自流進水冷卻塔在高爐密閉循環(huán)水系統(tǒng)中的應用

肖成成

（重慶鋼鐵股份有限公司能源環(huán)保部，重慶 401254）

前言

重慶鋼鐵1#、2#高爐設計密閉循環(huán)水量為4 144 m3/h，供水溫度為小于40 ℃。由于高爐產量提升，用水量已達到4 500 m3/h，遠超過現(xiàn)有設備的降溫能力。為了滿足高爐降溫需求，只能通過大量補充工業(yè)新水的方式來降溫，工業(yè)新水的消耗量巨大。另，隨著1#、2#高爐進入爐役后期，爐缸側壁溫度不斷攀升，多處測溫點溫度超過600 ℃，對高爐安全生產不利。鑒于1#、2#高爐處于爐役后期及生產降溫兩方面的迫切需求，采取有效手段降低1#、2#高爐水站冷卻水的溫度非常有必要。經調查、研究、論證后，利用蒸發(fā)空冷器與噴淋水池的地勢高差優(yōu)勢，新建了一套無需提升泵提升的自流進水冷卻塔，達到了降低高爐水耗、提升密閉循環(huán)水系統(tǒng)降溫能力的目的。

1 技術原理及特點

1.1 技術原理

由于現(xiàn)場位置受限，無法多增加提升水泵抽水降溫，為此因地制宜創(chuàng)新，利用蒸發(fā)空冷器離地面的高差優(yōu)勢，采取自流進水的方式，新建一座冷卻塔，在提升了降溫能力的同時還避免了新增加提升泵所增加的電耗。見圖1。

圖1 現(xiàn)冷媒水回水總管與冷媒水池間高差

1.2 技術特點、先進性

在不改動原有工藝且不影響高爐生產的基礎上，新增加一套自流進水冷卻設備，冷卻塔進水采取自流的方式進水。相對傳統(tǒng)冷卻塔進水方式，該方式利用現(xiàn)有地勢高差，因地制宜，無需新增加提升泵，回水自流到冷卻塔，可節(jié)約提升泵的投資及運行電耗。該方式充分結合現(xiàn)場建筑物、水池的地勢高差，節(jié)約了電耗，具有一定的創(chuàng)新性。見圖2。

圖2 新建自流進水冷卻塔改造前后工藝流程簡圖

2 改造說明

將地勢較高的泵站頂部蒸發(fā)空冷器噴淋回水通過管道引至新建的地勢較低的冷卻塔進水管，經冷卻塔噴淋降溫后，回水自流到地勢較低的噴淋水池內（見圖2、圖3、圖4），即將蒸發(fā)空冷的噴淋高溫熱水自流到冷卻塔降溫后變成冷水再自流回收到噴淋水池內，繼而將冷水通過原有噴淋泵噴灑在蒸發(fā)空冷器表面，達到降低蒸發(fā)空冷器內部密閉循環(huán)水溫度的目的。

圖3 新建自流進水冷卻塔場地

圖4 新建的自流進水冷卻塔

3 應用效果分析

3.1 運行數(shù)據(jù)

從表1可看出，改造前因噴淋水無降溫設施，進出水溫度一致。改造后噴淋出水溫度均較回水溫度下降5～6 ℃，運行風機總功率未423 kW 與表1 中改造前的運行風機總功率相當，但水溫下降較大，達到了提升系統(tǒng)降溫能力的目的。

從表2可看出，該項目于2020 年7月投運，投運一個月后1#、2#高爐工業(yè)新水消耗量同比2019 年7月的消耗量，節(jié)約新水消耗16 129 t，節(jié)水效果明顯。

表2 改造前后用水量統(tǒng)計

3.2 節(jié)能效果分析

1）該塔未投運前，1#、2#高爐在2019 年7 月的工業(yè)新水用水量為178 247 t；該塔于2020 年6 月30日投運后，1#、2#高爐7 月份的工業(yè)用水量為162 118 t，月節(jié)約水量16 129 t，節(jié)水效果明顯。

2）鑒于新建冷卻塔的風機功率為18.5 kW，風機臺數(shù)8 臺，經統(tǒng)計改造前的風機運行臺數(shù)和總功率計算得出，改造前后電耗基本一致，無節(jié)電效益。

3）從表1、表2可看出，改造主要節(jié)能效果體現(xiàn)在節(jié)水方面，即利用自流方式降溫后，降低了噴淋水的溫度無需再大量補水降溫。

表1 改造前后噴淋降溫系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)

4 效益計算

年節(jié)水量=（2019年7月工業(yè)水量-2020年7月工業(yè)水量）×12=（178 247 t-162 118 t）×12=193 548 t。

年直接經濟效益=年節(jié)水量×2020 年7 月實際水價=193 548 t×1.58元/t.水=305 805.84元。

5 推廣應用前景

結合現(xiàn)場各水池、構筑物、建筑物的高差地勢，因地制宜改造增加了自流進水冷卻塔降溫措施，較傳統(tǒng)冷卻塔節(jié)約了提升泵工序耗電，在達到降溫效果的同時還節(jié)約了投資，可為其他類似系統(tǒng)改造提供借鑒和改造思路。

6 結論

通過增加自流進水冷卻塔的方式對高爐噴淋循環(huán)水系統(tǒng)進行降溫，可達到降低噴淋水溫度繼而降低密閉循環(huán)水系統(tǒng)溫度的目的。巧妙地利用現(xiàn)場地勢高差，因地制宜采取自流進水冷卻塔的改造方案較新穎，具有一定的創(chuàng)新性，可為其他循環(huán)水系統(tǒng)的降溫改造方式提供參考。