典型煉鐵廠給排水系統工藝分析

蔣遠輝 覃晶晶 伍麗珍

摘要：我國的工農業用水需求量很大，水資源匾乏，水體污染嚴重。特別是鋼鐵企業，是用水、排水大戶。因此針對鋼鐵企業各個主體工藝給排水系統，分析其系統的用水情況和系統設置，給排水節水情況，并且詳細針對煉鐵廠高爐冷卻系統進行研究，通過分析研究目前國際上較先進的高爐軟水閉路循環冷卻系統，將其應用于具體的工程實踐中，最后達到節水，少排甚至不排廢水，實現國家循環經濟，構建和諧社會目的。基于此本文分析了典型煉鐵廠給排水系統軟水密閉循環冷卻系統的工藝。

關鍵詞：煉鐵廠；給排水系統；工藝

1、高爐軟水密閉循環冷卻系統

高爐軟水密閉循環冷卻系統是一個全封閉的系統，用軟水作為冷卻媒介，系統主要由冷卻元件、循環管路、控制閥門、膨脹罐等部件組成。目前，大多數煉鐵企業給排水無廢少廢工藝通過采用改進生產工藝流程和更新舊設備、高濃縮倍率開路凈環水系統、閉路循環水系統、串接給排水系統、再生水回用等工藝流程。但是這些改進的方法都有缺陷，比如：大量改進生產工藝和更新現有的設備，會花費大量人力物力，而且使用壽命也不穩定，因此，投資的性價比不高；如果改用高濃縮倍數的開路凈環水系統，那么新水與循環水處理的質量要求是很高的，大大增加的系統運行的成本。再生水回收再利用本身是一種技術難度大且成本費用高的環保措施。所以，高爐軟水密閉冷卻循環水系統在煉鐵企業推廣可以有效的實現節能減排的效果。

2、高爐軟水密閉循環冷卻系統的影響因素研究

2.1水質的影響

對于冷卻水的水質，按常規的認識只看懸浮物的含量、硬度、酸度、堿度等，但是實際上這些指標并不能準確地判斷冷卻水的質量，還必須進行水的穩定性的測定。

許多高爐解決結垢問題時，大多采用經過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垢離子，在一定程度上解決了結垢現象的發生，但是由于軟水和純水的使用方式為密閉循環方式，有大量的溶解氧存在，隨著溫度的升高，溶解氧無法析出，因而腐蝕速率大增進而導致冷卻器燒壞、破損，嚴重影響高爐的一代壽命。為使高爐一代壽命達到15年的目標，必須對高爐循環冷卻使用的軟水、純水和工業水進行水質處理，達到不結垢無腐蝕的目的。

2.2水質穩定性影響

由于常規的水質檢測根本測不出水的質量，還需要對水的穩定性進行測定，才能準確地確定冷卻水的質量。這樣才能根據水質特點，來解決防腐問題。軟水在循環過程中，會由于循環時間過長或水溫變化的影響，水中的含氧量升高，這樣就產生了電腐蝕。因此，穩定的軟水水質是非常重要的。目前，主要的是通過使用緩蝕劑來改善軟水水質。緩蝕劑是用于加在腐蝕介質中抑制金屬腐蝕的化學添加劑，實踐證明，對于某些特定的介質，只要加入少量的緩蝕劑，就能有效地降低對金屬的腐蝕速度。

2.3循環水泵的影響

循環水泵工作的可靠性往往直接影響著整個環路的使用效果。如果對循環水泵選擇不當就很容易造成整個循環系統的運行不穩定性。只有充分掌握了系統的工作性能，經過嚴格的計算，并選擇可靠的測量儀表，整個系統才能運行安全可靠。

3、煉鐵廠給排水系統工藝

3.1背景與現狀分析

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

由于工業水水質硬度高，在冷卻壁通道壁上容易結垢。由于水垢導熱系數約

為鑄鐵導熱系數的1/80，當熱流強度為1.672×103（m3.h）時，lmm厚的水垢將造成約159℃的溫差，普通鑄鐵在500℃就開始變形。因此，水管內局部結垢3-4mm就會引起巨大溫差，雖然清洗水垢的方法由酸洗改為高壓砂洗，效果不錯，但仍不能徹底解決結垢的問題，影響冷卻效果。因此，通過借鑒和探索，并結合實際情況對高爐冷卻系統進行改進，采用軟水閉路循環冷卻，從根本上解決了水管內壁結垢問題；并且減少了補充水量。

3.2高爐冷卻水系統的酸洗、鈍化、預膜工作

系統安裝完畢后，進行清洗和預膜，對軟化水進行化學處理，使水質達到設計控制的標準。

①清洗。選用NJ-100油垢清洗劑，它是以表面活性劑及有機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、滲透、乳化、分散等作用。系統采用環流法清洗。按貯水量為31m3，加藥原液70mg/L計算，須向系統一次性加藥2.17-3.0kg。啟動循環泵，使水循環至濁度最大不再增加時，排凈系統貯水。若發生大量泡沫時，可投加NJ-803高效滅泡劑即可清除泡沫。

②預膜。選用NJ-304預膜劑。按系統貯水量31m3計，NJ-304的投加量為200mg/L，將NJ-304調成濃度為5%藥液備用，按每立方米軟化水加5%濃度藥液4L計算，系統加藥液為124L。

③運行。系統運行時，按200mg/L的加藥量加入濃度為5%的NJ-304，每2h檢查一次循環水中總無機磷含量，控制指標在20mg/L，低于此數向系統補加藥液。NJ-304緩蝕劑基本上能夠控制系統的腐蝕結垢，使循環水質標準控制在設計范圍以內，達到了高爐工藝要求的需要。

3.3運行效果分析

采用工業水冷卻，冷卻水質不穩定，造成冷卻水管內表面結垢，使得其熱阻增加，冷卻水管內徑減小，由此減小了冷壁體與冷卻水的對流換熱量，當結垢的厚度為1.5mm時，冷卻壁與冷卻水的對流換熱量減小7%。從高爐操作運行記錄表看出，冷卻壁進出水溫差均在5℃以下，基本消除了結垢，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3-5a，提高了冷卻強度。

總之，為了保護水資源，必須提升工業冷卻用水的循環率，減少對水資源的熱污染，因此進一步加強對其的研究非常有必要。