高炉联合软水密闭循环系统工程实践

高炉联合软水密闭循环系统工程实践

金玉涛，郝华磊

（河钢集团邯钢邯宝公司能源中心，河北邯郸 056015）

摘  要：介绍了某3200m³高炉的联合软水密闭循环冷却系统的工艺设计、系统特点与运行效果。联合软水密闭循环系统采用串级供水理念，通过冷却水量的合理分配，实现设备的可靠降温，具有运行水耗低，设备占地小，供水水质优良，可保障高炉的长寿命稳定运行，并通过设置较为完善的事故应急措施，提高系统的供水安全性。

关键字：高炉；冷却水；联合软水密闭循环

Project practice of soft water combined closed recycle cooling system in blast furnace

JIN Yu-tao，HAO Hua-lei

（Energy Center of Hanbao，Handan Iron and Steel Company，HeBei Iron and Steel Group，Handan 056015，Hebei，China）

Abstract： Introduce the process design， features and operating results of a soft water combined closed recycle cooling system in the 3200m³ blast furnace. The system adopts rational allocation of cooling water， reliable cooling effect， run water consumption is low， conservation of land， water quality is excellent， may guarantee a long life and stable operation of the blast furnace， and to improve the safety of the water supply by setting a more comprehensive emergency measures.

Key words：blast furnace；cooling water；soft water combined closed recycle

1 工程概况

河北某钢厂3200m³高炉采用联合软水密闭循环系统，为高炉炉底、冷却壁、直管、蛇形管、风口中套、风口小套、直吹管、热风阀等部位提供冷却降温。系统的设计总循环水量9300 m³/h，保有水量在800 m³左右，补水量0.4 m³/h，水重复利用率达99.95%。

联合软水密闭循环系统（下文中简称软闭系统）是串联和并联相结合的冷却供水方式，通过将水量与换热量的充分平衡，实现串级增压和冷却。具有如下特点：系统冷却强度高、降温效果好，节水显著占地小，运行成本较低，能满足高炉的长寿需要，具有显著技术优势。但是由于系统的串联，彼此干扰显著，设计和调试难度较大，在运行中，不易调整各冷却部位的用水量，对系统的设备保障与运行管理水平的要求较高。

2 工艺设计

软闭系统采用软水补水，即经过一级反渗透脱盐的软化水，以保证在较高的换热温度下对换热面结垢的控制，其补水水质与运行控制水质如下表1所示。

表1 某3200m³高炉联合软水密闭循环系统补水水质与运行水质标准

软闭系统工艺流程图如下图1所示。

软闭系统工作流程如下：主供水泵将水（流量5500m³/h，压力1.0MPa，水温≤45℃）送至炉底冷却壁环管，冷却直管与蛇型管，出水（水温≤49℃）至炉顶冷却主管；回水部分进入中压泵组（流量2500 m³/h，加压至1.6MPa，水温≤52℃）和高压泵组（流量1300 m³/h，加压至2.0MPa，水温≤52℃），经加压后分别供风口中套、直吹管、热风阀和封口小套冷却降温，其出水与主泵组剩余出水一并进入稳压膨胀管稳压和排气，随后回到高炉泵站，在12组蒸发式空冷器进行降温冷却，空冷器外部由净环系统提供喷淋水，喷淋水水温≤35℃，起到蒸发吸热与接触换热的双重冷却效果，将回水降温至45℃以下，再复送至主泵循环使用。系统设有软水补充水系统、加药系统（缓蚀阻垢效果的水处理药剂），实现系统的水量平衡与水质稳定，设有事故应急操作设备和管道，主供水泵组设有4台电动水泵和2台采油机泵组，防止停电断水；同时各供水系统间设有应急联通阀，在突遇水泵故障时，实现应急串水供应，确保高炉的安全。

3 主要设备设施与工艺运行参数

软闭系统主要设备设施设计参数如下表2所示。

表2 联合软水密闭循环系统主要设备设施设计参数

软闭系统主要供水运行设计参数如下表3所示。

表3 联合软水密闭循环系统供水运行设计参数

4 系统安全运行的保障措施

软闭系统共设有4台柴油机泵组和5处管道联通，以保障事故应急状态下的供水和系统的安全，柴油机泵组主要针对站区因停电导致断水的情况，管道联通是针对柴油机泵组供水时的系统供水水量调整，实现用户用水点的安全水量保证，具体的措施布置如下：

4.1 柴油机供水系统

1.4.1 柴油机主泵组

装备两台主循环柴油机泵组，是电泵在停电状态的备用泵组，各设有2个手动阀、1个逆止阀。通常情况下，2个手动阀常开，停电情况时，由压力连锁自动启动，水压顶开逆止阀直供用户，10秒达到设计供水量，保证软水密闭循环主泵用户不断水。

1.4.2 柴油机补水泵组

设有2个手动阀、1个逆止阀。通常情况下，2个手动阀常开，停电情况时，柴油机自行启动，水压顶开逆止阀直供风口小套，同时为密闭管网中的补水。

1.4.3 柴油机供空冷器降温泵组

设有2个手动阀、1个逆止阀。通常情况下，2个手动阀常开，停电情况时，柴油机自行启动，水压顶开逆止阀直供蒸发式空冷器，保证软环系统的水温可控，不至于因汽化引起事故扩大。

4.2 高压中压供水联通

高压泵组与中压泵组在总出水管之间设有事故联通管，管径450mm，管道上设有2个蝶阀和1个逆止阀，2个蝶阀常开，两路停电事故情况下，柴油机主泵10秒内自行启动达到工况，逆止阀会利用管网中压力打开，实现串水供给，保证系统安全不断水，保障后续应急措施的响应时间。

4.3 补水泵组直供小套联通

补水分为两路：一为正常补水，补到主泵组的吸水管处，通常情况下，补水泵组的开停由稳压膨胀罐的液位控制。二为事故补水柴油机泵组，在停电时将水池内水加压送至主泵和风口小套。

4.4 回水直供主泵进口和出口联通

主泵组的出水总管和吸水总管之间设有一根事故管，事故情况下，两路电源全停。管路上设置的气动阀会自行打开，管网中的热水会在温度推动下自行流动循环，由于水温升高而产生的气体，会在稳压膨胀罐上的排气阀（气动阀）排出，保证循环。过程持续时间约5min，为柴油机泵组的启动，提供保障。

4.5 生产水事故应急补水

软水储池补水设置软水和生产水补水管道：净环系统补水管道为DN300，设有一个手动阀门，事故情况下（断电，柴油机启动），软水补水无法满足供水量，应急打开生产水补水管补水，由补水柴油机泵为系统补水，确保系统的保安供水。

5 运行效果与经济分析

系统投运后，运行稳定，冬夏季都能保证可靠降温，且效果良好，运行水耗低，水质优良，设备与管路的腐蚀、结垢等问题基本杜绝。

软闭系统总装机功率5391.3 kW；运行功率2445.7 kW （未考虑空冷器净环消耗）。供水运行成本主要包括：运行电耗、运行水耗、药剂消耗等，合计吨水成本约为0.24元/m³。

6 总结

1）软闭系统设计理念先进，串级加压供水既保证了系统的冷却水量，又实现了供水冷却余量和余压的高效利用，降耗效果显著；

2）密闭循环系统的节水效果良好，设计总循环水量9300 m³/h的系统，正常运行补水量仅0.4 m³/h，水重复利用率达99.95%，节水效果十分突出；

3）由于密闭系统的保有水量小，仅800m³左右（包括管路与设备内的存水），其水质调整高效简单，加之补水采用纯软水供应，使系统水质稳定优良，为设备与管路的长寿命运行奠定了基础；

4）由于串级供水，上下用水工序的彼此影响大，其供水安全性本质上存在隐患，这就需要在实际使用做好运行管理与设备维护，并制定完善的应急措施和实施必要的设备改造，提高供水安全性，实现稳定运行。

参考文献：

[1] 林清鹏.高炉冷却水处理技术比较与探讨［J］.冶金动力.2009，135（5）：74~77.

[2] 周文.武钢1号高炉软水密闭循环冷却技术分析［J］.冶金动力，2003，100（6）：54~56.

[3] 周本省.工业水处理技术[M].北京：化学工业出版社，1999 年.

[4] 许尉良.高炉软水密闭循环冷却水处理技术的研究及在武钢五号高炉的应用.工业水处理[J].1997.17.

[5] 戴杰.高炉软水密闭循环冷却系统若干问题的探讨.炼铁[J]. 1996.06：16~17.