāi)軟水檢漏環(huán)路的回水閥門(25)、排氣閥(26)。
高爐密閉軟水冷卻環(huán)路見(jiàn)圖1、圖2、圖3細(xì)線部分包括軟水站供水管路(7)、軟水槽(6)、軟水補(bǔ)水泵(5)、循環(huán)水泵(4)、膨脹罐(3)、補(bǔ)充氮?dú)馊肟?2)、空氣主冷卻器(1)、供水管路(8)、回水管路(11)、冷卻器的冷卻支管(10)、連接高爐冷卻回路和檢漏回路的三通(9)。
本發(fā)明檢漏為三級(jí)檢漏系統(tǒng)，第一級(jí)檢漏為高爐密閉軟水冷卻環(huán)路設(shè)置充壓氮?dú)馀蛎浌藓退挥?jì)，記錄水位下降速率，當(dāng)這一下降速率有明顯地增加時(shí)，說(shuō)明該系統(tǒng)有較大的泄漏。第二級(jí)檢漏為高爐密閉軟水冷卻環(huán)路的檢漏環(huán)路，利用供水管路和回水管路的兩個(gè)高精度流量計(jì);電磁流量計(jì)、或渦街流量計(jì)，檢測(cè)一個(gè)冷卻器或一個(gè)冷卻支管的進(jìn)出管路的水流量差，其靈敏度測(cè)定相當(dāng)于水冷器出現(xiàn)φ1～2mm鉆孔造成的泄漏量，采用圖1～3中檢漏環(huán)路檢測(cè)。第三級(jí)檢漏為檢漏確定水冷卻器和水冷分支泄漏時(shí)，為進(jìn)一步確定泄漏位置。利用冷卻器破損造成爐內(nèi)煤氣泄漏為煤氣收集器收集，并利用高靈敏度的CO試紙檢測(cè)，通過(guò)點(diǎn)測(cè)可以確定泄漏位置。利用CO試紙代替CO點(diǎn)火法，解決了因煤氣帶水不易點(diǎn)燃的問(wèn)題，從而提高了檢漏效率。
本發(fā)明檢漏的方法1.敞開(kāi)式軟水檢漏環(huán)路檢測(cè)冷卻器分支漏水的方法。
①在擬檢測(cè)的分支兩端，分別用軟管和接頭(18)連接三通閥(9)與檢漏供水集管(17)和檢漏回水管路(20)，在每個(gè)分支均設(shè)置永久性檢漏用連接管道的情況下，則可省略裝拆軟管的工作。若在每個(gè)分支的兩端采用遙控操作的三通閥則可用PLC系統(tǒng)控制，達(dá)到定期依次或有選擇地自動(dòng)檢測(cè)各分支。
②在閥門(23)、(24)關(guān)斷和閥門(25)開(kāi)啟的情況下，把擬檢測(cè)分支兩端的三通閥轉(zhuǎn)換到與敞開(kāi)檢漏環(huán)路相連通的位置。這時(shí)由于檢漏環(huán)路的循環(huán)水泵(14)出口處設(shè)有逆止閥(15)，該分支內(nèi)的水不致排空。
③啟動(dòng)檢漏環(huán)路的循環(huán)泵(14)向該分支供水，用高精度流量計(jì)(16)觀察該分支的供水和回水流量是否有差別，若有流量差，即表明該分支有漏泄，否則無(wú)漏泄。
④當(dāng)用檢漏環(huán)路判定該分支有泄漏時(shí)，就用煤氣捕集器(19)檢查有否積存煤氣，由高靈敏度CO試紙檢知，破損泄漏冷卻器的具體位置。應(yīng)當(dāng)注意的是分支內(nèi)水壓應(yīng)低于煤氣壓力。可適當(dāng)關(guān)小供水集管(17)上向該分支供水的閥，以降低分支內(nèi)水壓。
⑤若判定用檢漏環(huán)路檢測(cè)過(guò)的那個(gè)分支無(wú)漏泄，就用另外兩個(gè)軟管使擬檢測(cè)的另一分支與檢漏環(huán)路相連通，檢漏環(huán)路的循環(huán)水泵就同時(shí)向兩個(gè)分支供水。隨后把前已檢測(cè)完畢的那個(gè)分支兩端的三通閥轉(zhuǎn)換到與高爐密閉冷卻環(huán)路相連通的位置。于是就開(kāi)始了第二個(gè)分支的檢測(cè)。
2.高壓測(cè)漏環(huán)路檢測(cè)具有微細(xì)裂紋的泄漏分支方法①關(guān)閉閥門(25)，開(kāi)啟閥門(23)、(24)，來(lái)自高爐密閉冷卻環(huán)路的高壓軟水就通過(guò)下方的流量計(jì)(16)進(jìn)入檢漏供水集水管(17)，流過(guò)擬檢測(cè)的冷卻器分支后，進(jìn)入檢漏回水集管(20)再通過(guò)上方的流量計(jì)(16)而返回到回水冷卻系統(tǒng)，也是根據(jù)供水與回水的流量差，判定該分支是否有漏泄。
②判定某一分支存在泄漏后，用透明管連接該分支的兩端，并把該分支與高爐冷卻環(huán)路隔斷。
③為使破損冷卻器的微細(xì)裂紋保持張開(kāi)，需在該分支上再加一個(gè)專用的便攜式小型充氮容器(圖1中未標(biāo)出)，以提高隔斷后該分支內(nèi)的水壓(分支內(nèi)水壓只宜稍高于爐內(nèi)煤氣壓力，以免擴(kuò)大裂紋和分支內(nèi)水大量漏入爐內(nèi)甚至排空)。
④按透明管內(nèi)水位降低的穩(wěn)定值而判斷破損所在位置。
3.密閉無(wú)位頭軟水檢漏環(huán)路的檢漏方法為克服冷卻水管內(nèi)的位頭和流動(dòng)阻力在圖1的基礎(chǔ)上把敞開(kāi)的軟水槽(13)改為充滿軟水或僅在槽頂有少量空氣的密閉式軟水槽如圖2，這樣高爐高度上某處冷卻水管內(nèi)的壓力，僅為循環(huán)水泵(14)克服到達(dá)該處的流動(dòng)阻力后剩余的靜壓，冷卻水管內(nèi)的壓力更易低于爐內(nèi)煤氣壓力，從而便于爐內(nèi)煤氣進(jìn)入冷卻水管。在設(shè)備結(jié)構(gòu)上除把軟水槽(13)改成密閉式之外，在該槽頂部設(shè)一個(gè)排氣閥(26)。在檢測(cè)時(shí)操作順序，需作如下改變①在排氣閥(26)開(kāi)啟的情況下，啟動(dòng)循環(huán)水泵(14)后，高爐冷卻環(huán)路通過(guò)(12)向軟水槽(13)補(bǔ)水，槽頂?shù)目諝馔ㄟ^(guò)排氣閥排出。
②待排氣閥(26)排出的水不帶氣泡時(shí)，先關(guān)斷補(bǔ)給軟水管(12)的閥門，再關(guān)閉排氣閥(26)，此時(shí)泄漏檢測(cè)環(huán)路就處于密閉無(wú)位頭運(yùn)行狀態(tài)。
若擬采取軟水槽(13)頂部尚存部分空氣的運(yùn)行方式，則密閉的軟水槽(13)設(shè)置在泄漏檢測(cè)環(huán)路的最高處，如圖3所示。
本發(fā)明設(shè)置專用的檢漏環(huán)路系統(tǒng)，包括檢漏環(huán)路循環(huán)水泵，逆止閥、高精度流量計(jì)，設(shè)置在檢漏環(huán)路的供水和回水管路，檢漏供水集管和回水集管，敞開(kāi)或密閉的軟水槽和排氣閥，來(lái)自高爐環(huán)路補(bǔ)給軟水管路。連接高爐冷卻環(huán)路檢漏供水和返回水管路，高爐冷卻環(huán)路分支與檢漏環(huán)路連接管路，用高靈敏度CO試紙檢漏冷卻分支泄漏。敞開(kāi)的軟水檢漏環(huán)路檢漏方法，關(guān)閉閥門(23)、(24)，啟動(dòng)閥門(25)，再開(kāi)動(dòng)檢漏環(huán)路循環(huán)水泵(14)，利用高靈敏度CO試紙?jiān)诿簹馐詹善魈帣z測(cè)。
本發(fā)明高壓檢漏環(huán)路檢漏方法，關(guān)閉閥門(25)，開(kāi)啟閥門(23)、(24)，來(lái)自高爐密閉冷卻環(huán)路的軟水引入檢漏環(huán)路流量計(jì)(16)測(cè)定供水和返回水路流量差進(jìn)行檢漏。
本發(fā)明密閉無(wú)位頭軟水檢漏環(huán)路將敞開(kāi)的軟水槽改為密閉式軟水槽(13)，槽的頂部設(shè)置排氣閥(26)，檢漏時(shí)打開(kāi)排氣閥，啟動(dòng)檢漏環(huán)路循環(huán)水泵(14)，通過(guò)管路(12)向軟水槽補(bǔ)水，待水充滿軟水槽再關(guān)閉排氣閥，使檢漏回路處于密閉無(wú)位頭軟水檢漏環(huán)路運(yùn)行狀態(tài)。其檢漏方法與敞開(kāi)式軟水槽檢漏環(huán)路的方法相同。
本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)自備低壓小水流量的輔助冷卻系統(tǒng)構(gòu)成檢漏環(huán)路，在檢漏一個(gè)冷卻支管或冷卻器，被檢漏的冷卻器不斷水，屬于在線檢漏的環(huán)路系統(tǒng)，不影響高爐的水冷壁的壽命和正常生產(chǎn)。且保證出現(xiàn)冷卻器的破損時(shí)，CO煤氣易于從泄漏處排出，便于用CO試紙檢漏確定泄漏位置。本發(fā)明使用CO試紙靈敏度高，且有顯色反應(yīng)易于檢漏。水冷器出現(xiàn)φ2mm的破損，泄漏氣體中CO+H2含量超過(guò)20%，約30-40秒就會(huì)顯色。本發(fā)明僅需少量高精度的流量計(jì)及一個(gè)循環(huán)水泵及其管路和閥門，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行靈活，檢漏靈敏。
這個(gè)完整的檢漏系統(tǒng)和方法包括了三級(jí)檢漏即1.用冷卻環(huán)路上的水位計(jì)示出水位下降速率，判斷全系統(tǒng)是否有泄漏;
2.用支管上下的高精度流量計(jì)判定某一支管是否有泄漏;
3.用支管上的煤氣捕集器捕集煤氣并用高靈敏度CO試紙判定有CO自冷卻器外漏，從而判定某一個(gè)冷卻器的泄漏。
本發(fā)明可為固定式檢漏環(huán)路和巡迴式檢漏環(huán)路(車載式)，因此，儀表工作環(huán)境好，易于維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)。
權(quán)利要求
1.高爐密閉軟水冷卻環(huán)路檢漏系統(tǒng)和方法，整個(gè)水冷環(huán)路設(shè)置充壓氮?dú)馀蛎浌藓退挥?jì)，對(duì)冷卻器分支環(huán)路設(shè)置高精度流量計(jì)，煤氣捕集器，其特征在于設(shè)置專用的檢漏環(huán)路系統(tǒng)，包括檢漏環(huán)路循環(huán)水泵，逆止閥、高精度流量計(jì)設(shè)置在檢漏環(huán)路的供水和回水管路，檢漏供水集管和回水集管，敞開(kāi)或密閉的軟水槽、排氣閥、來(lái)自高爐環(huán)路補(bǔ)給軟水管路，連接高爐冷卻環(huán)路檢漏供水和返回水管路，高爐冷卻環(huán)路分支與檢漏環(huán)路連接管路，用高靈敏度CO試紙檢漏冷卻分支泄漏。敞開(kāi)的軟水檢漏環(huán)路檢漏方法，關(guān)閉閥門(23)，(24)啟動(dòng)閥門(25)，再開(kāi)動(dòng)檢漏環(huán)水泵(14)，利用高精度流量計(jì)(16)觀察流量差別來(lái)檢漏冷卻分支，利用高靈敏度CO試紙?jiān)诿簹馐占魈帣z測(cè)。高壓檢漏環(huán)路的檢漏方法，關(guān)閉閥門(25)、開(kāi)啟閥門(23)、(24)，來(lái)自高爐密閉冷卻環(huán)路的軟水引入檢漏環(huán)路流量計(jì)(16)，測(cè)定供水和返回水路流量差進(jìn)行檢漏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1高爐密閉軟水冷卻環(huán)路檢漏環(huán)路和方法，其特征在于設(shè)置密閉式軟水槽，槽的頂部設(shè)置排氣閥(26)，檢漏時(shí)打開(kāi)排氣閥，啟動(dòng)檢漏環(huán)路循環(huán)水泵(14)，通過(guò)管路(12)向軟水槽補(bǔ)水，待水充滿軟水槽，再關(guān)閉排氣閥，處于密閉無(wú)位頭軟水檢漏環(huán)路運(yùn)行狀態(tài)。
全文摘要
在分析現(xiàn)行幾種高爐密閉軟水冷卻環(huán)路檢漏技術(shù)存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，本發(fā)明采用敞開(kāi)的軟水檢漏環(huán)路，使用爐殼外部的檢漏專用冷卻系統(tǒng)和冷卻器連接管上的小型煤氣捕集器及高靈敏度CO試紙，可較方便和直觀地判斷高爐密閉軟水冷卻環(huán)路上各冷卻器分支的開(kāi)放性泄漏和查明冷卻器破損所在的位置高度。用高壓和無(wú)位頭檢漏環(huán)路檢測(cè)具有微細(xì)裂紋的泄漏。本發(fā)明在線檢漏、不停水、不影響正常生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行靈活，檢漏靈敏，檢漏專用冷卻系統(tǒng)也可做成車載式的。
文檔編號(hào)G01M3/20GK1083211SQ92109780
公開(kāi)日1994年3月2日 申請(qǐng)日期1992年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月28日
發(fā)明者戴杰, 劉述臨, 顧飛, 姚家瑜 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)