淺談豎爐小水梁冷卻工藝改造的技術比較和經濟分析

劉淑杰 方 濤

（黑龍江建龍鋼鐵有限公司，黑龍江 雙鴨山 155126）

1 概述

鋼鐵行業是用水大戶，采用技術先進、經濟實用的水處理工藝，不僅可以節能減排，降低噸鋼耗水量，而且節約投資和降低運行費用，具有重要的經濟效益和社會效益。黑龍江建龍鋼鐵豎爐設備冷卻水由煉鐵綜合泵站高爐供水泵組供給，屬開路凈循環水冷卻，自投運以來，先后出現齒輥冷卻水汽化和管道堵塞、小水梁經常結垢變形更換等，近期又發生火道口水冷壁回水管道堵塞引起蒸汽爆炸。以上說明，常規凈循環水水質滿足不了豎爐生產需求。

2 工藝技術比較和經濟分析

我們以黑龍江建龍鋼鐵10m2豎爐為例來比較幾種不同工藝流程的特點及其經濟分析。

2.1在豎爐設計中，烘干床小水梁、火道口水冷壁和齒輥等全部設備冷卻水均采用凈環水開路冷卻工藝（其工藝流程如圖所示）。此種方式自投運以來，小水梁經常彎曲變形，造成爐蓖子脫落損壞而被破停產檢修更換小水梁。通過多方面查找原因，小水梁由原φ159×10的鍋爐無縫管改為φ159×20鍋爐無縫管，平均每年停產10次以上是由于水質原因造成而停產更換小水梁。

以往更換小水梁費用估算（此部分由設備處和燒結廠提供）：

一年更換次數：10次

平均每次更換數量：小水梁2根/次，爐蓖子5塊/次

主材費用（包括φ159×20無縫管和爐蓖子）：

爐蓖子費用：爐蓖子270元/塊×5塊/次×10次=13500元/年

φ159×20無縫管費用：80kg/m×7×2根×3.6元/kg×10次數=40320 元/年。

主材費用合計：53820元/年

停產更換期間影響產量損失費用：60噸/臺時×8 小時/次×630（財務提供成本價）元/噸=302400 元/次。

每年更換小水梁費用總計：358220元

2.2 烘干床小水梁采用板式換熱器軟水密閉循環；其工藝流程分別如圖所示：

凈環水開路循環工藝流程圖（見圖1）；采用板式換熱器軟水循環工藝流程圖2：采用板式換熱器軟水循環工藝流程圖3。

采用軟水循環優點：一是循環水質好。采用軟化水，水的硬度小于1mg/L，硬度很低，系統的腐蝕、結垢少，傳熱效率高，可大大提高豎爐的冷卻效果，延長小水梁壽命。二是補水量少。工業凈環水開路循環系統，循環過程中水的蒸發、泄漏、排污等補水量一般為循環水量的5%左右，而軟水閉路循環系統，循環水與大氣隔離，僅有少量的滲漏和排污，而且避免循環過程中二次污染，補水量為循環水量的1‰。三是節能效果好。

豎爐小水梁采用軟水冷卻，冷卻后水利用余壓回到板式換熱器進行降溫，然后再用水泵加壓送至豎爐小水梁使用。而板式換熱器則采用二次冷卻凈環水對豎爐小水梁冷卻回水進行降溫。

2.3 分析

根據工藝提供，小水梁軟化水循環水量為50m3/h，經小水梁后溫升10-20℃，升溫后的循環軟化水經板式換熱器后需降溫10-20℃來保持循環系統穩定運行。換熱器的冷媒水采用現有煉鐵泵站送來的工業循環水，此工業循環水夏季供水溫度為≤30℃。由此推算軟化水循環供水溫度為35～40℃，回水溫度55～60℃（溫差為20℃時），或回水溫度為45～50℃（溫差為10℃時）。采用軟水閉路循環和半閉路循環兩種方案：

（1）優缺點：采用軟水閉路循環方案優點是可充分利用強制循環泵的能量。缺點是循環系統需設排氣和穩壓裝置；向系統內補水需用泵強制補給；不直觀，看不到水流情況。采用軟水半閉路循環方案優點是循環系統不需設排氣和穩壓裝置，直觀，能看見水流情況；向系統內補水不需用泵強制補給，外網可直接補到水箱（防止污染，水箱頂人孔加蓋板）即可。缺點是不能充分利用強制循環泵的能量。

（2）投資費用：軟水半閉路循環方案投資費用：一臺換熱器費用為2萬以下，循環泵費用為1.5萬元(兩臺,一用一備)，閥門及水箱（2×2×1.5）制作等其它費用約為 1.5萬元，共計約為5萬元。軟水閉路循環方案投資費用比半閉路多投入約3萬元左右（排氣和穩壓裝置，強制補水泵）

（3）運行費用：電費：15KWH/小時×24小時/天×330天×0.52元/KWH=61776元/年。

軟化水費用：1m3/d×330天×1.5元/m3=495 元/年。

共計運行費用約為62000元/年左右。

經濟效益：未改造前年檢修和停產損失費用358220元/年，可供改造后系統費用3年。年節約24萬元，而且減輕檢修人員檢修強度，且避免意外事故發生。

結論：經以上分析比較，采用軟水半閉路循環方式進行改造。

結語

通過以上兩種冷卻方式改造前后的技術比較和經濟分析，豎爐小水梁部分采用單獨軟水半密閉循環冷卻工藝和板式換熱設備，節水節電，運行費用低，經濟效益明顯；建議對豎爐其它部分采用單獨軟水半密閉循環方式進一步總結研究，推廣采用，以提高我國豎爐冷卻技術水平，降低噸鋼耗水量，節能降耗，以便取得更大的經濟效益和社會效益。

[1]GB50050-2007，工業循環冷卻水處理設計規范[S].

[2]鋼鐵給排水設計手冊[S].