专利名称：高炉密闭软水冷却环路检漏系统和方法
技术领域：
本发明为高炉水冷炉壁采用密闭软水冷却环路泄漏的检测，属于铁和钢的冶炼技术领域。
70年代以来，国内外高炉水冷冷却器日益普遍地采用密闭软水或纯水冷却环路。我国自1984年全国大中型高炉炉身寿命讨论会以来，采用密闭软水冷却环路的已投产或即将投产的大、中型高炉(350～3200M3)已超过10座，高炉采用密闭软水冷却环路的必要性已成为国内炼铁界的共识，与敝开的工业水冷却环路相比，密闭软水冷却环路的冷却充分可靠，运转能耗较低和水资源损失大幅度减少等优点，但目前在检测这种环路的冷却器破损泄漏上尚存在一定的困难和不便。
现有检测高炉密闭软水冷却环路泄漏的检测方法为1.整个环路的泄漏检测高炉密闭软水冷却环路与大气隔绝，故无蒸发损失，在管道接头和阀门密封严密的情况下，整个环路的唯一正常泄漏仅为循环水泵的轴密封处，在一定的水压下，其泄漏量在一定时期内基本上保持恒定。为补偿环路内软水温度升高时的体积膨胀和提高软水的欠热度，密封软水冷却环路中通常设有充填一定压力氮气的膨胀罐。设在膨胀罐上的水位计既可用于控制补给软水阀门的启闭，又可根据水位的变化进程而监视整个环路的泄漏状况，正常情况膨胀罐内水位降低随时间的变化规律是比较稳定的，环路中出现新的泄漏，水位变化明显加快。该法只能确定炉内冷却器出现了较大破损泄漏，但无法测知那个冷却器损坏。
2.冷却器分支泄漏检测要确定破损冷却器的所在位置，首先要找出那个分支存在泄漏，现有如下几种方法①在每个分支的供水和回水管上装设高精度流量计(如电磁流量计)，可随时根据供水与回水的流量差而监视各分支是否出现泄漏，但全炉的分支数众多，建设投资和维护费用巨大。
②关断可疑分支前后的供水和回水阀门，使该分支与整个环路隔断，若该分支所连接的冷却器有泄漏，由于炉内煤气压力高于隔断后该分支内的水压，煤气将通过破损处进入分支内，分支内的水也将同时进入炉内，这样的进气漏水结果会使分支内的压力呈现某种程度的升高。因此，如无丰富的经验，实际很难判断隔断后分支内压力升高，并表明有无泄漏。
③采用煤气检测仪或电导测漏仪测泄漏。此类检测仪常设置在顶部回水管的煤气捕集器上，通常只用于高炉周边上各区冷却器的泄漏检测，若用于检测每个分支则数量众多，而使投资和维护费用剧增。这种方法所检测的管路仍与整个环路连通，因此，若包括膨胀罐内充氮压力在内的破损处的水压高于炉内煤气压力，就只能通过破损处向炉内漏水，炉内煤气不能进入冷却器内。此外即使水压低于炉内煤气压力，但要使回水管上的捕气器内积集到仪器敏感的一定煤气量，也需要较长的时间。
④用透明管连接可疑分支的两端，并使该分支与整个环路隔断，在煤气通过破损处进入分支内的同时，分支内的水也漏入炉内，透明管内的水位下降，直至稳定在冷却器破损的水平面处。此种方法虽比较直观而准确，但分支断水时间较长，有可能扩大已有的破损或导致新的损坏。
3.分支内破损冷却器位置的检测目前国内外较常用而简便的检测分支内破损冷却器位置的方法是用小型的煤气捕集器，点火试燃捕气器排放的气体是否有爆燃声，来检测冷却器有否破损。但该法在点火时由破损冷却器排放煤气时并常有水汽，故点火困难。另当分支内水压高于炉内煤气压力时，煤气就不能进入捕气器内，只有当分支与整个环路隔断时才能用捕气器检测。
本发明目的在于针对现行高炉密闭软水冷却环路泄漏分支的检测方法，存在着不能在线检测，配备仪表系统较多，检测时间过长，灵敏度不高，可靠性差等缺点。本发明采用密闭软水冷却环路的检漏环路和密闭无位头软水检漏环路。对高炉密闭软水冷却环路进行在线检漏，其检漏速度快，灵敏度高。
本
发明内容
为高炉密闭软水冷却环路的检漏环路和密闭无位头软水检漏环路，包括敝开的软水检漏环路和高压检漏环路，可以分别检测高炉水冷环路开放性破损泄漏分支和检测仅有微细裂纹的泄漏分支。利用水位计，高灵敏度流量计和高灵敏度CO试纸检测，确定开放性泄漏分支，微细裂纹泄漏分支，且可以检测开裂部位。该检漏环路可以是单一检漏环路对多个冷却环路分支进行检漏，亦可用固定式或移动式巡迴检漏系统。
图1的粗黑线部分表示高炉密闭软水冷却环路的检漏环路，图2、图3的粗黑线部分表示密闭无位头软水检漏环路。图1、图2、图3的细线部分表示高炉密闭软水冷却环路即工作环路。检漏环路和密闭无位头软水检漏环路主要包括检漏环路循环水泵(14)，逆止阀(15)、检漏的高精度流量计(16)包括电磁流量计或涡街流量计分别置于供水和回水的管路系统，检漏用供水集管(17)和回水集管(20)、敞开的软水槽(13)、来自高炉冷却环路的补给软水管路(12)、高炉冷却环路的检漏回水冷却器用二次冷却水管路(22)、检漏系统小型冷却器(21)、来自高炉冷却环路的检漏水管和阀门(23)、返回高炉冷却环路的检漏水管和阀门(24)、连接高炉冷却环路分支的软管和接头(18)，小型煤气捕集器(19)、敞开软水检漏环路的回水阀门(25)、排气阀(26)。
高炉密闭软水冷却环路见图1、图2、图3细线部分包括软水站供水管路(7)、软水槽(6)、软水补水泵(5)、循环水泵(4)、膨胀罐(3)、补充氮气入口(2)、空气主冷却器(1)、供水管路(8)、回水管路(11)、冷却器的冷却支管(10)、连接高炉冷却回路和检漏回路的三通(9)。
本发明检漏为三级检漏系统，第一级检漏为高炉密闭软水冷却环路设置充压氮气膨胀罐和水位计，记录水位下降速率，当这一下降速率有明显地增加时，说明该系统有较大的泄漏。第二级检漏为高炉密闭软水冷却环路的检漏环路，利用供水管路和回水管路的两个高精度流量计;电磁流量计、或涡街流量计，检测一个冷却器或一个冷却支管的进出管路的水流量差，其灵敏度测定相当于水冷器出现φ1～2mm钻孔造成的泄漏量，采用图1～3中检漏环路检测。第三级检漏为检漏确定水冷却器和水冷分支泄漏时，为进一步确定泄漏位置。利用冷却器破损造成炉内煤气泄漏为煤气收集器收集，并利用高灵敏度的CO试纸检测，通过点测可以确定泄漏位置。利用CO试纸代替CO点火法，解决了因煤气带水不易点燃的问题，从而提高了检漏效率。
本发明检漏的方法1.敞开式软水检漏环路检测冷却器分支漏水的方法。
①在拟检测的分支两端，分别用软管和接头(18)连接三通阀(9)与检漏供水集管(17)和检漏回水管路(20)，在每个分支均设置永久性检漏用连接管道的情况下，则可省略装拆软管的工作。若在每个分支的两端采用遥控操作的三通阀则可用PLC系统控制，达到定期依次或有选择地自动检测各分支。
②在阀门(23)、(24)关断和阀门(25)开启的情况下，把拟检测分支两端的三通阀转换到与敞开检漏环路相连通的位置。这时由于检漏环路的循环水泵(14)出口处设有逆止阀(15)，该分支内的水不致排空。
③启动检漏环路的循环泵(14)向该分支供水，用高精度流量计(16)观察该分支的供水和回水流量是否有差别，若有流量差，即表明该分支有漏泄，否则无漏泄。
④当用检漏环路判定该分支有泄漏时，就用煤气捕集器(19)检查有否积存煤气，由高灵敏度CO试纸检知，破损泄漏冷却器的具体位置。应当注意的是分支内水压应低于煤气压力。可适当关小供水集管(17)上向该分支供水的阀，以降低分支内水压。
⑤若判定用检漏环路检测过的那个分支无漏泄，就用另外两个软管使拟检测的另一分支与检漏环路相连通，检漏环路的循环水泵就同时向两个分支供水。随后把前已检测完毕的那个分支两端的三通阀转换到与高炉密闭冷却环路相连通的位置。于是就开始了第二个分支的检测。
2.高压测漏环路检测具有微细裂纹的泄漏分支方法①关闭阀门(25)，开启阀门(23)、(24)，来自高炉密闭冷却环路的高压软水就通过下方的流量计(16)进入检漏供水集水管(17)，流过拟检测的冷却器分支后，进入检漏回水集管(20)再通过上方的流量计(16)而返回到回水冷却系统，也是根据供水与回水的流量差，判定该分支是否有漏泄。
②判定某一分支存在泄漏后，用透明管连接该分支的两端，并把该分支与高炉冷却环路隔断。
③为使破损冷却器的微细裂纹保持张开，需在该分支上再加一个专用的便携式小型充氮容器(图1中未标出)，以提高隔断后该分支内的水压(分支内水压只宜稍高于炉内煤气压力，以免扩大裂纹和分支内水大量漏入炉内甚至排空)。
④按透明管内水位降低的稳定值而判断破损所在位置。
3.密闭无位头软水检漏环路的检漏方法为克服冷却水管内的位头和流动阻力在图1的基础上把敞开的软水槽(13)改为充满软水或仅在槽顶有少量空气的密闭式软水槽如图2，这样高炉高度上某处冷却水管内的压力，仅为循环水泵(14)克服到达该处的流动阻力后剩余的静压，冷却水管内的压力更易低于炉内煤气压力，从而便于炉内煤气进入冷却水管。在设备结构上除把软水槽(13)改成密闭式之外，在该槽顶部设一个排气阀(26)。在检测时操作顺序，需作如下改变①在排气阀(26)开启的情况下，启动循环水泵(14)后，高炉冷却环路通过(12)向软水槽(13)补水，槽顶的空气通过排气阀排出。
②待排气阀(26)排出的水不带气泡时，先关断补给软水管(12)的阀门，再关闭排气阀(26)，此时泄漏检测环路就处于密闭无位头运行状态。
若拟采取软水槽(13)顶部尚存部分空气的运行方式，则密闭的软水槽(13)设置在泄漏检测环路的最高处，如图3所示。
本发明设置专用的检漏环路系统，包括检漏环路循环水泵，逆止阀、高精度流量计，设置在检漏环路的供水和回水管路，检漏供水集管和回水集管，敞开或密闭的软水槽和排气阀，来自高炉环路补给软水管路。连接高炉冷却环路检漏供水和返回水管路，高炉冷却环路分支与检漏环路连接管路，用高灵敏度CO试纸检漏冷却分支泄漏。敞开的软水检漏环路检漏方法，关闭阀门(23)、(24)，启动阀门(25)，再开动检漏环路循环水泵(14)，利用高灵敏度CO试纸在煤气收采器处检测。
本发明高压检漏环路检漏方法，关闭阀门(25)，开启阀门(23)、(24)，来自高炉密闭冷却环路的软水引入检漏环路流量计(16)测定供水和返回水路流量差进行检漏。
本发明密闭无位头软水检漏环路将敞开的软水槽改为密闭式软水槽(13)，槽的顶部设置排气阀(26)，检漏时打开排气阀，启动检漏环路循环水泵(14)，通过管路(12)向软水槽补水，待水充满软水槽再关闭排气阀，使检漏回路处于密闭无位头软水检漏环路运行状态。其检漏方法与敞开式软水槽检漏环路的方法相同。
本发明的技术特点自备低压小水流量的辅助冷却系统构成检漏环路，在检漏一个冷却支管或冷却器，被检漏的冷却器不断水，属于在线检漏的环路系统，不影响高炉的水冷壁的寿命和正常生产。且保证出现冷却器的破损时，CO煤气易于从泄漏处排出，便于用CO试纸检漏确定泄漏位置。本发明使用CO试纸灵敏度高，且有显色反应易于检漏。水冷器出现φ2mm的破损，泄漏气体中CO+H2含量超过20%，约30-40秒就会显色。本发明仅需少量高精度的流量计及一个循环水泵及其管路和阀门，结构简单，投资少，运行灵活，检漏灵敏。
这个完整的检漏系统和方法包括了三级检漏即1.用冷却环路上的水位计示出水位下降速率，判断全系统是否有泄漏;
2.用支管上下的高精度流量计判定某一支管是否有泄漏;
3.用支管上的煤气捕集器捕集煤气并用高灵敏度CO试纸判定有CO自冷却器外漏，从而判定某一个冷却器的泄漏。
本发明可为固定式检漏环路和巡迴式检漏环路(车载式)，因此，仪表工作环境好，易于维护，使用寿命长。
权利要求
1.高炉密闭软水冷却环路检漏系统和方法，整个水冷环路设置充压氮气膨胀罐和水位计，对冷却器分支环路设置高精度流量计，煤气捕集器，其特征在于设置专用的检漏环路系统，包括检漏环路循环水泵，逆止阀、高精度流量计设置在检漏环路的供水和回水管路，检漏供水集管和回水集管，敞开或密闭的软水槽、排气阀、来自高炉环路补给软水管路，连接高炉冷却环路检漏供水和返回水管路，高炉冷却环路分支与检漏环路连接管路，用高灵敏度CO试纸检漏冷却分支泄漏。敞开的软水检漏环路检漏方法，关闭阀门(23)，(24)启动阀门(25)，再开动检漏环水泵(14)，利用高精度流量计(16)观察流量差别来检漏冷却分支，利用高灵敏度CO试纸在煤气收集器处检测。高压检漏环路的检漏方法，关闭阀门(25)、开启阀门(23)、(24)，来自高炉密闭冷却环路的软水引入检漏环路流量计(16)，测定供水和返回水路流量差进行检漏。
2.根据权利要求1高炉密闭软水冷却环路检漏环路和方法，其特征在于设置密闭式软水槽，槽的顶部设置排气阀(26)，检漏时打开排气阀，启动检漏环路循环水泵(14)，通过管路(12)向软水槽补水，待水充满软水槽，再关闭排气阀，处于密闭无位头软水检漏环路运行状态。
全文摘要
在分析现行几种高炉密闭软水冷却环路检漏技术存在问题的基础上，本发明采用敞开的软水检漏环路，使用炉壳外部的检漏专用冷却系统和冷却器连接管上的小型煤气捕集器及高灵敏度CO试纸，可较方便和直观地判断高炉密闭软水冷却环路上各冷却器分支的开放性泄漏和查明冷却器破损所在的位置高度。用高压和无位头检漏环路检测具有微细裂纹的泄漏。本发明在线检漏、不停水、不影响正常生产，结构简单，投资少，运行灵活，检漏灵敏，检漏专用冷却系统也可做成车载式的。
文档编号G01M3/20GK1083211SQ92109780
公开日1994年3月2日 申请日期1992年8月28日 优先权日1992年8月28日
发明者戴杰, 刘述临, 顾飞, 姚家瑜 申请人:北京科技大学