孫瑞瑞

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼煉鐵廠(chǎng)，山東萊蕪 271104）

生產(chǎn)技術(shù)

萊鋼1 880 m3高爐爐役后期冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐

孫瑞瑞

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼煉鐵廠(chǎng)，山東萊蕪 271104）

針對(duì)萊鋼1 880 m3高爐爐役后期冷卻水系統(tǒng)存在冷卻壁損壞多、軟水系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重、冷卻能力下降、凈環(huán)水管網(wǎng)脆弱等問(wèn)題，在強(qiáng)化冷卻能力、延長(zhǎng)設(shè)備壽命、降低能耗等方面采取多種優(yōu)化措施，保證了循環(huán)水系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

高爐；爐役后期；冷卻水系統(tǒng)；穩(wěn)定運(yùn)行

1 前言

萊鋼兩座1 880 m3高爐分別于2004年6月、2005年2月建成投產(chǎn)，截至目前已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行9 a以上，累計(jì)生產(chǎn)生鐵3 102.4萬(wàn)t，單位爐容產(chǎn)鐵達(dá)到8 288 t，總體運(yùn)行水平穩(wěn)定。隨著高爐逐步進(jìn)入爐役后期，兩座高爐分別出現(xiàn)多處爐缸側(cè)壁溫度升高、爐身上部冷卻壁損壞較多等問(wèn)題，采取配加鈦球護(hù)爐，冷卻壁采取穿管、灌漿、外包水箱冷卻以及正沖工業(yè)水等方式進(jìn)行處理，取得明顯效果，爐缸側(cè)壁溫度穩(wěn)定。

高爐冷卻水系統(tǒng)包括軟水及工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)，分別負(fù)責(zé)高爐冷卻壁、風(fēng)口大中套、爐喉缸磚、爐底水冷及風(fēng)口小套、十字測(cè)溫槍等重要設(shè)備及關(guān)鍵部件的冷卻，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行直接影響其冷卻強(qiáng)度和使用壽命，從根本上關(guān)系到高爐穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、低耗運(yùn)行。因此，需全面提高冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，為高爐穩(wěn)產(chǎn)順行創(chuàng)造良好條件。

2 存在問(wèn)題

2.1 冷卻壁損壞多

隨著運(yùn)行年限延長(zhǎng)，冷卻壁連管因熱應(yīng)力拉裂現(xiàn)象增加；加上高爐生產(chǎn)中當(dāng)爐溫不穩(wěn)、熱負(fù)荷較大時(shí)，渣皮不穩(wěn)，頻繁脫落、重建，使得冷卻壁損壞可能性增加。2010年以來(lái)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，其中1#高爐冷卻壁損壞60余塊；2#高爐冷卻壁連管損壞40余根，且上層冷卻壁出現(xiàn)5塊脫落，直接影響冷卻效果及爐況穩(wěn)定。

2.2 軟水系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重

受投產(chǎn)初期補(bǔ)充新水、循環(huán)水及爐頂脫氣罐敞口運(yùn)行等因素影響，水質(zhì)惡化，電化學(xué)腐蝕嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為：一是冷卻壁連管內(nèi)部腐蝕，連管內(nèi)表面的沉積物以腐蝕產(chǎn)物為主，分析發(fā)現(xiàn)50%以上為Fe3O4；二是蒸發(fā)空冷器銅管內(nèi)部腐蝕嚴(yán)重，部分管道出現(xiàn)裂紋、穿孔；三是主管道積存物較多，含有較大比例的Fe+3，水體濁度、色度較大，主管道底部有沉淀物，時(shí)常被擾動(dòng)起來(lái)；四是爐基處管道腐蝕明顯，爐基周?chē)?、下部的主支管耐壓能力降低，多次出現(xiàn)支管道漏水。

腐蝕對(duì)正常生產(chǎn)的影響：一是增加了熱阻，不利于冷卻壁降溫，增大了蒸發(fā)式空冷器的能耗，使冷卻能力降低；二是降低了材料強(qiáng)度、易漏水，腐蝕部位出故障有突發(fā)性特點(diǎn)，主要在焊縫部位，由于焊接材料與基材不相同，在電解水中二者形成原電池，焊縫部位的穿孔會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中而出現(xiàn)裂縫，裂縫又降低了管道的抗拉能力，迅速出現(xiàn)擴(kuò)大化，形成爆管，破壞安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 軟水系統(tǒng)冷卻能力下降

蒸發(fā)式空冷器是軟水系統(tǒng)的關(guān)鍵冷卻設(shè)備，發(fā)揮其有效的冷卻能力，對(duì)于實(shí)現(xiàn)軟水供水溫度穩(wěn)定、降低水電消耗至關(guān)重要。但受運(yùn)行年限、大氣環(huán)境、補(bǔ)水水質(zhì)等影響，空冷器管箱陸續(xù)出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕，致使銅管管束、管箱強(qiáng)度下降，影響安全運(yùn)行及冷卻效果；風(fēng)筒、管箱支架腐蝕嚴(yán)重；百葉窗及收水器損壞較多，風(fēng)量分配不均及飛濺損失增加；噴淋管、噴頭結(jié)垢使噴淋系統(tǒng)布水不均，增大了管束結(jié)垢概率；空冷器降溫效果大幅下降，增加運(yùn)行負(fù)荷及水電消耗。

2.4 凈環(huán)高壓水系統(tǒng)冷卻強(qiáng)度不足

近年來(lái)隨著反向動(dòng)力學(xué)模型的不斷完善以及三維運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)的不斷進(jìn)步，三維步態(tài)分析技術(shù)在科研及臨床上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[2-4]。然而，三維步態(tài)分析技術(shù)結(jié)果的可靠性受較多因素的影響，如：下肢反向動(dòng)力學(xué)模型的選擇，實(shí)驗(yàn)室的設(shè)置(三維測(cè)力臺(tái)的參數(shù)設(shè)定，紅外線(xiàn)攝像機(jī)在三維空間內(nèi)坐標(biāo)的校準(zhǔn))，以及研究人員對(duì)下肢骨性標(biāo)志位置的掌握程度以及測(cè)試過(guò)程中反光球貼點(diǎn)的一致性等[5]。因此，在實(shí)驗(yàn)室建立過(guò)程中，下肢生物力學(xué)參數(shù)重測(cè)信度顯得尤為重要。然而，迄今為止，國(guó)內(nèi)還尚未有同時(shí)測(cè)定下肢運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)，地面反作用力，表面肌電信號(hào)重復(fù)性的相關(guān)研究報(bào)道，因而，下肢生物力學(xué)參數(shù)的重測(cè)信度的研究顯得極為迫切。

高壓水系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)高爐風(fēng)口小套的冷卻，2012年7月份以來(lái)，一段時(shí)間內(nèi)風(fēng)口小套更換頻率和數(shù)量明顯上升，影響穩(wěn)定運(yùn)行、生產(chǎn)優(yōu)化及降本增效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)從備件質(zhì)量、工藝操作、爐況條件、冷卻強(qiáng)度等多方面分析、優(yōu)化，初步判斷高壓水冷卻強(qiáng)度存在優(yōu)化空間，2008年進(jìn)行風(fēng)口進(jìn)出水管道加粗改造后，系統(tǒng)流量增加至660 m3/h，壓力約1.10 MPa，單個(gè)小套循環(huán)水量22～23 m3/h，但距最佳運(yùn)行工況仍存在差距。

2.5 凈環(huán)水管網(wǎng)脆弱

凈環(huán)水主管道通過(guò)地下管廊敷設(shè)，前期對(duì)腐蝕嚴(yán)重管道進(jìn)行防腐、包焊，并重點(diǎn)改造火渣場(chǎng)下方管廊，將火渣導(dǎo)流槽延長(zhǎng)避開(kāi)管廊上部蓋板，更換加厚承重蓋板，以提高運(yùn)行安全可靠性。但在點(diǎn)檢中發(fā)現(xiàn)管廊入口處彎頭腐蝕嚴(yán)重，而泵房至管廊段管道均為埋地敷設(shè)，無(wú)法點(diǎn)檢運(yùn)行情況以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)滲漏，漏點(diǎn)不能及時(shí)處理，一旦造成大量泄漏或爆管，會(huì)直接造成系統(tǒng)斷水，導(dǎo)致高爐休風(fēng)等惡性事故。

3 優(yōu)化措施

3.1 修復(fù)損壞冷卻壁

通過(guò)關(guān)注補(bǔ)水量變化、爐況客觀(guān)反映及打壓、查漏等，排查、判斷冷卻壁損壞情況，采取臨時(shí)措施維持冷卻，避免軟水漏入爐內(nèi)。

1）臨時(shí)倒沖工業(yè)水及外部打水冷卻。對(duì)已損壞的單塊冷卻壁管，正常生產(chǎn)煤氣濃度大，臨時(shí)通工業(yè)水。為防止向爐內(nèi)漏水，適當(dāng)控制工業(yè)水壓力，同時(shí)進(jìn)行爐皮外部打水。

2）定修時(shí)焊接安裝外部冷卻水箱。定修時(shí)在損壞冷卻壁外側(cè)，制作安裝簡(jiǎn)易冷卻板，即在爐皮上焊接外部冷卻水箱，并通工業(yè)水冷卻，出水回收至工業(yè)水回水槽。

3）定修時(shí)穿管修復(fù)。在損壞DN65連管內(nèi)部穿過(guò)1根DN32金屬軟管，與原進(jìn)出水管道相連，維持冷卻壁不間斷冷卻；調(diào)節(jié)DN65的閥門(mén)控制水量，使DN65的跨接軟管、DN32穿管的水量之和等于完好的水管水量；穿管全部完畢正常送水后，確認(rèn)穿管無(wú)泄漏，進(jìn)行灌漿，提高導(dǎo)熱性能。

3.2 軟水系統(tǒng)降濁緩蝕

1）在線(xiàn)化學(xué)清洗。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況及試驗(yàn)，選定鹽酸及復(fù)合緩蝕劑配方，確定清洗劑、復(fù)合緩蝕劑濃度分別為5%和0.1%。利用高爐定修機(jī)會(huì)實(shí)施軟水在線(xiàn)清洗。提前0.5 h加入1/3緩蝕劑，控制加酸時(shí)間3～3.5 h，期間均勻補(bǔ)入緩蝕劑。清洗階段檢測(cè)HCl、總鐵含量及濁度，同時(shí)進(jìn)行管道、設(shè)備查漏。加藥后4 h，總鐵含量達(dá)到最高值3 600 mg/L，水體呈黑褐色，判斷清洗出現(xiàn)拐點(diǎn)，開(kāi)始進(jìn)行120～ 130 m3/h的最大水量置換，補(bǔ)加1 t軟水緩蝕劑，檢測(cè)濁度降至50 NTU停止置換。

清洗后，割除檢查冷卻壁聯(lián)管，原掛接0.5 mm以上腐蝕產(chǎn)物基本去除；拆檢熱風(fēng)閥發(fā)現(xiàn)內(nèi)部水管表面腐蝕產(chǎn)物明顯去除。爐體、熱風(fēng)爐軟水循環(huán)量分別增加100～150 m3/h、30～60 m3/h；10 kV水泵運(yùn)行電流降低2 A，運(yùn)行阻力降低，能耗降低顯著。

2）高效過(guò)濾器降濁。根據(jù)軟水系統(tǒng)低補(bǔ)水率、穩(wěn)壓運(yùn)行特點(diǎn)及水體高濁度、高色度、總鐵高、顆粒大等特性，采用效率高、沖洗易控的小流量（6 m3/h）鐘罩式纖維束過(guò)濾器，微小的濾料直徑增加了過(guò)濾的比表面積，增加水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機(jī)會(huì)和濾料的吸附能力，提高過(guò)濾效率和截污容量。過(guò)濾后軟水濁度由最高300 NTU逐步降至50 NTU以下，對(duì)腐蝕惡化起到良好抑制作用。

3.3 強(qiáng)化軟水系統(tǒng)冷卻能力

1）更換空冷器管箱。對(duì)老化嚴(yán)重的管箱（即管段部分）進(jìn)行廠(chǎng)家修舊更換銅管后，現(xiàn)場(chǎng)整體更換。目前，已經(jīng)對(duì)舊管箱修復(fù)更換7臺(tái)，單臺(tái)管箱更換費(fèi)用降低8萬(wàn)元以上。

2）采用銅管堵漏新工藝。對(duì)不同位置漏水銅管，采用焊接、粘接、更換等措施堵漏。對(duì)頂、底層銅管采用手工電弧焊接，金屬膠合劑表面涂抹粘接及單根銅管離線(xiàn)更換等措施，減少堵漏管束數(shù)量增多對(duì)空冷器冷卻面積和冷卻能力產(chǎn)生的影響。

3）實(shí)施空冷器結(jié)構(gòu)改造。將噴淋管由原DN80加粗為DN100，并根據(jù)噴頭噴淋面積，確定噴頭位置及個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)布水全覆蓋，避免出現(xiàn)噴淋死角。用噴塑冷軋鋼板式取代進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)原玻璃鋼百葉窗，鋼板厚度3 mm，角度45°，在降低飛濺水量的同時(shí)，改善進(jìn)風(fēng)效果，減少雜物進(jìn)入，提升冷卻強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命。

4）提升空冷器清洗效果。管束表面結(jié)垢層主要以碳酸鈣、硫酸鈣為主（其導(dǎo)熱性能僅為銅導(dǎo)熱性能的約1/40），使用新型酸洗緩蝕劑，控制酸洗藥劑投加濃度和清洗時(shí)間，結(jié)垢洗凈率達(dá)到90%以上，腐蝕率＜0.8 g/（m2·h）。

3.4 提升高壓水系統(tǒng)冷卻強(qiáng)度

水泵原運(yùn)行方式為兩用兩備，循環(huán)水量660～680 m3/h，壓力1.1～1.2 MPa，單臺(tái)水泵額定流量280 m3/h，揚(yáng)程175 m。將運(yùn)行方式改為3用1備，并通過(guò)對(duì)出口閥門(mén)逐步調(diào)整，保證3泵運(yùn)行電流基本均衡。

實(shí)施高壓水提壓運(yùn)行后，系統(tǒng)供水壓力由1.0 MPa提高至1.3 MPa，水流量從670 m3/h增加至750 m3/h，每個(gè)風(fēng)口小套冷卻水流量平均增加5 m3/h以上，有效提高了風(fēng)口小套的冷卻強(qiáng)度。

3.5 實(shí)施凈環(huán)水管網(wǎng)穩(wěn)定性改造

針對(duì)點(diǎn)檢出現(xiàn)局部位置腐蝕嚴(yán)重的現(xiàn)象，分別利用兩座高爐年修的機(jī)會(huì)，開(kāi)挖檢查埋地段高壓水、常壓水系統(tǒng)3根供水主管道140 m，清除管道表面腐蝕層后，針對(duì)性包固、更換，并砌筑管溝代替原管道直埋，消除漏水甚至爆管的潛在隱患，保證及時(shí)點(diǎn)檢、查漏處理。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)施循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備改造、工藝完善及運(yùn)行方式優(yōu)化，促進(jìn)了關(guān)鍵設(shè)備良好運(yùn)轉(zhuǎn)，保證了循環(huán)水系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐生產(chǎn)“零”影響，為高爐低耗、優(yōu)質(zhì)、長(zhǎng)壽生產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

Operation Practice of Cooling Water System for Laiwu Steel’s 1 880 m3BF in Late Campaign

SUN Ruirui
（Yinshan Section Steel Ironmaking Plant of Laiwu Iron and Steel Group Corporation,Laiwu 271104,China）

Aiming at the problems of stave damage,serious corrosion of soft water system,decreasing cooling capacity,friable pipe network for Laiwu Steel’s 1 880 m3BF in late campaign,a variety of optimization measures in strengthening the cooling capacity, extending equipment life,reducing energy consumption and other respect were taken.Then it ensured the recycled water system safe, stable and efficient operation.

blast furnace;late campaign;cooling water system;stable operation

TF321.4

B

1004-4620（2015）02-0004-02

2014-10-28

孫瑞瑞，女，1985年生，2005年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)給水排水工程專(zhuān)業(yè)?，F(xiàn)為萊鋼銀山型鋼煉鐵廠(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)保車(chē)間工程師，從事冶金動(dòng)力工藝及設(shè)備管理工作。