冶金供水系统电力保障措施及其应用.pdf

Vo 1 3 5 No 1 J a 2 01 6 冶金能源 ENERGY FOR METALL URGI CAL I NDUS TRY 5 5 冶金供水系统 电力保障措施及其应用 吴 雪 张义才 陈阳春 盛 国峰 ( 山东钢铁集团有限公司莱芜分公 司) 摘要工业供水系统是钢铁冶炼过程中动力保障的重要环节，其连续性和稳定性是冶炼安 全的重要保障。在实际生产中，供水系统存在着突然断电、全站失电等风险，直接影响冶炼 生产的安全。文章介绍了某钢铁企业供水厂为了应对供水系统失电的紧急情况，应用柴油机 泵等一系列技术手段 ，解决了这一问题，并取得了较好效果。 关键词供水系统失电柴油水泵黑启动 El e c t r i c po we r g u a r a nt e e s t ud y a nd a p pl i c a t i o n o f t he me t a l l u r g i c a l wa t e r s up pl y s y s t e m W u Xu e Zh a n g Yi c a i Ch e n Ya ng c h u n S h e n g Gu o f e n g ( L a i w u S t e e l G r o u p o f S h a n d o n g S t e e l G r o u p ) Ab s t r a c t I n d u s t r i al wa t e r s u p p l y s y s t e m i s a n i mp o r t a n t p a r t i n t h e p r o c e s s o f s t e e l s me l t i n g ，i t s c o n - t i n u i t y a n d s t a b i l i t y i s a l s o t h e i mp o r t a n t g u a r a n t e e o f s me l t i n g s a f e t y I n a c t u a l p r o d u c t i o n ，t h e wa t e r s u p p l y s y s t e m h a s t h e r i s k o f s u d d e n p o w e r l o s s ，e l e c t ri c i t y b r e a ku p o f t h e wh o l e s t a t i o n e t c ，w h i c h d i r e c t l y a ff e c t t h e s afe t y o f s me l t i n g p r o d u c t i o n T h e a r t i c l e ma i n l y i n t r o d u c e d a s e r i e s o f me tho d s s u c h a s d i e s e l p u mp u s e d t o s o v e t h e a b o v e p r o b l e ms a p p l i e d i n a n i n d u s t ria l w a t e r p l a n t ，a n d t h e me t h o d s we r e p r o v e d e ff e c t i v e Ke y wo r d s w a t e r s u p p l y s y s t e m l o s s o f p o w e r d i e s e l p u mp b l a c ks t a r t 工业供水系统是钢铁企业动力保障的重要环 节 ，工业水主要用 于高炉 、转 炉、轧材 、风机 、 发电等重要设备的冷却，均衡、稳定的动力供应 是冶炼生产安全的重要保障。 山东某大型钢铁企业拥有一座工业水处理厂 型钢水厂，该水厂于2 0 0 4年正式投入运行，日 处理规模达到 9万 一1 0万 t ，是整个钢企热线生 产的重要水力供应单位。由于远离冶金区域， 水 厂配 电系统设置的 2个 1 0 k V配电室 电源均来 自 于同一个 3 5 k V配电室，一旦该配电室出现设备 故障或其上级电源出现事故，将会造成水厂供水 系统全站失电，直接影响整个供水系统的安全， 收稿 13 期 ： 2 0 1 5 0 8 2 1 吴雪( 1 9 8 7一 ) ， 助工 ； 2 7 1 1 0 4山东省莱芜市。 进而对冶炼生产各工序构成严重威胁。 1 背景介绍 水厂 目前配套有两座泵房 ，两个泵房的电源 分别为 1 号、2 号配电室，其中 1 号配电室电源 有 2路 ，分别来 自上级 3 5 k V石灰窑配 电室 I 、I I 段的水力 I 线 、水力 I I 线，2号配电室属于 2 0 1 0 年新投运系统，其中一路电源来 自于石灰窑配电 室的 1 0 k V水力 I 线，另一路电源备用。 在水厂实际运行过程中，由于 3 5 k V石灰窑 配电室设备改造、清扫等原因，多次出现水力 I 线、I I 线同时计划性停电的情况。虽然供水系统 在计划性短时间系统失 电状态下 ，水厂通过提前 采取运行调节方式，不会对冶炼生产造成影响， 但也充分暴露了该供水系统在电力保障方面的 5 6 冶 金能 源 ENERGY F OR METALLURGI CAL I NDUS TRY V o l _ 3 5 No 1 J a n 2 01 6 “ 短板” 。如果在非计划性 的设备事故或上 级电 源故障状态下，型钢水厂全站失电状态的持续时 间将变的极不确定，一旦超出冶炼各用水系统的 自保能力，将会造成严重的设备安全事故和极大 的经济损失。 2 电力保障措施 通过系统分析型钢水厂在供配电方面存在的 问题，进一步提高供水系统的安全性和稳定性， 该水厂通过以下几个措施解决了供水系统失电状 态下的供水问题。 2 1 黑启动应对失电状态 在电力 系统 中所谓 黑启动 J ，是指整 个系 统因故障停运后系统全部停电，处于全 “ 黑” 状态， 不依赖其他手段帮助，通过系统中具有 自 启动能力 的发电机组启动无 自启动能力的发电机 组 ，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统 的恢复。 为提高失电状态下的水厂应急供水能力，型 钢水厂探索研究在供水系统中实施黑启动，在 2 号泵房安装了一套 5 6 0 k W应急柴油机组 ，当 型钢水厂全站失电时，开启柴油机泵 向供水管 网 供水，实现供水系统的无间断运行。 柴油水泵机组是一种直接用大功率柴油机驱 动 ，在遭遇供水系统全站失 电情况下 ，能够在较 短时间内自动启动实现供水的机电一体化工业应 急设备 。柴油机泵组 与微 电子技 术 、计算 机技 术、机械技术等相互集合成为型钢水厂供水保障 的最终手段，具有自动启动、自动充电、自动报 警 、自动预热等特点 。 正常状态下 ，柴油水泵机组备用 ，当因特殊 原因造成系统失电，其他水泵无法正常启动时， 柴油水泵机组可根据电信号或者管网压力变化信 号 自 动启动，并在 1 5 s 内实现满负荷运行，向管 网供水。 2 2 延长供水系统调蓄时间 调蓄时间主要是指在供水系统失电状态下， 供水系统通过自有水池调蓄能力所能保障生产用 水的最大时间，该钢企冶炼生产要求各用水系统 调蓄时间不少于 2 h ，这也是 计划性全站停 电检 修所允许的最大时间。型钢水厂供水系统的调蓄 时间主要通过型钢区高位水池来实现。型钢高位 水池直接连接到供水管网中，起到调节供水系统 水量和水压的作用 j ，水池容积 1 0 0 0 0 m 。 ，日常 运行保持 6 0 以上库容，失电状态下可以满足 3 h左右的用水需求 ；同时通过水位监测 、水位 报警等手段能够避免水池水位过高造成溢流 4 J ， 减少水资源浪费。 为了提高供水系统失电状态下的供水保障能 力 ，延长调蓄时间 ，型钢水厂对保安水供水管道 进行改造。保安水系统是直接供高炉和加热炉等 重要冶炼设备的独立供水系统，日常由高位水池 补水，具 有 独 立 的 保 安 水 池，水 池 容 积 1 0 0 0 0 m ，日常运行保持 8 0 以上库容 ，而保安 水保障系统与型钢水厂同时失 电的概率极低 ，为 充分利用保安水池的蓄水能力，将保安水管道与 高位水池进水直接连接，保证了型钢水厂失电状 态下对保安水池的利用，通过这一改造，可以增 加供水调蓄时间 4 h左右。 2 3 完善型钢水厂第二电源 型钢水厂之前全站失电的主要原因是 2个配 电室的电源均来 自于石灰窑配 电室 ，虽然是不同 母线段的出线，但在母线设备、上级电源失电等 特殊情况 下 ，仍然会造 成型钢水 厂全站失 电状 态 ，这主要是由型钢水厂的电源构成太单一造成 的。 型钢水厂通过增加建设第二电源解决了电源 单一的问题。基于2号配电室只有一路电源，另 一 路备用电源没有敷设的现状，为 2 号配电室敷 设建设第二 电源 ，并且电源来 自于 3 5 k V烧结配 电室。由于烧结配电室和石灰窑配电室的上级电 源来 自于不 同的 1 1 0 k V配 电室 ，该 电缆敷设完 成后 ，型钢水厂全站失电的可能性大大降低 ，在 一 般情况下很难造成型钢水厂全站失电状态，大 幅提高了供水系统的安全性和稳定性。 3 应用效果 通过在型钢水厂实施 以上技术手段 ，充分挖 掘型钢水厂供水系统现有供水能力，提高了供水 系统应对全站失电等极端事故状态水平，保障了 供水系统的安全、连续、稳定，为冶炼生产提供 了坚实的动力保障。 某年夏天，因遭遇极端恶劣天气 ，作为型钢 水厂上一级电源的石灰窑配电室发生雷击事故， Vo 1 3 5 No 1 J a n 2 0 1 6 冶 金 能 源 E NER GY F O R ME T AL L URGI C AL I NDU S T RY 5 7 造成设备大面积损坏，型钢水厂两路 1 0 k V电源 全部失电 ，系统恢复供电时间难以确定 ，热线生 产面临大面积休风、停产的威胁。紧急情况下， 型钢水厂立即启动应急预案，通过调整运行方式 解决水源 问题 ，并立 即启用 刚刚投运 的柴 油机 泵，在电气系统抢修的 8 h内，保证了型钢水厂 的正常供水 ，避免了由于供水 中断对热线生产可 能造成的严重影响。 4结论 冶炼生产离不开稳定安全的动力供应，型钢 水厂通过加装柴油机泵等一系列技术手段，有效 地提高了供水系统的调蓄时间，降低了供水系统 经常遭遇的全站失电状态对冶炼生产的影响 ，提 高了供水系统的安全性和稳定性。这一系列措施 也经过多次 实践验证 ，具有 良好 的实际应 用效 果 ，在冶金供水 系统 中具有一 定 的推广应用 价 值 。 参考文献 1 刘栋，孙英云基于社会效益最大化的黑启动电 源规划 J 电力系统 自动化，2 0 0 9 ，3 3 ( 1 2 ) ： 1 721 2 马志华，南卫，李岚 C P R I O 0 0核电机组重要 厂用水泵功率变化对应急柴油发电机负荷影响分析 J 给水排水 ，2 0 1 1 ，3 7( 4 ) ：5 8 6 1 3 黄文婷，周宇，陈思等 山地城市给水系统的 低碳化规划构想 J 给水排水，2 0 1 4 ，( s 1 ) ：3 3 3 6 4 王德明，龙腾锐，丁德渝等 某钢铁集团动力厂节 水整改与节能 J 冶金能源 ，2 0 1 0 ，2 9( 4 ) ：5 1 5 4 万雪编辑 ( 上接 第4 7页) ( 3 )为维修及操作人员提供了完善的操作 标准，使操作更加规范化。 2 2 标准化的建立 ( 1 )气量调节阀的操作方法：观察轴封信 号管 ，直到有微 冒蒸汽为止 ，将此 阀门调整的开 度始终保持在微开的状态。 ( 2 )射水器定期拆 检 ，每两个 月彻底拆 检 一 次，保证内部弹簧阀垫处于优良工作状态。 ( 3 )射水器 吸 口防护笼 的清 洗制 定 标 准 ： 定期用高压水清洗防护笼 ，2个月清洗一次。 3 结论 结合 Q FW2 52型汽轮发 电机组生产 实 际，系统地分析了造成蒸汽浪费的原因，从设备 和工艺两个方面实施了改进措施，将蒸汽单耗从 以前的 3 8 5 k g k Wh降低为 3 7 5 k g k Wh ，达到 了降低蒸汽发 电单耗的 目标 ，取得了经济效益和 技术进步 的管理提升 ；同时制定 了 2 5 MW 发 电 机组气量调节阀操作标准 ，为其他使用该机组的 兄弟单位提供了运行参考。 参考文献 1 张立宏，蔡九菊 钢铁企业蒸汽系统的现状分析及 改进措施 J 冶金能源， 2 0 0 6 ， 2 5 ( 5 )： 71 0 2 王绍艳，袁绍华等编 工业汽轮机技术问答 M 北京：化学工业出版社 ，2 0 0 9 3 邬建明，贾庆华，负海飞等 3 5 M W汽轮发电机组 调速系统改造 的实践 J 冶金能 源，2 0 1 4，3 3 ( 5 ) ：1 8 ，4 6 4 王秉栓 工业锅炉设计手册 M 北京 ： 机械工业 出版社，1 9 9 6 5 钱颂文 换热器设计手册 M 北京：化学工业 出版社，1 9 8 2 6 张颖，桂其林，王晓明宝钢低温余热利用现状 及前景分析 J 冶金能源 ，2 0 1 5 ，3 4( 1 ) ：5 8 6 16 4 7 G B T 1 2 1 4 51 9 8 9 火力发电机组及蒸汽动力设备 水汽质量标准 s 8 王蒲伟，段捷，孙轶等 汽轮机轴封抽气器的 优化设计 c 青岛：中国动力工程学会透平专业 委员会2 0 1 3年学术研讨会S 0 1汽轮机论文集， 2 01 3 万雪编辑