水环泵技术在三炼钢RH 真空系统的探索与应用

王存明，张中华

（河钢集团邯钢公司三炼钢厂，河北邯郸 056001）

0 引言

随着RH 真空精炼生产与日俱增，对蒸汽的消耗也大幅度加，尤其环保限产1～2 座转炉生产情况下，转炉产生的余热蒸汽不足，使得RH 真空泵抽气性能下降、抽气时间长，真空度不稳定，严重打乱生产节奏，为了确保RH 长周期稳定运行，满足RH 高效生产需求，因而进行此次改造。

1 原有RH 真空系统存在的问题

RH 承担公司中高端生产任务，在生产的过程中，经常出现各种异常情况，如抽真空时间较长、真空度稳定性不够以及蒸汽不足等问题。尤其是RH 真空精炼对蒸汽品质的要求高，浊环水耗量大，能源消耗成本高等缺点，生产组织非常困难，已不能满足品种钢生产对RH 设备的要求。主要表现在以下3方面。

图1 改造前5 级喷射泵真空系统

（1）蒸汽不足，制约RH 生产。RH 对蒸汽品质的要求高，尤其在环保限产期间2～3 座转炉生产情况下，转炉产生的余热蒸汽不足，无法满足RH 生产，使真空度达不到冶金要求。

（2）RH 生产受转炉生产约束严重，因为RH 生产所需要的蒸汽来源于转炉产生的余热蒸汽，RH 不能自由发挥其特殊的冶金功能。

（3）RH 使用蒸汽量大，消耗高，增加吨钢成本，不利于公司高效生产。

为了实现三炼钢全厂炉机匹配的最佳生产组织模式，高效生产，实现生产组织的最优化、消耗和成本的最低化、技术经济指标的最佳化、经济效益的最大化，为公司的经济效益增长发挥积极作用，因而进行此次改造。

2 水环泵原理

水环真空泵是获取粗真空绝佳方法，它以水作为密封介质，水环泵属于离心泵范畴，依靠泵叶旋转，旋转件和泵壳形成水封，造成瞬时容积变化，进而完成吸气—压缩—排气过程，形成真空。真空泵及附属设备设计使用寿命30 年以上。易损件寿命：阀片：8000 h；轴承：30 000 h；轴套：30 000 h。通过每台真空泵的全性能试验，包括水压试验、运转试验、汽蚀试验、性能试验、振动测量、轴承温度测量及轴封泄漏测量等项试验性能稳定。在不缺水情况下，设备运行免维护，能够连续自动工作运行，泵房可无人值班。因此得到广泛应用。

3 RH 蒸汽喷射泵改造成蒸汽喷射泵+水环泵模型

在真空系统冷凝器C2 上引出DN400 mm 抽气管道，3 台水环泵W5aW5bW5c 入口分别接至DN400 mm 抽气管道上，改造前5 级喷射泵真空系统如图1 所示；三台水环泵三出口和三为一接至原有冷凝器C3 出口管道上，改造后蒸汽喷射泵+水环泵模型如图2 所示。在RH 主控室平台东侧布置水环泵泵房，3 台水环泵使用的介质水量为工业用水，水量是200 m3/h，且循环使用，不产生浪费。每台泵入口设计DN400 气动切断阀，以便与原有蒸汽喷射泵系统隔开，且有不破坏5 级蒸汽喷射泵独立性。这样就形成抽气系统Ⅰ：S1+S2+S3+S4+S5a／b 和抽气系统Ⅱ：S1+S2+S3+S4+W5aW5b（W5 备用），抽气系统Ⅰ和Ⅱ相互独立又相互备用，互不干扰，增加系统的可靠性和安全感。

4 改造后产生的效果

（1）2017 年10 月一次试车成功。完全达到甚至超过原设计指标。经过1 年多的生产运行证明，此次改造是成功的，真空度稳定，运行良好。

（2）RH 生产在改造前依赖于至少三座转炉产生的余热蒸汽工作，尤其在炉役或者检修期间，无法组织RH 生产，改造后RH 生产只需两台转炉足可以满足RH 生产。

（3）由于使用了W5aW5bW5c 三台水环泵，把S5a，S5B 使用的蒸汽节省下来，通过统计，原有系统蒸汽使用瞬时值达到29.5 t/h 过热度大于20 ℃饱和干蒸汽，蒸汽消耗瞬时值可节约12.15 t/h。改造前抽气系统Ⅰ：S1+S2+S3+S4+S5a／b 参数见表1，改造后抽气系统Ⅱ：S1+S2+S3+S4+W5aW5b（W5 备用）参数见表2。

图2 改造后蒸汽喷射泵+水环泵模型

表1 改造前抽气系统Ⅰ：S1+S2+S3+S4+S5a/b 参数

表2 改造后系统Ⅱ：S1+S2+S3+S4+W5aW5b 参数

5 经济效益核算

（1）RH 年蒸汽节省量=原蒸汽年耗量-现蒸汽年耗=36×｛（29-12）×15+（20-8）×10｝×345×130÷60=10 091 250（元）≈1009.16（万元）

（2）水环泵年消耗电能：G 模式（全泵）时；D 模式时，两种状态。电费：0.658 元。水环泵年消耗电能=36×200×｛（10+15）+10｝×345×0.658÷60=57 206 520（元）≈57.21（万元）

经济效益计算如下：年节省蒸汽+改造前年判废降级损失-年水环泵电耗=1009.16-57.21=951.95（万元）

6 结语

目前这套系统改造以来从未发生过问题，运行良好，创效显著，明显降低RH 真空系统的事故率，大大提高生产效率，为公司降本增效做出贡献。