高爐水系統(tǒng)升級改造

1、2015年12月18日,高爐水系統(tǒng)升級改造,2. 高爐改造內容,3. 改造一次投資,4. 運行費用及效益分析,主要內容,5. 結論,1.工業(yè)水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因,1.1.1 水資源現(xiàn)狀 中國是個水資源缺乏的國家，我國水資源分布極不平衡，大部分水資源集中在中部及東南部地區(qū)，廣大的西北、華北以及河南、山東等地區(qū)嚴重缺水。缺乏水資源不但影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，甚至直接影響了廣大居民的生活。,1. 工業(yè)水開

2、路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因,1.1 執(zhí)行國家法律、法規(guī)；滿足設計《規(guī)范》要求,1.1.2 水資源污染、匱乏 中國又是水資源浪費比較嚴重的國家，節(jié)水意識比較淡薄和工農(nóng)業(yè)技術落后造成水資源的浪費。 因此，節(jié)約用水是我國可持續(xù)發(fā)展的緊迫任務，為此，國家頒布了《中國節(jié)水技術政策大綱》，要求我國廣大群眾和各行各業(yè)增強節(jié)水意識，采取多種措施和辦法，節(jié)約用水。,保護水資源人人有責！！,1. 工業(yè)水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉

3、路冷卻系統(tǒng)的原因,《規(guī)范》摘要如下： 冶金行業(yè)節(jié)約用水迫在眉睫，而高爐煉鐵又是冶金行業(yè)的用水大戶，因此，高爐節(jié)約用水，是整個冶金行業(yè)節(jié)約用水的重要環(huán)節(jié)。 高爐煉鐵主要用水為冷卻設備冷卻用水、二次冷卻水、爐渣處理用水、煤氣清洗除塵用水，以及生活用水、消防用水等。其中，冷卻設備冷卻用水、二次冷卻水、爐渣處理用水、煤氣清洗除塵用水占絕大部分，因此，在這些方面采用新工藝、新技術對于高爐節(jié)約用水尤為重要。,1.1.3 《

4、高爐煉鐵工藝設計規(guī)范》（GB 50427-2008）,1. 工業(yè)水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因,新建和改造高爐時，應采用循環(huán)冷卻方式。循環(huán)冷卻分開路和密閉循環(huán)兩種，開路循環(huán)一般采用普通工業(yè)水或工業(yè)凈化水冷卻，冷卻效果相對較差，用水量大，補充新水量多，只適合在少部分水資源特別豐富的地區(qū)使用。 密閉循環(huán)一般采用軟水、除鹽水或純水，冷卻效果好，補充水量少，應在今后的高爐建設中大量推廣應用。軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)具有安全可靠、耗水

5、量少、占地小、投資省等優(yōu)點。,《高爐煉鐵工藝設計規(guī)范》（GB 50427-2008）,1. 工業(yè)水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因,聯(lián)合軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)采用串聯(lián)與并聯(lián)的方式，將獨立軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)的三個獨立系統(tǒng)合并成一個系統(tǒng)，在保證冷卻效果提高的情況下，水量大幅度減少，節(jié)省投資，降低能耗。 目前，高爐凈循環(huán)水開路循環(huán)系統(tǒng)，其循環(huán)率一般應大于98%，高爐軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)，其循環(huán)率應大約99.8%，N廠采用軟水密閉循環(huán)的高爐

6、，其循環(huán)率高達99.9%以上。,《高爐煉鐵工藝設計規(guī)范》 （GB 50427-2008）,1. 工業(yè)水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因,1.2 軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)點,1.2.1 良好的水質，從根本上解決了結垢問題，提高了冷卻效果，是保證高爐 長壽的關鍵 軟水是經(jīng)過軟化處理的水，有效控制水中Ca、Mg離子含量，與工業(yè)水相比軟水中的Ca、Mg離子含量

7、大幅度降低，因而消除了冷卻水管管壁上的結垢，極大地提高了冷卻效果。 實踐表明，冷卻水管內壁1mm厚的水垢就可以造成100~200℃的溫差，是冷卻器的冷卻效率急劇降低，水垢是惡化冷卻器傳熱效果的最重要的因素，因此采用經(jīng)過處理的軟水成為高爐冷卻的主導技術。 軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)采用軟水作為冷卻介質，提高冷卻水質量和冷卻水穩(wěn)定性，消除了冷卻器內壁結垢，從根本上解決了由于水質不良造成的傳熱惡化問題。,1. 工業(yè)

8、水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因,軟水、除鹽水、凈環(huán)水水質指標,《鋼鐵企業(yè)給水排水設計規(guī)范》（GB 50721-2011）,1. 工業(yè)水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因,1.2.2 系統(tǒng)運行可靠、穩(wěn)定性高 軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)壓力由膨脹罐內充填的氮氣壓力來控制，不僅提高了系統(tǒng)的密封性，而且提高了軟水的汽化溫度，使軟水具有一定的欠熱度。特別是各冷卻單元回水進入脫氣罐，及時脫去了水中氣泡，避免產(chǎn)生兩相流

9、和膜態(tài)沸騰，消除管道汽塞，使循環(huán)水流穩(wěn)定運行。,1. 工業(yè)水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因,1.2.3 水量消耗降低 軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)是一個完全與大氣隔離的密閉系統(tǒng)，由于軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)為封閉體系，因此沒有冷卻水的蒸發(fā)損失，系統(tǒng)泄漏流失也極少，而且在循環(huán)中水質不受任何污染，損耗降低，對管道的腐蝕也相應減小。正常情況下軟水補水量僅為系統(tǒng)循環(huán)量的0.04%~0.1%。同工業(yè)水開路系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)相比，水消

10、耗量大幅度降低，是現(xiàn)代高爐煉鐵降低水資源消耗實現(xiàn)綠色制造的重要技術措施。下表是幾座高爐采用軟水閉路系統(tǒng)系統(tǒng)后，實際軟水補水量。,1. 工業(yè)水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因,1.2.4 動力消耗降低 軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)同工業(yè)水開路系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)相比，具有動力消耗低的技術特點。開路系統(tǒng)中水泵的揚程取決于管道系統(tǒng)的阻力損失、供水點的高度和剩余壓力，因此在相同冷卻水量的條件下，工業(yè)水開路系統(tǒng)的供水泵需要更高的揚程

11、。P開路泵揚程=△P管路阻損+P供水點高度+P剩余壓頭 而軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)中由于冷卻水的靜壓頭能夠得到充分利用，并且設有膨脹罐，冷卻系統(tǒng)的工作壓力取決于膨脹罐內填充的氮氣的壓力，因此水泵的揚程是由系統(tǒng)的管道阻力損失決定的，而且武學單獨設置將冷卻水提升至冷卻塔的提升泵組，系統(tǒng)的動力消耗顯著降低。 P閉路泵揚程= △ P管路阻損 P開路泵揚程 ＞ P閉路泵揚程,1. 工業(yè)

12、水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因,1.2.5 基建費用不高，基本與工業(yè)水開路系統(tǒng)系統(tǒng)相同 對于改造高爐而言，盡量利用原來就有設施，并根據(jù)新工藝要求，對泵房設備、土建進行相應改造。,1. 工業(yè)水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因,2.1 閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)的改造內容 如果爐容不擴大，風口數(shù)量不變，則高壓循環(huán)泵組系統(tǒng)，可利舊。僅增加常壓泵組及配套設施，以及軟水制備、冷卻等設備。

13、 下表是水系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)，設備表,2. 高爐改造內容,2.2.1 冷卻水分區(qū)、調控、檢漏系統(tǒng) 通過閥門及管路的設置，實現(xiàn)系統(tǒng)中水管路的關閉、水量分配調節(jié)，及系統(tǒng)的檢漏。,2. 高爐改造內容,2.2 軟水閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)手動調節(jié)及自動控制系統(tǒng),2.2.2 爐頂自動噴霧降溫系統(tǒng) 實現(xiàn)爐頂打水降溫，同時還根據(jù)爐頂溫度的高低，自動控制打水量、打水時間，有效節(jié)約水、電資

14、源。,2. 高爐改造內容,2.2.3 軟水脫氣、穩(wěn)壓自動控制系統(tǒng) 實現(xiàn)系統(tǒng)自動脫氣、穩(wěn)壓。根據(jù)系統(tǒng)水位變化，對系統(tǒng)自動進行補水；引起的系統(tǒng)壓力波動，自動進行補氣，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。,2.2.4 泵組自動補水系統(tǒng) 實現(xiàn)根據(jù)液位計的變化，與泵組連鎖，自動對系統(tǒng)進行補水。,2.3.1軟水閉路系統(tǒng)水系統(tǒng)工藝流程圖,2. 高爐改造內容,2.3 軟水閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng) 流程圖,2.3.2

15、 軟水閉路系統(tǒng)水系統(tǒng)泵房閉路循環(huán)流程圖,2. 高爐改造內容,改為軟水閉路系統(tǒng)后，一次投資（以1000m3高爐為例） 下表是水系統(tǒng)改為軟水閉路系統(tǒng)的投資表,3. 改造一次投資,4.1 開路工業(yè)水循環(huán)與軟水閉路系統(tǒng)運行費用理論計算對比（以1000m3高爐為例）,4. 運行費用及效益分析,4.2 工程實例數(shù)據(jù)分析,4. 運行費用及效益分析,4.3 間接生產(chǎn)效益估算,壁體壽命延長，減少了因冷卻壁損壞的高爐中修。若中修一次~7天

16、，1000m3級高爐正常生產(chǎn)每天盈利~60萬元。 則節(jié)省中修費用的同時，獲得生產(chǎn)盈利~420萬元。,4. 運行費用及效益分析,4.4 數(shù)據(jù)分析結論,1）軟水閉路系統(tǒng)耗水量是工業(yè)水開路系統(tǒng)耗水量的~30%。2）軟水閉路系統(tǒng)耗電量是工業(yè)水開路系統(tǒng)耗水量的~50%。3）水費、電費單價越高，回收期越短。 （總節(jié)約成本可按照 0.6M水+0.5M電 計算 （M水—本廠水運行成本，M電---本廠電運行成本））4) 節(jié)