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)的進出口流量、溫度、壓力、熱負荷的變化。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、風口小套、中套、直吹管、熱風閥、倒流休風閥、小熱風閥通過串聯(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，供風口小套使用；另一部分經(jīng)中壓增壓泵增壓，供風口二套、直吹管、熱風閥、倒流閥、小熱風閥使用；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、風口、直吹管、熱風閥、倒流閥、小熱風閥，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)投資略小；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出水溫差及熱負荷見表5。

聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)熱負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)時可適當調(diào)劑水量：一是高爐長時間休風時要減少水量；二是爐墻結(jié)厚或侵蝕嚴重，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)進水溫度?？刂七M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口一熱風閥和爐底兩子系統(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。例如武鋼進水溫度控制按DT≥20℃ ，進水溫度37．5～39．50℃ ，DT<1．50℃，進水溫度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行規(guī)定，使各區(qū)域冷卻壁熱流強度達到規(guī)定要求；2)檢查冷卻壁、風口和爐底三個子系統(tǒng)的水量、水壓、進水溫度、水溫差、熱負荷等參數(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)。至于風口頭部，因熱流強度很高，水流速達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。因此如何減少進入水系統(tǒng)的溶解氧，進入的溶解氧如何設(shè)法排出去以及殘留的溶解氧腐蝕如何進一步進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)標準為：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。