熱帶地區鎳鐵熔煉冷卻循環水水質控制探討

魏利國 李亞青

(1.太原理工大學，山西 太原 030024； 2.太原市城市規劃設計研究院，山西 太原 030002)

熱帶地區鎳鐵熔煉冷卻循環水水質控制探討

魏利國1,2李亞青1

(1.太原理工大學，山西 太原 030024； 2.太原市城市規劃設計研究院，山西 太原 030002)

結合某熱帶地區具體工程實例，通過系統的運行實踐，對鎳鐵精煉循環水水溫及水質控制進行了深入研究，針對運行中出現的具體問題提出了科學有效的解決辦法，為同類型的系統運行提供了有價值的參考依據。

循環水，水溫，濁度，電導率，硬度

熔煉工藝是鎳鐵生產過程的核心工藝，工藝的核心設備就是電爐，對電爐的冷卻關系到系統的安全運行，一旦冷卻系統發生問題不能正常供水，電爐就有可能被燒穿，導致整個爐體報廢，損失將是非常巨大的。整個爐體的冷卻部位有爐底、爐壁，爐底采用風冷，爐壁采用水冷。爐壁冷卻設備為平水套和立水套，安裝在爐殼與耐火磚之間，能夠有效的冷卻爐墻的耐火材料，保證耐火磚的使用壽命。工藝對水質的關鍵數據要求為：總硬度(CaCO3)小于10 mg/L；水溫為35 ℃～43 ℃，最高不超過35 ℃；總懸浮顆粒小于10 mg/L；濁度小于20 NTU；pH值7.5～9.0；電導系數小于1 400 μs/cm。本研究項目位于東南亞某國，屬于熱帶地區，年平均氣溫：25.6 ℃；10年極端最高氣溫(日平均值)42.1 ℃；10年極端最低氣溫(日平均值)5 ℃。項目冷卻水源來自江水，水質基本情況為：總硬度(CaCO3)小于52 mg/L；水溫為25 ℃左右；濁度小于55.2 NTU；pH值7.99。與國內江水水質相比存在濁度低、硬度低但季節變化范圍大的特點。項目給水系統由水源地、凈化站、高位水池組成，通過混凝工藝處理達到使用標準后通過8 000 m3高位水池自流進入廠區工業水管網。

1 工藝循環冷卻水溫控制

循環冷卻水進水水溫是最核心的控制要素，也是較難控制的，最主要的原因是當地氣溫及濕度等氣象條件制約，年平均氣溫為25.6 ℃，夏季最高溫度能突破50 ℃，歷年最熱月的平均相對濕度75%，歷年最冷月的平均相對濕度81%，對于冷卻系統是相當不利的。冷卻工藝系統核心就是逆流式方形冷卻塔，由國內廠家生產，由于廠家也無在當地運用的具體實例，考慮到當地的氣象條件，在設計產品配套電機時放大了一個規格。按照設計回水通過冷卻塔冷卻后，最大降溫可達10 ℃。在實際生產運行中一般降溫為2 ℃～5 ℃，當然降溫高低與回水溫度高低有直接的關系，回水溫度高溫降就高。從圖1可以看出，回水經降溫后再供出去的水溫受氣溫變化影響不大，最直觀的體現在中午12：00的水溫與早上2：00的水溫對比上，有時早上水溫甚至比白天的水溫還高。在這期間還有對水溫采取的一些控制手段，促成這種結果的出現。

水溫的控制方法及措施有以下方面:

1)及時排污并補充新水。在循環水系統運行過程中，水質及水溫有時會超標，不能滿足生產需求，這時最直接的辦法就是及時排污，通過啟動排污泵，將熱水池中的底部濁度較大的水排出一部分，同時補充新水，而新水的水溫較低，通過一段時間運行混合冷水池的水溫就降下來了,從而保證生產使用要求。

2)加大循環水量。將循環水泵工況進行調整，達到最大流量。但在一般運行中循環水系統運行參數也基本達到了最佳的運行工況，調整流量只適用于非滿負荷運行的情況。

3)檢查冷卻塔運行狀況。冷卻塔長時間運行后，其中的填料就會老化、脆裂、變形，甚至局部缺失，造成塔內水流呈溝流、束流、壁流、垮塌等現象，使冷卻塔冷卻效果嚴重降低，尤其在熱帶地區這種情況就更為嚴重，填料的壽命往往大打折扣。這就需要在日常的運行點檢中注意觀察冷卻塔落水的均勻性，如發現局部不均勻水流出現，應及時進行檢查，對填料進行徹底或局部更換。保證冷卻塔的冷卻效果及系統的正常運行。

2 水質控制

水質控制的主要目的就是將循環水水質人為地控制在一定的工藝要求范圍內，防止冷卻管道結垢與腐蝕，延長設備使用壽命，保障安全生產。

2.1 濁度的控制

循環水濁度升高的主要原因有循環冷卻水的濃縮作用、大氣中的多種雜質通過冷卻塔敞開部分進入冷卻水系統中、微生物的繁殖及其分泌物形成的粘性污垢等等。1)循環冷卻水的濃縮作用導致的循環水濁度及含鹽濃度升高會導致管道腐蝕及結垢，在生產中主要采取以下幾種措施進行控制：a.加強排污，通過水質監控，定時進行排污，保證濁度在一定的范圍內；b.通過對回水進行旁濾，對回水5%的水量進行過濾，從而降低循環水濁度；c.補充新水，通過加入新水的稀釋作用降低循環水濁度。2)大氣中雜質進入冷卻系統中導致濁度上升這種情況最常見也是比較難解決的。在當地雨水比較多，風雨經常把樹葉樹枝帶入冷卻系統中，導致循環水中雜質集聚，堵塞填料及冷卻管道，導致流量下降，影響冷卻效果。還有就是工廠煙塵落入冷卻塔中，這種情況比較少見，在設計時，只要將冷卻塔位置盡量不要選擇在煙囪下風向就行。偶爾有亂風將少量煙塵帶入冷卻塔中也不是多么要緊的事情。還有一種情況，就是當地雨季的飛蟲特別多，而且個頭巨大，晚上有大量的飛蟲通過冷卻塔進風口飛入循環水池中，進而進入循環系統中，導致爐壁冷卻銅管堵塞，嚴重影響系統正常運行，而且一旦堵塞極難處理。鑒于以上情況我們采取兩項措施：一是在冷卻塔進風口加裝尼龍防蟲網；二是在循環水泵出水口管路上加裝自動沖洗過濾器。實踐證明這兩項措施是非常有效的，起到很好的作用。但是加裝防蟲網也導致了進風量減少，影響了冷卻效果。3)微生物的繁殖及其分泌物形成的粘性污垢導致的濁度上升的情況也是存在的，尤其是在熱帶地區，微生物繁殖也比較快。在系統中我們采取了在回水管道上加裝滅菌靈的方法。在近一年的運行觀察中未出現嚴重的微生物粘性污垢，盡管有些地方出現，但影響很小。

2.2 硬度控制

按工藝要求，冷卻水進水硬度不能超過10 mg/L，當地的江水經處理后工業用水的硬度大致在30 mg/L～50 mg/L之間。因此在工藝上采取了用軟水器對來水進行軟化后通過補水進入循環系統。軟水器軟化后的水硬度在2 mg/L以下，完全能滿足工藝使用要求。但循環水在長時間的循環后，硬度有所提高，有時也超過10 mg/L。在這種情況下采取了加強排污與加強補水的方法降低循環水硬度，保證工藝正常生產需求。

2.3 pH值控制

pH值按工藝設計要求在7.5～9.0之間，經過長時間的運行觀測，數據顯示pH一直在要求的范圍內，并未有酸堿度特高或特低的情況出現，在生產中也并未采取特別的措施進行控制。當然對于補充的軟化水水質一直嚴格控制，嚴格避免不合格軟化水進入循環水系統中，也保證了pH值一直保持穩定。

2.4 電導率的控制

電導率的高低主要取決于兩個因素，一個是循環水的溫度，電導率與水溫近似成正比例關系；另一個因素就是水溶液含溶質鹽的濃度。水溫的控制方法前面已經進行了論述，關鍵在于循環水總鹽度的控制。首先從來源上進行控制，主要防止軟化器在日常運行過程中出現漏鹽現象，這就需要嚴格控制軟化器運行參數，不能超負荷運轉，并且隨著出水水質情況及軟水器運行工況隨時調整反沖洗時間，保障出水合格。總之，通過長時間的冷卻水循環系統運行實踐，針對在特殊的氣象條件下的運行環境，依據電爐熔煉系統的特殊工藝要求，根據現有的技術及現場條件，科學系統地制定出切實可行的技術措施，采取相應的處理方法，對循環水系統的水質進行有效的控制，從而滿足電爐生產工藝的要求，保障了生產的安全運行，為整個項目的效益實現提供了堅實的基礎保障。

Discussion on water quality control offerronickel smelting cooling circulating water in tropical area

WEI Li-guo1,2LI Ya-qing1

(1.TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China;2.TaiyuanUrbanPlanningandDesignResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

Combining with the specific engineering example of a tropical area, through the system operation practice, this paper deeply researched the ferronickel refining circulating water temperature and water quality control, according to specific problems occurred in operation put forward effective solutions, provided valuable reference for the system operation of same type.

circulating water, water temperature, turbidity, conductivity, hardness

2014-07-14

魏利國(1976- )，男，在讀工程碩士，工程師； 李亞青(1966- )，女，高級工程師

1009-6825(2014)27-0133-02

TU991.21

A