基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法
专利汇可以提供基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且基于最大温差的 高炉 冷却 水 系统变 阀 优化运行与选 泵 方法，属于工业节能减排技术领域。本 发明 根据 钢 厂高炉炉缸、 风 口、炉腹、炉腰、炉身各部位冷却水进出水最大允许温差，确定各部位冷却水最小需要流量。在各部位冷却水支路出水管上设置调节阀 门 ，针对循环冷却水系统水泵运行台数不变、水泵运行台数优化减少和重新优选水泵三种方案，各支路通过最小需要流量，以各支路阀门阻 力 系数为未知量，联立各支路 能量 平衡方程和系统水泵流量?扬程性能方程，求解各支路阀门阻力系数、系统水泵运行参数和系统能耗，并与系统原运行方案比较，在高炉安全可靠前提下，实现循环冷却水系统变阀优化运行和优选水泵，优选水泵变阀优化运行方案节能效果最为显著。，下面是基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法专利的具体信息内容。
1.基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法，其特征是，包括以下步骤：
A.高炉循环冷却水系统原运行方案参数确定；
设高炉共有m个部位需要供水冷却，所有支路出口通大气，第i支路出口与水泵进水侧凉水池水面高差为Hst i(m)，体积流量为Qi(m3/s)，(i＝1，2，…，m)，设高炉循环冷却水系统有2级水泵串联，第1级供水泵扬程为H1，第2级增压泵扬程为H2，第1级水泵直接向高炉供水压力要求较低的n个部位支路供水；第1级水泵与第2级水泵串联向高炉供水压力要求较高的m-n个部位支路供水；
B.高炉各部位热负荷确定；
C.高炉各部位冷却水最小需要流量计算；
D.在高炉各部位冷却水支路出水管上设置调节阀门，调节阀门后直接通大气，调节阀门能够调节各支路的冷却水流量和系统水泵工况，并能够保证高炉冷却水壁腔内水压为正压；
E.根据高炉各部位的工作环境要求，确定冷却水壁腔内水压要求；
F.循环冷却水系统水泵运行台数不变的变阀优化运行方案；
G.循环冷却水系统水泵运行台数优化减少的变阀优化运行方案；
H.根据高炉各部位冷却水最小需要流量，重新选择循环冷却水系统水泵；
I.循环冷却水系统重新优化选泵后的变阀优化运行方案；
J.比较分析循环冷却水系统原运行方案、以及步骤F、G、I循环冷却水系统运行方案共计四种运行方案的能耗；
K.高炉各部位冷却水支路出水管调节阀门开度调节。
2.根据权利要求1所述的基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法，其特征是，步骤A所述高炉循环冷却水系统原运行方案参数确定方法为：
对确定的循环冷却水系统和系统中水泵运行台数与方式，联立高炉所有部位冷却水支路的水力平衡方程和供水泵流量-扬程曲线、增压泵流量-扬程曲线，求解各冷却水支路的流量、压力和水泵流量，进而计算整个循环冷却水系统的能耗；
所述高炉循环冷却水系统各管段和冷却水支路阻力系数已知，联立各支路从凉水池、经水泵、被冷却部位，到支路出口通大气的能量平衡方程，即需要扬程曲线方程和水泵性能曲线方程组(1)共m+2个方程，求解出系统各冷却水支路的流量Qi(i＝1，2，…，m)和第1级与第2级水泵扬程，并进而计算确定水泵流量、功率和效率；
式中，后两式分别为供水泵流量-扬程性能曲线和增压泵流量-扬程性能曲线； 为系统供水泵总流量；k1为供水泵运行台数； 为系统第n+1至第m个部位增压泵总流量；
k2为增压泵运行台数。
3.根据权利要求1所述的基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法，其特征是，步骤B所述高炉各部位热负荷确定方法为：
高炉炉壳表面不喷水时，炉壳散失的热量与循环冷却水带走的热量相比很小，忽略不计，高炉各部位热负荷等于冷却水带走的热流量，即：
Gi＝CmiΔti (2)
式中：下标“i”表示高炉第i冷却部位；C为冷却水的比热容，J/(kg·℃)，常压下水的比热容为4200J/(kg·℃)；m为冷却水的质量流量，kg/s，冷却水体积流量为Q＝m/ρ，ρ为水体
3
密度，kg/m；Δt为冷却水的进出水温差，℃，m和Δt可以现场测得。
4.根据权利要求1所述的基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法，其特征是，步骤C所述高炉各部位冷却水最小需要流量计算方法为：
根据相关设计手册，高炉各部位冷却水最大允许进出水温差如表1所示：
表1 高炉各部位冷却水最大允许进出水温差
对高炉某一部位，冷却水进出水温差达到最大允许进出水温差时，该部位冷却水支路流量为最小需要流量；高炉各部位冷却水支路最小需要流量为：
5.根据权利要求1所述的基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法，其特征是，步骤E所述根据高炉各部位工作环境要求，确定冷却水壁腔内水压要求；通过选择供水泵和增压泵扬程，控制冷却水壁腔内水压最大值满足要求；冷却水壁腔内最低水压不能为负压。
6.根据权利要求1所述的基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法，其特征是，步骤F所述循环冷却水系统水泵运行台数不变的变阀优化运行方案为：
对步骤D所述冷却水各支路出口设置调节阀门的高炉循环冷却水系统，按照各部位冷却水支路通过最小需要流量Qi min(m3/s)，(i＝1，2，…，m)的要求，以各支路阻力系数Si′(i＝1，2，…，m)为未知量，各支路阻力系数包括出水管调节阀门阻力系数，建立各支路从凉水池、经水泵、高炉冷却部位到出水管调节阀门、通大气出口的能量平衡方程，即需要扬程曲线方程，联立水泵性能曲线方程：
式中，Q1min,Q2min,…Qm min分别为各支路最小需要流量，为已知量，m3/s，k1为供水泵运行台数；k2为增压泵运行台数；
求解方程组(4)，求得循环冷却水系统为获得各支路最小需要流量时各支路需要的阻力系数Si′(i＝1，2，…，m)；用求解出的各支路阻力系数Si′分别减去支路原阻力系数Si，支路原阻力系数Si不包括出水管调节阀门阻力，即得到各支路出水管调节阀门所需要的阻力系数ΔSi(i＝1，2，…，m)；
求得各支路出水管调节阀门所需要的阻力系数ΔSi(i＝1，2，…，m)后，校核各部位冷却壁腔内冷却水工作压力应该在允许范围内，即：各支路出水管调节阀门前冷却壁腔的压力满足
如果第k部位冷却水支路出水管调节阀门前压力小于最小要求压力HPi min，压力不能满足要求，则应该首先确定该部位冷却水出水管调节阀门阻力系数，使该阀前压力等于最小要求压力，即：
则，第k支路阻力系数为
通过调整第k支路出水管调节阀门阻力，改变第k支路冷却水流量为Qk(Qk≥Qk min)，即将方程组(4)中的Qk min改变为Qk，看作未知量，将式(7)代入方程组(4)中的第k式，求解方程组(4)，可以得到Si′(i＝1，2，…，k-1，k+1，…，m)和Qk，用式(6)计算出ΔSk，再校核其他支路冷却水壁腔压力，直至全部满足要求；最后，计算确定系统中供水泵、增压泵的运行扬程，并进而求得供水泵、增压泵、上塔泵的所有运行参数及系统能耗。
7.根据权利要求1所述的基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法，其特征是，步骤G所述循环冷却水系统水泵运行台数优化减少的变阀优化运行方案为：
高炉循环冷却水系统按最不利支路供水要求设计，未考虑变阀优化运行，系统总体供水冷却能力有较大富余；如果系统冷却水各支路出口设置调节阀门，则通过计算分析，系统实施基于最大允许进出水温差的变阀优化运行，由于高炉各部位冷却水支路流量和系统总流量减小，在保证供水流量和压力的前提下，优化减少供水泵、增压泵和上塔泵的开机台数，减小各支路出水管调节阀门所需要的阻力，达到降低能耗的目的；
对步骤D所述冷却水各支路出口设置调节阀门的高炉循环冷却水系统，按照各部位冷却水支路通过最小需要流量Qi min(m3/s)，(i＝1，2，…，m)的要求，以各支路阻力系数Si′(i＝1，2，…，m)为未知量，各支路阻力系数包括出水管调节阀门阻力系数，建立各支路从凉水池、经水泵、高炉冷却部位到出水管调节阀门、通大气出口的能量平衡方程，即需要扬程曲线方程，联立水泵性能曲线方程，得方程组(8)，其中，供水泵运行台数和增压泵运行台数分别采用优化减少后的运行台数k1′，k2′；
求解方程组(8)，得高炉循环冷却水系统供水泵、增压泵运行台数优化后各部位冷却水支路阻力系数和供水泵、增压泵扬程；计算各部位冷却水支路出水管调节阀门阻力系数，优化减少上塔泵运行台数，计算供水泵和增压泵的流量、功率和效率、上塔泵的流量、扬程、功率和效率以及循环冷却水系统总能耗，并与循环冷却水系统原运行方案即未实施变阀优化运行方案的能耗比较。
8.根据权利要求1所述的基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法，其特征是，步骤H所述根据高炉各部位冷却水最小需要流量，重新优化选择循环冷却水系统水泵的方法为：
用式(9)按各部位冷却水支路出水管未设置调节阀门或调节阀门阻力为0、通过最小需要流量，计算各支路需要扬程：
H需i＝Hst i+Fi(Q1min,Q2min,…Qm min，Si)；i＝1,2,…,m (9)
按前n个供水支路中的最大需要扬程MAX H需i(i＝1，2，…，n)和所有m个供水支路流量之和，重新优化选择供水泵，要求供水泵在高效区运行；设重新选择的供水泵扬程为H1；按后m-n个供水支路中的最大需要扬程减去供水泵扬程MAX H需i(i＝n+1，n+2，…，m)-H1n重新选择增压泵扬程H2n，要求增压泵在高效区运行；按循环冷却水系统最小需要流量重新选择上塔泵，要求上塔泵在高效区运行。
9.根据权利要求1所述的基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法，其特征是，步骤I所述循环冷却水系统重新选泵后的变阀优化运行方案为：
对步骤D所述冷却水各支路出口设置调节阀门的高炉循环冷却水系统，按照各部位冷却水支路通过最小需要流量Qi min(m3/s)，(i＝1，2，…，m)的要求，以各支路阻力系数Si′(i＝1，2，…，m)为未知量，各支路阻力系数包括出水管调节阀门阻力系数，建立各支路从凉水池、经水泵、高炉冷却部位到出水管调节阀门、通大气出口的能量平衡方程，即需要扬程曲线方程，联立水泵性能曲线方程，得方程组(10)，其中，采用重新选择的供水泵和增压泵流量-扬程性能曲线及设计运行台数，求解方程组(10)，确定循环冷却水系统重新选泵后为获得各支路最小需要流量时各支路阻力系数Si′(i＝1，2，…，m)和供水泵、增压泵扬程，用求解出的各支路阻力系数分别减去支路原阻力系数Si，即得到所需要的各支路出水管调节阀门阻力系数ΔSi(i＝1，2，…，m)，并校核调整，保证各部位冷却水压力满足要求；
计算确定重新选择后的供水泵和增压泵流量、功率和效率，上塔泵流量、扬程、功率和效率，计算重新选泵后的高炉循环冷却水系统的能耗。
10.根据权利要求1所述的基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法，其特征是，步骤K所述高炉各部位冷却水支路出水管调节阀门开度调节方法为：
原系统水泵运行台数不变的变阀优化运行、原系统水泵运行台数优化减少的变阀优化运行和系统重新优化选泵后的变阀优化运行三种方案，按照各自要求的阀门阻力系数，对照阀门开度-阻力曲线，调节阀门开度，达到循环冷却水系统变阀优化运行和基于变阀优化运行优化选泵的目的。
基于最大温差的高炉冷却水系统变阀优化运行与选泵方法
技术领域
背景技术
发明内容
密度，kg/m；Δt为冷却水的进出水温差，℃。m和Δt可以现场测得。
附图说明
具体实施方式
DFNL-1200T，采用自溢式冷却方式，风机配套功率均为30kW，额定风量分别为1000m /h、
1200m3/h。系统配有供水泵三台，型号为SLOW350-520IB，并联连接，系统运行时两用一备，同时并联一台柴油消防泵，型号为XBC-SLOW350-440。供水泵单泵设计参数：流量1792m3/h，扬程63m，转速1480r/min。供水泵配套YKK4506-4型电机，额定功率400kW，额定电流28.72A，功率因素0.86，额定转速1483r/min。设置风口增压泵两台，型号为SLOW200-410，并联连接，一台运行，一台备用。风口增压泵单泵设计参数：流量790m3/h，扬程34m，转速1480r/min。风口增压泵配套Y315-4型电机，额定功率110kW，额定电流201A，功率因素0.89，额定转速
1480r/min。上塔泵三台，型号为SLOW350-380I，并联连接，两台运行，一台备用。上塔泵单泵设计参数：流量1733m3/h，扬程32m，转速1480r/min。上塔泵配套YKK4501-4型电机，额定功率200kW，额定电流15.1A，功率因素0.81，额定转速1483r/min。系统配套热水池。
8m，风口送水高度11.5m，炉腹送水高度12.5m，炉腰送水高度13.5m，炉身送水高度18.5m。
0.59825m3/s，扬程为25.06m，效率为78.43％。循环冷却水系统运行年总耗电量为
11965993kW·h，求解的结果与实测值一致。
泵的流量为0.086m/s，扬程为57.27m，效率为60.59％。单台上塔泵的流量为0.2595m /s，扬程为42.99m，效率为59.50％。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
-
3 电子膨胀阀
-
4 热熔胶喷射阀
-
8 针阀
-
10 电动针阀式热流道系统
