典型煉鐵廠給排水系統(tǒng)工藝分析

蔣遠(yuǎn)輝 覃晶晶 伍麗珍

摘要：我國(guó)的工農(nóng)業(yè)用水需求量很大，水資源匾乏，水體污染嚴(yán)重。特別是鋼鐵企業(yè)，是用水、排水大戶。因此針對(duì)鋼鐵企業(yè)各個(gè)主體工藝給排水系統(tǒng)，分析其系統(tǒng)的用水情況和系統(tǒng)設(shè)置，給排水節(jié)水情況，并且詳細(xì)針對(duì)煉鐵廠高爐冷卻系統(tǒng)進(jìn)行研究，通過(guò)分析研究目前國(guó)際上較先進(jìn)的高爐軟水閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)，將其應(yīng)用于具體的工程實(shí)踐中，最后達(dá)到節(jié)水，少排甚至不排廢水，實(shí)現(xiàn)國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建和諧社會(huì)目的。基于此本文分析了典型煉鐵廠給排水系統(tǒng)軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)的工藝。

關(guān)鍵詞：煉鐵廠；給排水系統(tǒng)；工藝

1、高爐軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)

高爐軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)是一個(gè)全封閉的系統(tǒng)，用軟水作為冷卻媒介，系統(tǒng)主要由冷卻元件、循環(huán)管路、控制閥門、膨脹罐等部件組成。目前，大多數(shù)煉鐵企業(yè)給排水無(wú)廢少?gòu)U工藝通過(guò)采用改進(jìn)生產(chǎn)工藝流程和更新舊設(shè)備、高濃縮倍率開(kāi)路凈環(huán)水系統(tǒng)、閉路循環(huán)水系統(tǒng)、串接給排水系統(tǒng)、再生水回用等工藝流程。但是這些改進(jìn)的方法都有缺陷，比如：大量改進(jìn)生產(chǎn)工藝和更新現(xiàn)有的設(shè)備，會(huì)花費(fèi)大量人力物力，而且使用壽命也不穩(wěn)定，因此，投資的性價(jià)比不高；如果改用高濃縮倍數(shù)的開(kāi)路凈環(huán)水系統(tǒng)，那么新水與循環(huán)水處理的質(zhì)量要求是很高的，大大增加的系統(tǒng)運(yùn)行的成本。再生水回收再利用本身是一種技術(shù)難度大且成本費(fèi)用高的環(huán)保措施。所以，高爐軟水密閉冷卻循環(huán)水系統(tǒng)在煉鐵企業(yè)推廣可以有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果。

2、高爐軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)的影響因素研究

2.1水質(zhì)的影響

對(duì)于冷卻水的水質(zhì)，按常規(guī)的認(rèn)識(shí)只看懸浮物的含量、硬度、酸度、堿度等，但是實(shí)際上這些指標(biāo)并不能準(zhǔn)確地判斷冷卻水的質(zhì)量，還必須進(jìn)行水的穩(wěn)定性的測(cè)定。

許多高爐解決結(jié)垢問(wèn)題時(shí)，大多采用經(jīng)過(guò)處理的軟化水和純水。這些水雖然去掉了懸浮物和部分溶解的結(jié)垢離子，在一定程度上解決了結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，但是由于軟水和純水的使用方式為密閉循環(huán)方式，有大量的溶解氧存在，隨著溫度的升高，溶解氧無(wú)法析出，因而腐蝕速率大增進(jìn)而導(dǎo)致冷卻器燒壞、破損，嚴(yán)重影響高爐的一代壽命。為使高爐一代壽命達(dá)到15年的目標(biāo)，必須對(duì)高爐循環(huán)冷卻使用的軟水、純水和工業(yè)水進(jìn)行水質(zhì)處理，達(dá)到不結(jié)垢無(wú)腐蝕的目的。

2.2水質(zhì)穩(wěn)定性影響

由于常規(guī)的水質(zhì)檢測(cè)根本測(cè)不出水的質(zhì)量，還需要對(duì)水的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)定，才能準(zhǔn)確地確定冷卻水的質(zhì)量。這樣才能根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)，來(lái)解決防腐問(wèn)題。軟水在循環(huán)過(guò)程中，會(huì)由于循環(huán)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或水溫變化的影響，水中的含氧量升高，這樣就產(chǎn)生了電腐蝕。因此，穩(wěn)定的軟水水質(zhì)是非常重要的。目前，主要的是通過(guò)使用緩蝕劑來(lái)改善軟水水質(zhì)。緩蝕劑是用于加在腐蝕介質(zhì)中抑制金屬腐蝕的化學(xué)添加劑，實(shí)踐證明，對(duì)于某些特定的介質(zhì)，只要加入少量的緩蝕劑，就能有效地降低對(duì)金屬的腐蝕速度。

2.3循環(huán)水泵的影響

循環(huán)水泵工作的可靠性往往直接影響著整個(gè)環(huán)路的使用效果。如果對(duì)循環(huán)水泵選擇不當(dāng)就很容易造成整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行不穩(wěn)定性。只有充分掌握了系統(tǒng)的工作性能，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算，并選擇可靠的測(cè)量?jī)x表，整個(gè)系統(tǒng)才能運(yùn)行安全可靠。

3、煉鐵廠給排水系統(tǒng)工藝

3.1背景與現(xiàn)狀分析

某鋼鐵有限公司現(xiàn)有4座1200m3高爐，采用的是工業(yè)水冷卻。1座1200m3高爐的冷卻水量為200t/h，水源來(lái)自于地方水庫(kù)，近幾年，由于地下水位逐年下降，天氣干早少雨，水的問(wèn)題威脅著高爐正常生產(chǎn)。

由于工業(yè)水水質(zhì)硬度高，在冷卻壁通道壁上容易結(jié)垢。由于水垢導(dǎo)熱系數(shù)約

為鑄鐵導(dǎo)熱系數(shù)的1/80，當(dāng)熱流強(qiáng)度為1.672×103（m3.h）時(shí)，lmm厚的水垢將造成約159℃的溫差，普通鑄鐵在500℃就開(kāi)始變形。因此，水管內(nèi)局部結(jié)垢3-4mm就會(huì)引起巨大溫差，雖然清洗水垢的方法由酸洗改為高壓砂洗，效果不錯(cuò)，但仍不能徹底解決結(jié)垢的問(wèn)題，影響冷卻效果。因此，通過(guò)借鑒和探索，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)高爐冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，采用軟水閉路循環(huán)冷卻，從根本上解決了水管內(nèi)壁結(jié)垢問(wèn)題；并且減少了補(bǔ)充水量。

3.2高爐冷卻水系統(tǒng)的酸洗、鈍化、預(yù)膜工作

系統(tǒng)安裝完畢后，進(jìn)行清洗和預(yù)膜，對(duì)軟化水進(jìn)行化學(xué)處理，使水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)控制的標(biāo)準(zhǔn)。

①清洗。選用NJ-100油垢清洗劑，它是以表面活性劑及有機(jī)溶劑為主的水溶性液體，具有親油基因和親水基因，能有效地降低水的表面張力，具有浸潤(rùn)、滲透、乳化、分散等作用。系統(tǒng)采用環(huán)流法清洗。按貯水量為31m3，加藥原液70mg/L計(jì)算，須向系統(tǒng)一次性加藥2.17-3.0kg。啟動(dòng)循環(huán)泵，使水循環(huán)至濁度最大不再增加時(shí)，排凈系統(tǒng)貯水。若發(fā)生大量泡沫時(shí)，可投加NJ-803高效滅泡劑即可清除泡沫。

②預(yù)膜。選用NJ-304預(yù)膜劑。按系統(tǒng)貯水量31m3計(jì)，NJ-304的投加量為200mg/L，將NJ-304調(diào)成濃度為5%藥液備用，按每立方米軟化水加5%濃度藥液4L計(jì)算，系統(tǒng)加藥液為124L。

③運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，按200mg/L的加藥量加入濃度為5%的NJ-304，每2h檢查一次循環(huán)水中總無(wú)機(jī)磷含量，控制指標(biāo)在20mg/L，低于此數(shù)向系統(tǒng)補(bǔ)加藥液。NJ-304緩蝕劑基本上能夠控制系統(tǒng)的腐蝕結(jié)垢，使循環(huán)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)控制在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)，達(dá)到了高爐工藝要求的需要。

3.3運(yùn)行效果分析

采用工業(yè)水冷卻，冷卻水質(zhì)不穩(wěn)定，造成冷卻水管內(nèi)表面結(jié)垢，使得其熱阻增加，冷卻水管內(nèi)徑減小，由此減小了冷壁體與冷卻水的對(duì)流換熱量，當(dāng)結(jié)垢的厚度為1.5mm時(shí)，冷卻壁與冷卻水的對(duì)流換熱量減小7%。從高爐操作運(yùn)行記錄表看出，冷卻壁進(jìn)出水溫差均在5℃以下，基本消除了結(jié)垢，使冷卻壁被冷卻水帶走90%以上的熱量，冷卻壁的壽命可延長(zhǎng)3-5a，提高了冷卻強(qiáng)度。

總之，為了保護(hù)水資源，必須提升工業(yè)冷卻用水的循環(huán)率，減少對(duì)水資源的熱污染，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要。