本发明属于高炉炉顶无料钟装料设备水冷技术领域，特别涉及一种高炉气密箱水冷装置。适用于炉顶压力在0-0.30mpa，冷却水量在8-30m3/h的任何容积高炉炉顶无料钟装料设备气密箱的水冷装置。
背景技术：
气密箱是无料钟炉顶装料设备的核心部件，其功能是驱动并控制布料溜槽绕高炉中心线的旋转和倾动，精准完成高炉不同的布料运动。
气密箱位于高炉炉顶钢圈附近区域，该区域高温(200℃-250℃)、有尘。通常采用微正压氮气密封降低灰尘对气密箱内机械传动的影响；采用水冷却气密箱方式确保气密箱内部维持在30℃-40℃工作正常温度。气密箱的冷却水量为8-15m3/h，氮气流量为100-500m3/h。气密箱结构中冷却水路为槽式结构，非密闭体系，也即冷却水路与高炉炉喉内高炉煤气、密封用氮气等空间上相互连通，因此通常气密箱冷却水出口后的水冷管路系统中设置一个水封结构，避免高炉炉内气体外溢，带来极大不可预见的安全隐患。
目前气密箱水冷装置大致分为两类。第一类：高炉净环水开路方式。常见流程为冷却水经由气密箱回水后汇集至回水环管，由回水环管引出一根回水管通过u型水封最终回至排水斗中。这种流程的最大不足在于u型水封必须保证足够可靠的高度，否则实际运行时极可能因炉顶煤气压力或氮气压力波动或者突然升高时击穿，当然也可能因回水管内窜入气体被封堵形成气塞喘振时击穿。这种情况在高顶压操作的中小高炉上更易发生，大高炉鉴于高炉有效高度高，水封高度空间大，相对较好，但国内仍有大高炉偶尔击穿实例，总的来说这种流程可靠性不足，存在一定的安全隐患。这种流程的最大优点在于装置工艺流程简单，动力消耗小，初始投资小。第二类：高炉净环水闭路方式。常见流程为冷却水经由气密箱回水后汇集至回水环管，由回水环管引出一根回水管回到泵组前的储水罐中，泵组运行抽取罐中水，经由过滤器、换热器后供给气密箱体从而形成闭环冷却。泵组、过滤器，换热器通常设置在炉体上层平台上。这种流程最大不足在于装置复杂，动力消耗、占地及初始投资等都较大，高炉炉役后期该区域存在煤气泄漏，该区域存在安全隐患；这种流程的最大优点在于整个装置处于密闭状态下，规避了气密箱水封击穿的可能性。
节能低耗、操作维护简单易行、高安全性一直以来都是冷却装置追求的目标。根据常规开路和闭路两者优缺点，设计开发出了一种高炉气密箱水冷装置，意在于冷却装置简洁、节能低耗；调试操作维护安全简单易行、具有一定自适应智能性。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种高炉气密箱水冷装置，解决了原有气密箱水冷装置流程结构和水封模式导致管道气塞影响冷却流量的问题。实现气密箱本体上、下水槽自由重力流，实现回水冷却管路中的气水分离，实时监测液位，智能连锁控制调节阀门自适应高炉工况变迁，智能连锁控制切断阀门启闭确保有效水封，彻底避免击穿的发生。
一种高炉气密箱水冷装置，包括气密箱1、供水管路2、回水环管3、回水联通管4、气体联通管5、气水分离罐6和回水管路7；供水管路2与气密箱1进水口相连，供水管路2向气密箱1供水冷却，回水环管3与气密箱1出水口相连，冷却气密箱1后的冷却水回至回水环管3；回水环管3与气水分离罐6通过回水联通管4相联，回至回水环管3的冷却水经由回水联通管4进入气水分离罐6；回水环管3、气水分离罐6与气密箱1上下水槽处气体介质的外界联通口通过气体联通管5分别相互联通，实现冷却水自由重力流，回水管路7与气水分离罐6出水口相连，气密箱1冷却水依次经回水环管3、回水联通管4、气水分离罐6和回水管路7后外排。
供水管路2上依次设有第一球阀8、第一压力计12、第一流量计9、第一远控调节阀10和第二球阀11，装置中的供水管路2具体流程为冷却水依次经过第一球阀8、第一压力计12、第二流量计9、第一远控调节阀10和第二球阀11后向气密箱1进水口供水。
气水分离罐6上安装液位计14和第二压力计13，第二压力计13用于实时监测气水分离罐中上部气体的压力，液位计14用于实时监测气水分离罐6中水位，气水分离罐6内设定高水位h、正常水位n、低水位l和报警低水位d等。
回水管路7上依次设有第三球阀15、第二远控调节阀16、远控切断阀17、第二流量计18和第四球阀19，装置中的回水管路7具体流程为冷却水依次经过第三球阀15、第二远控调节阀16、远控切断阀17、第二流量计18和第四球阀19后外排，远控切断阀17用于确保气水分离罐6内最小水封液位高度，当液位高度触及或低于报警低水位d时，控制远控切断阀17快速处于关闭状态；当液位高度触及正常水位n时，控制远控切断阀17快速处于全开状态。
第一球阀8、第二球阀11、第三球阀15和第四球阀19用于冷却装置检修时切断使用。
第一压力计12用于监测冷却水来水压力是否符合冷却装置对冷却水压力要求。
第一远控调节阀10用于智能调节冷却装置冷却供水流量，第二远控调节阀16用于智能调节冷却装置冷却回水流量及气水分离罐6内液位高度。
本发明实现原理分为三部分，一是供水管路2上第一流量计9连锁控制供水管路2上第一远控调节阀10，调控进入气密箱1中的冷却水量，以第一流量计9反馈管路流量作为判据控制第一远控调节阀10的最终开度，使供水冷却水量等于人工设定流量；二是回水管路7上远控切断阀17仅与气水分离罐6上液位计14连锁控制，实时监测液位高度。当液位高度触及或低于报警低水位d时，控制远控切断阀17快速处于关闭状态；当液位高度触及正常水位n时，控制远控切断阀17快速处于全开状态。三是气水分离罐6上液位计14，第二压力计13，供水管路2上第一流量计9及回水管路7上第二流量计18、远控切断阀17共同连锁控制回水管路7上第二远控调节阀16。冷却装置在运行时，根据气水分离罐6上第二压力计13和液位计14反馈数据及人工设定流量数值，整合计算出回水管路7上远控调节阀16初始开度并对其快速初始化。初始化完成后，实时对回水管路7上第二远控调节阀16开度进行微调，保持回水管路7上第二流量计18数值略大于供水管路2上第一流量计9流量数值(差值为a)。若液位高度触及高水位h时，调整并保持回水管路7上第二远控调节阀16开度增加b度；待液位高度回至正常水位n时，再重新对回水管路7上第二远控调剂阀16开度进行初始化，初始化完成后实时对第二远控调节阀16开度进行微调，保持回水管路7上第二流量计18显示数值略大于供水管路2上第一流量计9流量数值(差值为a)。若液位高度触及低水位l时，调整并保持回水管路7上第二远控调节阀16开度减少b度；待液位高度回至正常水位n时，重新对回水管路7上第二远控调节阀16开度进行初始化，初始化完成后实时对第二远控调节阀16开度进行微调，保持回水管路7上第二流量计18数值略大于供水管路2上第一流量计9流量数值(差值为a)。当远控切断阀17处于关闭时，回水管路7上第二远控调节阀16不再调整。当远控切断阀17处于全开时，再重复上述过程。a，b数值根据具体实例确定。
本发明具有如下特点：
1、水冷装置为开路冷却；
2、供水管路2设有第一远控调节阀10及第一流量计9；
3、回水管路7设有第二远控调节阀16、远控切断阀17及第二流量计18；
4、气体联通管5分别将回水环管3、气水分离罐6与气密箱1上下水槽处气体介质的外界联通口相互联通；
5、装置设有一个气水分离罐6，罐体设有用于实时监控，连续检测的液位计14，并设置高水位h、正常水位n、低水位l、报警低水位d等液位监测点。监测液位数量及位置可具体实例进行调整。
6、供水管路2上第一远控调节阀10由供水管路2上第一流量计9连锁控制；
7、回水管路7上第二远控调节阀16由气水分离罐6上液位计14、第二压力计13、第一流量计9、第二流量计18和远控切断阀17连锁控制。
8、装置运行时，除高水位h、低水位点l和报警低水位d外，回水管路7上第二远控调节阀16的开度由初始化和实时微调两个过程完成。在液位正常高度n时触发第二远控调节阀16开度初始化，初始完成后实时调节使回水管路7上第二流量计18显示数值略大于供水管路2上第一流量计9流量数值(差值为a)。
9、装置运行时，高水位h或低水位l点处，回水管路7上第二远控调节阀16开度由当前开度增加或者减少b度。
10、回水管路7上远控切断阀17启闭由液位计14监测的液位高度连锁控制。装置运行时，当液位高度触及报警低水位d时，控制远控切断阀17快速处于关闭状态；当液位高度触及正常水位n时，控制远控切断阀17快速处于全开状态。
本发明优点在于，通过将气水分离罐、气体联通管、远控调节阀、流量计、液位计等有机的整合构成了一个完整且智能的气密箱水冷装置。利用气水分离罐将冷却水与气体分离，避免了原有开路装置气塞喘振现象；利用气体联通管实现气密箱下水槽自由重力流，避免了气密箱下水槽流速过快或下水槽水上溢的可能，也避免了下水槽冷却水流动受炉内煤气或氮气压力波动的影响；利用气水分离罐上液位计，压力计，供水管路上流量计及回水管路上流量计、远控切断阀连锁控制回水管路远控调节阀实现了冷却装置在高炉各种工况及变迁下的智能调节及切断功能，有效可靠地确保了气水分离罐内有效水封液位，避免击穿；装置为开路冷却装置，结构简单、紧凑，动力消耗小，运行操作维护简单，安全性高，有效避免了闭路装置复杂，动力耗能大，操作维护复杂以及炉役后期安全不足等问题。
附图说明
图1为高炉气密箱水冷装置结构图。其中，气密箱1、供水管路2、回水环管3、回水联通管4、气体联通管5、气水分离罐6、回水管路7、第一球阀8、第一流量计9、第一远控调节阀10、第二球阀11、第一压力计12、第二压力计13、液位计14、第三球阀15、第二远控调节阀16、远控切断阀17、第二流量计18、第四球阀19、高水位h、正常水位n、低水位l、报警低水位d。
具体实施方式
实施例1
一种高炉气密箱水冷装置，包括气密箱1、供水管路2、回水环管3、回水联通管4、气体联通管5、气水分离罐6和回水管路7；供水管路2与气密箱1进水口相连，供水管路2向气密箱1供水冷却，回水环管3与气密箱1出水口相连，冷却气密箱1后的冷却水回至回水环管3；回水环管3与气水分离罐6通过回水联通管4相联，回至回水环管3的冷却水经由回水联通管4进入气水分离罐6；回水环管3、气水分离罐6与气密箱1上下水槽处气体介质的外界联通口通过气体联通管5分别相互联通，实现冷却水自由重力流，回水管路7与气水分离罐6出水口相连，气密箱1冷却水依次经回水环管3、回水联通管4、气水分离罐6和回水管路7后外排。
供水管路2上依次设有第一球阀8、第一压力计12、第一流量计9、第一远控调节阀10和第二球阀11，装置中的供水管路2具体流程为冷却水依次经过第一球阀8、第一压力计12、第二流量计9、第一远控调节阀10和第二球阀11后向气密箱1进水口供水。
气水分离罐6上安装液位计14和第二压力计13，第二压力计13用于实时监测气水分离罐中上部气体的压力，液位计14用于实时监测气水分离罐6中水位，气水分离罐6内设定高水位h、正常水位n、低水位l和报警低水位d等。
回水管路7上依次设有第三球阀15、第二远控调节阀16、远控切断阀17、第二流量计18和第四球阀19，装置中的回水管路7具体流程为冷却水依次经过第三球阀15、第二远控调节阀16、远控切断阀17、第二流量计18和第四球阀19后外排，远控切断阀17用于确保气水分离罐6内最小水封液位高度，当液位高度触及或低于报警低水位d时，控制远控切断阀17快速处于关闭状态；当液位高度触及正常水位n时，控制远控切断阀17快速处于全开状态。
第一球阀8、第二球阀11、第三球阀15和第四球阀19用于冷却装置检修时切断使用。
第一压力计12用于监测冷却水来水压力是否符合冷却装置对冷却水压力要求。
第一远控调节阀10用于智能调节冷却装置冷却供水流量，第二远控调节阀16用于智能调节冷却装置冷却回水流量及气水分离罐6内液位高度。