COREX爐純水密閉循環系統設計及調試探討

邵麗娜，陳 坤

（重慶賽迪冶煉裝備系統集成工程技術研究中心有限公司，中冶賽迪工程技術股份有限公司，重慶 401122）

1 前言

COREX-3000煉鐵工藝是上海浦鋼公司引進的熔融還原煉鐵的新技術，前后共引進2座COREX-3000，COREX爐可以直接使用球團、天然塊礦、非焦煤等作為原料和燃料。基本不使用焦炭，對環境的污染較小。COREX爐分為還原爐和熔融氣化爐兩部分，熔融氣化爐產生的高溫還原煤氣直接送到還原豎爐中，COREX爐的爐體冷卻循環系統對COREX爐而言是非常重要的。

COREX爐的爐體冷卻循環系統共分為3個密閉系統，分別為冷卻壁及爐底水冷系統、關鍵設備冷卻系統和非關鍵設備冷卻系統。冷卻壁及爐底水冷系統。

2 冷卻壁及爐底水冷系統

（1）工藝流程（見圖 1）

本系統采用全密閉循環系統,用戶包括COREX爐冷卻壁1～10段冷卻壁及爐底冷卻，回水經過濾器及換熱設備之后，再用循環泵送到用戶使用，當確認斷電后，高位水箱自動供給初期安全水，同時向柴油機發出指令，啟動柴油發電機，向應急泵供電，由應急泵向用戶供水，應急回水則通過高架管道架空回到純水池中，再循環降溫。當冷卻壁局部漏損時，采用強制循環泵對冷卻壁進行強制循環冷卻。通過補水泵對密閉循環系統進行補水，再通過加藥泵向密閉循環系統投加緩蝕阻垢劑，系統中設有高位膨脹水箱，膨脹水箱設置位置高度在38 m平臺上，為隔絕空氣，采用氮氣密封，外部氮氣壓力經過減壓閥減壓至0.25 MPa。循環用水量為3650 m3/h，供水壓力為1.4 MPa。應急供水量為1200 m3/h，供水壓力為 1.5 MPa。

圖1 爐壁冷卻水系統

（2）主要設備參數

a.循環泵：2 用 1 備

流量Q=1900 m3/h,揚程H=80 m

b.過濾：器雙聯機械式3套

處理能力 Q=1300 m3/h,u=0.2 mm，

c.應急泵：4 用

流量Q=300 m3/h,H=150 m

d.強制循環泵：1 用 1 備

流量Q=500 m3/h,揚程H=20 m

3 關鍵設備冷卻系統

(1)工藝流程（見圖2）

本系統采用全密閉循環系統,主要用戶包括：COREX氧口、氧氣燒嘴、煤氣灰返送口、氣化爐料位計等用戶。用戶使用后的回水經過濾器及換熱器后，用循環泵加壓供用戶循環使用。當系統確認斷電時，初期安全水由高位水箱供給，隨后啟動柴油發電機，向應急泵供電。應急泵啟動供給冷卻水，應急回水則通過高架管道架空回到純水池中，再循環降溫。

系統內設有高位膨脹水箱，膨脹水箱設置位于標高約81 m平臺上。系統總用水量為1000 m3/h,供水壓力為1.2 MPa。應急供水量為300 m3/h，供水壓力為 1.3 MPa

(2)主要設備參數

a.循環泵：2 用 1 備

流量Q=500 m3/h,揚程H=65 m

b.過濾器：雙聯機械式 2套

處理能力 Q=500 m3/h,u=0.2 mm，

c.應急泵：1 臺

流量Q=300 m3/h,H=130 m

4 非關鍵設備冷卻系統

(1)工藝流程（見圖 3）

本系統采用全密閉循環系統,主要用戶包括：熔融氣化爐下煤口套管分配器、DIR導料板、DIR螺旋給料機、還原爐料面計、螺旋給煤機等。用戶使用后的回水經過濾器過濾，再經換熱器冷卻后，用循環泵加壓供用戶循環使用。當循環泵被確認斷電時，初期安全水由高位水箱供給，隨后啟動柴油發電機，向應急泵供電。回水則通過高架管道架空回到純水池中。

圖3 非關鍵設備冷卻水系統

系統內設有高位膨脹水箱，膨脹水箱設置位于標高約81 m平臺上。系統總用水量為940 m3/h,供水壓力為1.2 MPa。應急供水量為240 m3/h，供水壓力為 1.4 MPa

(2)主要設備參數

a.循環泵：2 用 1 備

流量Q=750 m3/h,揚程H=70 m

b.過濾器：雙聯機械式 1套

處理能力 Q=750 m3/h,u=0.2 mm，

c.應急泵：1 臺

流量Q=240 m3/h,H=130 m

5 設計要點

（1）密閉系統的補水

密閉系統不存在蒸發和飄散損失，也僅是系統漏損需要補水，因此，補水泵的能力可按照系統容積的5%～10%考慮。但要考慮初次補滿系統時間不宜超過4～6小時，初期補水由應急泵補給。

（2）密閉系統的加藥

密閉系統中水為純水水質，水中基本不含游離態的氧，因此投加藥劑也主要考慮緩蝕阻垢劑，不考慮殺菌滅藻劑。加藥量計算如下：

Gr=Qmg/1000[1]

Gr—緩蝕阻垢劑加藥量（kg/h）

Qm—補充水量

g—單位循環冷卻水的加藥量（mg/L）

此處需要注意，當投加緩蝕阻垢劑后，藥劑中帶入部分離子，有可能導致電導率測定結果誤差增大。儀表選型時需要考慮此問題。

（3）循環泵的揚程

循環泵的揚程應按照系統的水頭損失確定，經過計算出來的揚程，不足部分由高位水箱提供高差產生的背壓滿足。

（4）高位水箱的有效容積計算

高位水箱不僅要考慮在柴油機泵啟動前的初期的安全供水量，而且還要考慮循環水的熱膨脹容積，熱膨脹容積計算如下：

Vp=0.0006ΔtVs[2]

Vp—— 熱膨脹容積m3

Δt——系統內的最大溫差(°C)

Vs—— 系統內的水容積m3

此外，還需考慮15%的安全容積。

6 純水密閉系統的調試要點及注意事項

(1)密閉系統調試順序

a.單機調試。

b.管道清洗、預膜、充水等過程。

c.水池清洗完畢，并已充水。

d.高位水箱已充水和充氮氣。

e.供電正常，儀表正常。

f.常開閥門和常閉閥門是否已就位。

g.水位是否已到達預定水位。

(2)注意事項

密閉系統在管道清洗階段，一定要反復沖洗，盡量不要有沖洗盲點，以便將施工中的焊渣及雜物清洗干凈，否則，在正常運行過程中將會造成系統中過濾器堵塞，水泵揚程升高，流量減少，進而對COREX爐主體設備的安全造成極大的隱患。

此外，充水過程中，一定要將系統中的氣體排空，設計中要考慮高點設置排氣閥，以便調試中排氣，排氣不完，管道系統震動大，流量達不到要求。主要排氣點可通過高位水箱進行排氣，局部高點通過排氣閥排氣。

水泵運轉前，檢查電氣、儀表是否正常，閥門是否開關到位，還要進行盤車操作，以防止轉動軸抱死。

7 結語

雖然COREX爐的純水密閉循環系統設計在國內尚屬首次，但我們可以根據高爐的純水密閉循環設計經驗，并結合COREX爐自身的特點,緊密結合工藝設備需求，進行合理的設計、設備選型，運行和調試以及日常維護管理。進而保證COREX爐主體工藝設備的安全、可靠的運行。

[1]林選材.劉慈慰等.給排水設計手冊第4冊--工業給水處理{M].北京:中國建筑工業出版社.2002年4月第二版.P397.

[2]張淼.劉振印.馮旭東.徐風等.建筑給排水設計規范GB50015-2003（2009版）[M].北京:中國計劃出版社.2010年5月第1版.