王成江

（山東石橫特鋼有限公司煉鐵廠,山東肥城 271625）

前言

軟水密閉冷卻循環(huán)系統(tǒng)是目前國內(nèi)煉鐵高爐使用較多的冷卻技術(shù)，采用軟水密閉循環(huán)冷卻的優(yōu)勢主要是：使用化學(xué)軟化水克服工業(yè)水結(jié)垢、腐蝕的缺點(diǎn)，延長冷卻設(shè)備使用壽命，從而延長高爐使用壽命。使用密閉循環(huán)，無廢水排放，節(jié)水效果顯著，保持生態(tài)環(huán)境。結(jié)合二煉鐵高爐軟水系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際情況，對(duì)軟水系統(tǒng)設(shè)備管控問題進(jìn)行討論。

1 軟水循環(huán)系統(tǒng)簡介

二煉鐵高爐軟水系統(tǒng)主要向熱風(fēng)爐熱風(fēng)閥、混風(fēng)閥、倒流休風(fēng)閥，高爐中、大套及爐底板、爐喉3段之外的高爐本體提供冷卻水，采用2 臺(tái)供水泵組同時(shí)向高爐、熱風(fēng)爐供水，冷卻回水通過同一管道回到空冷器冷卻后回到泵組循環(huán)形成閉式循環(huán)。水泵站設(shè)電動(dòng)循環(huán)泵3臺(tái)，用2備1，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)1臺(tái)柴油機(jī)泵保證突發(fā)事故狀態(tài)時(shí)向系統(tǒng)供水。

（1）空冷器原理

軟水系統(tǒng)中重要的冷卻設(shè)備——蒸發(fā)式空冷器。換熱板管材質(zhì)為304 不銹鋼，蒸發(fā)冷卻器是一種將水冷與空冷、傳熱與傳質(zhì)過程融為一體的冷卻設(shè)備。其工作原理是利用板外水膜的蒸發(fā)強(qiáng)化板外傳熱。其工作過程是用泵將設(shè)備下部水箱中的循環(huán)冷卻水輸送到位于水平放置的板式換熱器上方的噴淋水分配器，由分配器將冷卻水向下噴淋到板束表面，使板束外表面形成連續(xù)均勻的薄水膜；同時(shí)用風(fēng)機(jī)將空氣從設(shè)備下部空氣吸入窗口吸入，使空氣自下向上流動(dòng)，冷卻水平放置的熱板束表面。此時(shí)傳熱板的板外換熱除依靠水膜與空氣流間的顯熱傳遞外，板外表面水膜的迅速蒸發(fā)吸收了大量的熱量，強(qiáng)化了板外傳熱。二煉鐵空冷器為不銹鋼板片式，較其他煉鐵車間紫銅管式提高效率、降低成本。

（2）脫氣罐原理

脫氣罐設(shè)置在高爐36 m 平臺(tái)處，軟水從爐體底部進(jìn)入冷卻壁，冷卻回水回到爐頂脫氣罐，軟水冷卻過程中當(dāng)冷卻水管溫度高于100 ℃時(shí)，水開始汽化，在水管內(nèi)表面形成一層氣膜，氣膜生長壯大匯聚成氣泡進(jìn)入水中，氣體進(jìn)入水中經(jīng)集水分管、集水總管、回水總管到達(dá)脫氣罐，脫氣罐的功能是將氣體與水分離。在回水管中水呈紊流狀態(tài)，水到達(dá)脫氣罐時(shí)水速驟然降低，水呈層流狀態(tài)，氣泡開始上浮，并且有足夠的時(shí)間使氣泡上升到脫氣罐的頂部，頂部的氣體通過自動(dòng)排氣閥排掉，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的脫氣。

（3）膨脹罐原理

設(shè)計(jì)時(shí)考慮到該地區(qū)冬季氣溫低，把膨脹罐設(shè)計(jì)放在了水泵站內(nèi)，并聯(lián)在軟水回水管道上，膨脹罐采用囊式膨脹罐，膨脹罐的主要作用除了承受系統(tǒng)中冷卻介質(zhì)熱膨脹及冷收縮功能外，還承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)水位控制、壓力控制的功能。膨脹罐內(nèi)充氣壓力不足或皮囊破裂直接影響軟水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 運(yùn)行出現(xiàn)的問題及處理措施

2.1 空冷器換熱板片結(jié)垢

空冷器下方循環(huán)水為凈環(huán)水池提供的大循環(huán)水系統(tǒng)，要控制空冷器循環(huán)水池水質(zhì)，先控制凈環(huán)水鈣硬、氯離子、pH 值、濁度等指標(biāo)合格，分析結(jié)垢原因?？绽淦魉圪A水量約16 m3，噴淋水量190 m3/h，蒸發(fā)量約為4.0 m3/h，取水槽內(nèi)化驗(yàn)濃縮倍數(shù)在8 以上，pH 值為：9.1，水池小、蒸發(fā)量大、濃縮倍數(shù)高是結(jié)垢的根本原因。

處理措施：

（1）在空冷器水槽西側(cè)增加1路DN50的溢流水管，控制溢流量5 m3/h,可帶走一些水中懸浮物，減輕管束結(jié)垢；控制空冷器水槽濃縮倍數(shù)跟常壓水濃縮倍數(shù)一致（5.0～6.0 之間），濁度控制在10 NTU 以下；因空冷器水槽內(nèi)的水一直溢流而變?yōu)椤盎钏保缌鞒龅乃鬟M(jìn)凈環(huán)水池，降低濃縮倍數(shù)。

（2）定期清理空冷器噴淋泵排污管、檢查噴淋頭，保證噴淋效果；每月檢查空冷器百葉窗，對(duì)損壞的百葉窗及時(shí)更換，確保冷卻風(fēng)量分布均勻。

(3)水處理公司日常維護(hù)非常重要，二煉鐵6 臺(tái)空冷器，要求每月循環(huán)清洗一遍，日常清洗方式為物理清洗，禁止化學(xué)清洗，每月清理板箱底部淤泥、雜物一遍，清洗前后及過程中拍照記錄。每天取循環(huán)水化驗(yàn)水質(zhì)、數(shù)據(jù)分析，異常情況及時(shí)匯報(bào)。

2.2 軟水泵常有氣體排出

在高爐正常生產(chǎn)期間，軟水泵排氣閥有氣體排出，經(jīng)檢測氣體是空氣，根據(jù)前面分析，系統(tǒng)中的氣體產(chǎn)生于軟水與冷卻壁熱交換過程中。危害之一是降低冷卻強(qiáng)度，造成冷卻壁溫度升高甚至燒壞；危害之二是形成氣塞，大量氣體流經(jīng)循環(huán)泵時(shí)，水泵葉輪容易汽蝕，循環(huán)泵的效率下降，影響設(shè)備壽命，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)中的水將無法形成循環(huán)，影響高爐正常生產(chǎn)。

處理措施：

（1）膨脹罐每季度檢測充氣壓力，使充氣壓力不低于0.15 MPa，提高軟水氣化溫度，使軟水具有一定的欠熱度，使回水壓力不低于0.25 MPa；

（2）日常點(diǎn)檢關(guān)注爐頂、熱風(fēng)爐脫氣罐的自動(dòng)排氣閥，確保排氣閥運(yùn)行正常；

（3）在膨脹罐頂部安裝自動(dòng)排氣閥，及時(shí)排除罐體內(nèi)的氣體，防止水泵氣蝕。

2.3 高爐冷卻壁漏水不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)

高爐水冷卻壁如燒損嚴(yán)重或冷卻管道斷裂，需要大量補(bǔ)水時(shí)，系統(tǒng)壓力降低、補(bǔ)水頻繁、補(bǔ)水量大,可以從軟水系統(tǒng)壓力表現(xiàn)出來；但冷卻壁局部漏水或補(bǔ)水量較小時(shí)，系統(tǒng)反應(yīng)滯后。2017 年高爐冷卻壁燒損，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟水系統(tǒng)異常，導(dǎo)致軟水向高爐內(nèi)漏水，造成高爐爐況不穩(wěn)定。

預(yù)防措施：

（1）制定軟水系統(tǒng)補(bǔ)水記錄表，要求崗位人員按要求記錄當(dāng)班補(bǔ)水?dāng)?shù)據(jù)每周匯報(bào)設(shè)備科，當(dāng)班如有異常補(bǔ)水，及時(shí)通知設(shè)備科及水煤工，快速排查異常原因。

（2）對(duì)脫氣罐罐體液位計(jì)改造，更換為磁致伸縮液位計(jì)，設(shè)定好低液位水位，將報(bào)警信號(hào)接到水煤工值班室，當(dāng)脫氣罐水位降至低水位時(shí)發(fā)訊報(bào)警，值班人員可以快速發(fā)現(xiàn)并及時(shí)組織排查水位降低原因。

（3）根據(jù)高爐爐況及負(fù)荷及時(shí)調(diào)整軟水流量和供、回水溫度。

（4）要求泵房操作工和維修工對(duì)軟水柴油機(jī)泵每周啟動(dòng)試驗(yàn)一次，并做水泵壓力、柴油機(jī)溫度、運(yùn)行狀況記錄，確保突發(fā)停電時(shí)柴油機(jī)泵給高爐供水。

3 水質(zhì)管理

3.1 凈環(huán)水

空冷器噴淋水使用的是高爐凈環(huán)水，空冷器的結(jié)垢、腐蝕情況成為凈環(huán)水加藥的重要調(diào)節(jié)依據(jù)。凈環(huán)水的水質(zhì)指標(biāo)中濁度要優(yōu)于國標(biāo)（20 NTU）的要求，達(dá)到l5 NTU 以下，氯離子小于700 mg/L，鈣硬小于1600 mg/L，濃縮倍數(shù)控制在3.0～4.0 之間，pH 值控制在7.5～9.5。根據(jù)空冷噴淋水運(yùn)行時(shí)間的長短、季節(jié)因素，及時(shí)清理水槽。

3.2 軟水

軟水指標(biāo)控制pH 值在9.5～11，濁度小于20 NTU,總硬小于35 mg/L，總減大于250 mg/L,總鐵小于1.0 mg/L,指標(biāo)數(shù)據(jù)異常及時(shí)匯報(bào)、分析。

4 結(jié)束語

軟水泵、管道、冷卻設(shè)備、脫氣罐、空冷器、膨脹罐組成了高爐軟水系統(tǒng)，系統(tǒng)中每一個(gè)設(shè)備部件都非常重要，通過管理、維護(hù)、控制才能實(shí)現(xiàn)軟水系統(tǒng)良好的運(yùn)行。通過建立健全軟水設(shè)備管理制度、標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)設(shè)備日常點(diǎn)檢，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，管理人員定期檢查、不定期抽查，取得了良好的效果。二煉鐵高爐軟水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。