高炉循环冷却水系统改造

万东明，胡子秋，郑志胜
（河南安阳钢铁集团有限公司，河南安阳 455004）

　　摘　要：安阳钢铁公司炼铁厂高炉用水系统原采用直流式供水，存在水质差、水量不足等问题。采用敞开式循环冷却水系统对原供水系统进行改造，同时对循环冷却水进行处理后，冷却水系统水的循环利用率达98％，浓缩倍数达1.86。解决了水量不足、设备结垢、腐蚀的问题。
　　关键词：炼铁；高炉；循环冷却水；水处理；旁滤
　　中国分类号：TU991.4
　　文献标识码:B
　　文章编号：1009—2455（2002）0—0016—02

1 冷却水系统改造前状况

　　安阳钢铁公司炼铁厂高炉冷却系统水源为地表水，冷却对象主要为高炉冷却壁，其冷却强度对高炉一代寿命起着决定性的作用。原供水方式一直采用直供式，使用后的水未经循环，直接外排，浪费很大，同时还存在水质差、水量不足、水压低等问题。考虑到原供水方式已暴露出如上很多弊端，且无事故供水措施，严重制约了炼铁厂生产的发展和经济效益的提高，加上两供水泵站内管道年久失修、腐蚀严重且难以更换，是生产中的一个重大设备隐患，因此在新建6#380m³高炉之际同步建设高炉区循环泵站势在必行。

2 高炉循环水工程设计

2.1 循环水系统工艺流程
　　目前，国际上比较先进的高炉循环水冷却技术是采用软水闭路循环系统，其特点是节水的冷却效果好，较好地解决了结垢和腐蚀问题，但在检漏方面没有特别成功的经验。本次设计结合我公司高炉容积小、冶炼强度高、在其一代炉龄的中后期、高炉冷却壁及炉底水冷管漏水现象严重的实际情况，采用了敞开式循环冷却系统，以便于生产运行过程中及时了解渗漏情况，采取相应措施予以解决，有利于安全生产。
　　补充水和循环水的工艺流程图如图1、图2所示。

2.2 设计指标
　　①满足7座高炉的生产用水，循环水量为10 100m³/h；自流回水；循环利用率大于98％。
　　②供水主管水压达到0.5MPa；冷却出水温度≤32℃。
　　③改善供水水质，使水中悬浮物含量由原来的120mg／L左右下降到20mg／L，并采用水质稳定措施基本消除高炉冷却壁及循环水设施的结垢、腐蚀现象。
　　 ④设置事故水塔及事故水泵，确保安全供水
2.3 泵站平面布置
　　安阳钢铁公司为1958年建厂的老企业，并几经改造，现场建筑物已十分拥挤，这是设计的难点一。经综合比较，选在厂区外一处1.37hm²的三地带，泵站内主要构筑物有：泵房、吸水池、配电室、加药间、冷却塔、过滤间、原水预处理设施等。泵房设供水泵组6台、上塔泵组6台，分别为3开3备，源水过滤泵组2台，反冲洗泵组2台，分别为1开1备，机械管道清洗过滤器4台。
2.4 冷却系统
　　冷却设施采用L85型风机逆流式钢混框架构冷却塔4台，单台处理水量2600m³/h。风筒采用MRT-85专用动能回收型玻璃钢风筒，冷却塔的风机采用L85A型轴流风机，填料采用点波填料。
2.5 旁滤系统
　　结合本工程受场地限制的特点，设计采用了国外先进的FILTOMAT管道过滤设备，在供水管道上直接过滤以达到去除水中悬浮物，代替传统旁滤设施的目的。具体形式为：在供水主管上并联一路作为旁滤管道，通过阀门调节旁滤水量，利用管道自身压力进行反冲洗。由于该过滤方式有别于砂滤机理，为安全起见，设计按循环冷却流量的25％进行旁滤。
2.6 高炉本体配水系统的配套改造：
　　增大主供水管；在炉台设滤网过滤器将使用水全部过滤；设计采用分区冷却技术，即在高炉垂直方向上分成炉身一炉腰冷却区、风口区、炉缸区和炉底 区4个相对独立的子系统，每个子系统在圆周方向上又分成若干个支系统，从而有效地保证了各部位对不同冷却强度的要求。

3 使用效果及讨论

3.1 使用效果
　　安钢高炉循环水工程于1999年底投用后，循环利用率达98％以上，极大地缓解了我公司生产用水紧张的局面，同时确保了炼铁厂6座高炉用水的安全性和可靠性，各项供水指标比直接使用河水时明显改善，悬浮物浓度基本稳定在23mg／L以下，高炉风口平台供水压力可达到0.3MPa，解决了原来水质差、水量小、水压低等问题，大大降低了冷却设 备和管路的酸洗或砂洗频率，提高了冷却效果，为高炉的稳产高产创造了必要条件。表1为浓缩倍数1.86时循环水质的实测数据。

表1 循环水质实测数据 水样 pH 总碱度/（mmol.L^-1) 总硬度/（mmol.L^-1) 钙离子/（mg.L^-1) 氯离子/（mg.L^-1) 总磷/（mg.L^-1) 循环水 8.18 4.60 4.20 280 138 6.40 补充水 8.25 3.05 3.16 248 74 0.70

3.2 问题讨论
　　高炉循环水工程投运以来，在实际操作和使用过程中我们也遇到了一些问题和难题，主要表现在以下几个方面：
　　①随着近年来高炉冷却设备的改进，尤其是大型冷却模块技术在安钢高炉上的应用，高炉用水量相应加大，但因循环泵站面积有限，只有通过小泵改大泵的方式进行改造。因此在决策上，应根据形势起前考虑，留有余地。
　　②总排水管为自流回水，在投用初期，曾出现排水不畅的现象，主要原因为高炉排水有落差，排水井内为气水混合物，按常规设计的排水井高度偏低。
　　③从实际使用情况来看，FILTOMAT过滤器在系统中产生的效果不太明显，主要原因是其安装地点在主供水管的旁通管上，位置不妥；稍有阻塞水流即绕近路而行，起不到旁滤效果，该过滤器更适合用于全部循环水都进行过滤以及过滤精度较高（原水水质较好）的情况。
　　④鉴于高炉本体为敞开式箱、槽排水方式，从进料系统落下的矿石、焦炭颗粒经排水井会进人循环系统，这样不但增加了系统中的悬浮物浓度，严重时还可影响水泵运行。现已通过在排水箱、槽上加盖板及热水池人口前加格栅等办法解决。敞开式循环水系统应尽量避免水质受污染。

　　作者简介：万东明（1966－），男，重庆人，工程师，1989年毕业于西安冶金建筑学院环工系给排水专业，现在河南安阳钢铁公司设计院从事给排水设计工作。