胡玉清 盧鄭汀

(1．昆鋼安寧分公司；2．昆鋼新區(qū)分公司)

摘要：本文介紹了聯(lián)合軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)在昆鋼新區(qū)2 500m³高爐的應(yīng)用，該系統(tǒng)對高爐的相關(guān)冷卻設(shè)備實現(xiàn)全軟水冷卻，生產(chǎn)中通過及時監(jiān)測冷卻系統(tǒng)的進(jìn)出口流量、溫度、壓力、熱負(fù)荷的變化。并加以控制，為高爐生產(chǎn)運行提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：2 500m³高爐；聯(lián)合軟水密閑循；環(huán)熱負(fù)荷

1  前言

昆鋼新區(qū)2500m³ 高爐冷卻系統(tǒng)采用聯(lián)合軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)，將冷卻壁、爐底、風(fēng)口小套、中套、直吹管、熱風(fēng)閥、倒流休風(fēng)閥、小熱風(fēng)閥通過串聯(lián)和并聯(lián)的方式組合在一個系統(tǒng)中。全系統(tǒng)總循環(huán)水量設(shè)計為4034m³／h，最大可達(dá)4 760m³／h。具體方案是：從軟水泵站出來的軟水在爐前一分為二，其中冷卻爐底690m³／h，冷卻壁直冷管3344m³／h，兩者回水進(jìn)人冷卻壁回水總管，從冷卻壁回水總管出來的軟水一分為三，一部分經(jīng)高壓增壓泵增壓，供風(fēng)口小套使用；另一部分經(jīng)中壓增壓泵增壓，供風(fēng)口二套、直吹管、熱風(fēng)閥、倒流閥、小熱風(fēng)閥使用；兩者回水與多余部分一起回到總回水管，經(jīng)過脫氣罐脫氣和膨脹罐穩(wěn)壓，最后回到軟水泵房，經(jīng)過二次冷卻，再循環(huán)使用。工藝流程見圖1。

2  軟水閉路冷卻系統(tǒng)

軟水閉路冷卻的基本原理是：低溫的一次水(軟水)用泵分別送到爐底、冷卻壁、風(fēng)口、直吹管、熱風(fēng)閥、倒流閥、小熱風(fēng)閥，供其冷卻使用。在冷卻上述高爐部件的同時，一次水自身的溫度有所上升，因此要通過蒸發(fā)式熱交換器來降溫，使其溫度還原，然后再用泵送給高爐循環(huán)使用。二次水(凈循環(huán)水)用泵送到蒸發(fā)式熱交換器，給一次水降溫，同時自身溫度有所上升，然后利用機械通風(fēng)式冷卻塔給二次水降溫，降溫后的水再由泵送給熱交換器循 環(huán)使用。其工藝流程見下圖2。

3  聯(lián)合軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)

聯(lián)合軟水密閉冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點是：冷卻強度高、效果好，能滿足高爐的長壽需要，節(jié)約用水，運行成本低，建設(shè)投資略??；缺點是設(shè)計和調(diào)試難度很大，在高爐運行后，不易調(diào)整各冷卻部件的用水量。

聯(lián)合軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)和軟水補水系統(tǒng)，具體參數(shù)見表1、2、3。

爐身各部位冷卻水溫差，熱流強度及熱負(fù)荷見表4。聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)Ⅱ回路閥門及冷卻器進(jìn)出水溫差及熱負(fù)荷見表5。

聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)熱負(fù)荷合理控制范圍見表6、7、8、9。

4  制定合理冷卻制度

4．1保持水系統(tǒng)穩(wěn)定運行

保持冷卻水系統(tǒng)穩(wěn)定順行與高爐爐況穩(wěn)定，維護(hù)合理爐型密切相關(guān)。冷卻強度過大會引起爐墻結(jié)厚，冷卻強度過小會引起冷卻壁溫度升高，燒壞冷卻壁。過冷過熱都會破壞高爐順行，影響高爐生產(chǎn)，必須十分注意。在一般情況下不充許隨便調(diào)節(jié)水量，高爐處于下列狀態(tài)時可適當(dāng)調(diào)劑水量：一是高爐長時間休風(fēng)時要減少水量；二是爐墻結(jié)厚或侵蝕嚴(yán)重，改變操作參數(shù)作用不大，可減少冷卻壁供水量增加供水溫度或增加水量降低水溫；三是爐缸爐底侵蝕嚴(yán)重時應(yīng)把水量調(diào)至最大，水溫調(diào)至最低，正常情況下每次水溫調(diào)節(jié)1～2℃。

4．2水溫差、熱負(fù)荷控制

高爐冷卻壁的冷卻一般穩(wěn)定水量不變，調(diào)節(jié)進(jìn)水溫度?？刂七M(jìn)水溫度的方式為調(diào)整蒸發(fā)式熱交換器的冷卻水和冷卻風(fēng)扇。為保證冷卻效果對供水溫度有一定的要求，同時應(yīng)考慮回水降溫的處理費用，供水溫度太高，冷卻效果差。供水溫度低，一般認(rèn)為冷卻效果好，但處理費用高。一般高爐設(shè)計的供水溫度為<45 ℃。實際運行的情況是風(fēng)口一熱風(fēng)閥和爐底兩子系統(tǒng)的供水溫度均小于40℃。冷卻壁子系統(tǒng)在開工初期，熱負(fù)荷低，為防止高爐爐墻結(jié)瘤，影響高爐順行，將供水溫度提高至50～53℃。

隨著高爐冶煉強度的提高，熱負(fù)荷增大，實際控制供水溫度為40～42℃ ，這有利于爐內(nèi)“渣皮” 的形成，防止冷卻壁過早燒壞。對爐體冷卻水的供水溫度，并不是越低越好。有人曾對兩座高爐在不同水流速下，測定其傳熱效果，取得相同的結(jié)果，供水溫度在3℃左右其傳熱效果最佳。例如武鋼進(jìn)水溫度控制按DT≥20℃ ，進(jìn)水溫度37．5～39．50℃ ，DT<1．50℃，進(jìn)水溫度38．5～39．50℃ ，夏天按下限，冬天按上限控制。爐缸爐底水溫差控制范圍：爐底<10 ℃，爐缸1～3段<0．50℃。

熱負(fù)荷控制做到以下幾點：1)要及時監(jiān)測冷卻壁、爐底及蛇形管的溫度變化情況。特別是第五段、第六段、第七段、第八段處在軟熔帶根部，溫度較敏感。因此，對各段冷卻壁的控制溫度進(jìn)行規(guī)定，使各區(qū)域冷卻壁熱流強度達(dá)到規(guī)定要求；2)檢查冷卻壁、風(fēng)口和爐底三個子系統(tǒng)的水量、水壓、進(jìn)水溫度、水溫差、熱負(fù)荷等參數(shù)的變化情況；3)密切關(guān)注系統(tǒng)的補水情況，冷卻設(shè)備及管路是否有外漏現(xiàn)象。根據(jù)系統(tǒng)補水曲線斜度，可及時發(fā)現(xiàn)外漏、操作失誤、風(fēng)口及其二套的損壞情況；4)定期檢查系統(tǒng)的排氣閥門，觀察排氣閥中是否集氣，如有集氣則說明水流速度偏低。此時應(yīng)及時查漏并適當(dāng)增加水量，少避免產(chǎn)生氣泡和氣膜。同時檢查系統(tǒng)對冷卻介質(zhì)的脫氣功能是否正常、脫氣罐和膨脹罐的工作是否正常、氮氣壓力是否處在受控制范圍之內(nèi)。

4．3水速控制

對于冷卻壁，其垂直冷卻水管和蛇形管的水流速必須大于1．2—1．5m／s，爐底子系統(tǒng)的冷卻水流速為2．0 m／s(因是水平管)。至于風(fēng)口頭部，因熱流強度很高，水流速達(dá)15 m／s。

4．4 軟水密閉循環(huán)冷卻水處理

采用軟水密閉循環(huán)冷卻方式的冷卻水處理主要就是控制溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕問題。在敞開式冷卻水系統(tǒng)，隨著水溫的升高，溶解氧降低，在80℃ 以上，金屬腐蝕速度隨溫度的進(jìn)一步上升而迅速下降，但在密閉式冷卻水中，情況則不相同，當(dāng)空氣不能及時從系統(tǒng)中排出時，金屬的腐蝕速度則隨水溫的升高而直線上升。因此如何減少進(jìn)入水系統(tǒng)的溶解氧，進(jìn)入的溶解氧如何設(shè)法排出去以及殘留的溶解氧腐蝕如何進(jìn)一步進(jìn)行控制是解決密閉水系統(tǒng)腐蝕問題的關(guān)鍵。我們采用氮氣密封，且有排氣措施，隨著水的循環(huán)，水中溶解氧迅速降低。溶解氧低對降低金屬的腐蝕速度很有利，但在水的循環(huán)使用過程中，各密封面及補充水帶人少量的空氣也是不可避免的。昆鋼新區(qū)2 500m³高爐聯(lián)合軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為：硬度≤3．0μmol／L、溶解氧(02)<0．1mg／L、電導(dǎo)率(25℃)<10～20μs／cm、鐵≤50μg/L 、銅≤10μg/L。

5 小結(jié)

昆鋼新區(qū)2500m³高爐在開爐半年以來，逐步摸索適合自己的一套水系統(tǒng)管理方法，對維持和控制合理爐型起到了積極的作用。但是生產(chǎn)中還存在諸如下部渣皮不穩(wěn)定、溫度易波動的問題，有待于在以后的工作中多摸索、總結(jié)。而對于聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)在大型高爐的應(yīng)用，以及如何發(fā)揮其冷卻的優(yōu)點，還是我們長期關(guān)注的重點。