秦栋敏-大型高炉冷却系统的选择分析

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1、大型高炉冷却系统的选择分析环工111秦栋敏2011107011341．前言钢铁工业是用水大户，也是排水大户，采用先进的水处理技术不仅可以节能减排，降低吨钢耗水量，而且节约投资和降低运行费用。在工业用水中，冷却用水占总用水量的60%以上，选择适宜的冷却系统十分重要。另外要减少企业吨铁耗水量，必须做到按质用水、串级用水、循环用水。2．生产工艺与产排污分析以本溪北营3200m3高炉为例，分析几种不同的冷却循环系统的耗水耗电情况。该炼铁厂的主要生产流程示意图如下:图1.炼铁生产简要流程图其主要的用水节点为高炉和热风炉冷却、高炉煤气洗涤、鼓风机

2、站机组冷却、炉渣粒化，另外还有一些水量较小的用户，润湿炉料和煤粉、平台洒水、煤气水封阀用水等。主要的排污节点有设备间接冷却废水、设备直接冷却废水、煤气洗涤废水、冲渣废水。高炉冷却系统现采用工业净化水敞开式循环系统，该系统水循环率不高，大量排污，需要补充大量新水。在开路循环系统时，水中含有的污染物有固体悬浮物、胶体物质，盐类等，随着冷却过程中的灰尘落入和水蒸发，污染物浓度逐渐升高，水硬度增加，并且易滋生细菌、藻类。其废水水质如表1：项目数值项目数值pH值7.5~9总含盐量/mg·L-1200~3000总硬度/dH°225~1000悬浮物

3、/mg·L-1500~3000Cl-/mg·L-140~200氰化物/mg·L-10.1~3.0SO42-/mg·L-130~2500酚/mg·L-10.05~0.40Fe/mg·L-10.05~1.25硫化物/mg·L-10.1~0.5表1.敞开式冷却循环系统废水水质敞开式循环系统循环率一般为95%，总循环水量5500m3/h，则每小时有275t污水排放。该系统存在的问题主要是：①钙、镁硬度引起的水垢热阻降低冷却能力，降低冷却效率，并使冷却设备从热面加速烧损；②敞开式冷却塔与空气接触会产生淤泥堆积，引起管道腐蚀与堵塞；③细菌和藻类会

4、使水中含氧量增加，氧气的饱和引起碳钢的去极化腐蚀；菌藻类形成的沉积物也会加速金属的腐蚀；④运行成本高，其原因主要在三个方面，一是其循环总水量大，由于要尽可能的降低高炉各部位的水温以降低水垢的产生，对高炉各部分采用并联供水，二是补充水量大，因为敞开式冷却塔蒸发冷却，水量损失大，三是水泵除了要克服阻力损失，还要克服冷却设备高度产生的液体静压，要求水泵的扬程的，能耗也大。3．污染预防措施软水密闭循环系统水循环率高，水质好，其水质要求为：项目数值项目数值pH值8~9SiO2/mg·L-1≤40总硬度/dH°≤1SS/mg·L-1≤5Cl-/m

5、g·L-1≤50溶解固体/mg·L-1≤400SO42-/mg·L-1≤150油/mg·L-1无Fe/mg·L-1≤0.2导电率/μs·cm-150表2.软水密闭循环系统水质1）独立软水密闭循环系统独立软水密闭循环系统冷却强度高、效果好，各系统之间相对独立，相互不存在干扰，而且节约用水。其流程示意图如下：图2.独立软水密闭循环系统流程图其循环原理大致为：降温后的软水(一次水)用泵分别送到炉底、冷却壁、风口和热风阀，供其冷却使用。在冷却上述高炉部件时，一次水温度上升，因此要通过板式热交换器来降温，然后再用泵送给高炉循环使用。净环水（二次

6、水）用泵送到板式热交换器，给一次水降温，同时自身温度有所上升，然后利用机械通风式冷却塔给二次水降温，降温后的水再用泵送给热交换器循环使用。2）联合软水密闭循环系统若将开式冷却系统改为联合软水密闭循环系统，可以很大程度上解决存在的问题。高炉软水密闭循环系统冷却工艺流程图如下：图3.联合软水密闭循环系统流程图其循环原理是：主供水泵组将冷却后的软水送至冷却壁供水管，一部分水冷却冷却壁直管，一部分水先经过炉底再冷却冷却壁蛇型管，两部分回水回至冷却壁回水集管；回水中的一部分经高压增压泵组加压供冷却风口小套，一部分经中压增压泵组加压供风口二套、直

7、吹管及热风阀冷却，其余回水采用旁通，三部分回水经脱气罐脱气，再经回水总管进入换热器，经冷却后循环使用。高炉软水密闭循环系统的优点：①补充水用量小，密闭循环系统中，冷却水不蒸发不浓缩无污染，补充水主要是系统泄漏损失，国内软水密闭循环冷却系统的一般指标为99.00%，甚至可以达到更高，新水补充量一般为1‰，而开式循环系统的新水补充量为5%；②水质好，腐蚀小，无外界灰尘进入，没有阳光，藻类不易繁殖，减少药剂的消耗，溶氧量低，抑制腐蚀；③传热效率高，冷却效果好，水质好，不易结垢，提高了传热效率并避免了冷却元件被烧毁，延长了高炉寿命；④节能效果

8、显著，可节省电力能源；⑤占地少，软水密闭循环系统占地一般为开式循环系统的30~40%。密闭循环冷却系统的换热器均采用蒸发式空冷器，较板式换热器而言，虽初期投资较大，但其运行费用低，且不用设置二次冷却塔，可有效降低电耗、水