高爐水系統(tǒng)升級改造

2015年12月18日

高爐水系統(tǒng)升級改造2.高爐改造內(nèi)容3.改造一次投資4.運(yùn)行費(fèi)用及效益分析主要內(nèi)容5.結(jié)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(gè)水資源缺乏的國家，我國水資源分布極不平衡，大局部水資源集中在中部及東南部地區(qū)，廣闊的西北、華北以及河南、山東等地區(qū)嚴(yán)重缺水。缺乏水資源不但影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，甚至直接影響了廣闊居民的生活。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執(zhí)行國家法律、法規(guī)；滿足設(shè)計(jì)《標(biāo)準(zhǔn)》要求1.1.2水資源污染、匱乏中國又是水資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重的國家，節(jié)水意識比較淡薄和工農(nóng)業(yè)技術(shù)落后造成水資源的浪費(fèi)。因此，節(jié)約用水是我國可持續(xù)開展的緊迫任務(wù)，為此，國家公布了《中國節(jié)水技術(shù)政策大綱》，要求我國廣闊群眾和各行各業(yè)增強(qiáng)節(jié)水意識，采取多種措施和方法，節(jié)約用水。保護(hù)水資源人人有責(zé)?。?.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《標(biāo)準(zhǔn)》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(gè)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(shè)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(shè)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局部，因此，在這些方面采用新工藝、新技術(shù)對于高爐節(jié)約用水尤為重要。1.1.3《高爐煉鐵工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50427-2008〕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(shí)，應(yīng)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(bǔ)充新水量多，只適合在少局部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(bǔ)充水量少，應(yīng)在今后的高爐建設(shè)中大量推廣應(yīng)用。軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)具有平安可靠、耗水量少、占地小、投資省等優(yōu)點(diǎn)?！陡郀t煉鐵工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50427-2008〕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(dú)立軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)的三個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)合并成一個(gè)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(yīng)大于98%，高爐軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)，其循環(huán)率應(yīng)大約99.8%，N廠采用軟水密閉循環(huán)的高爐，其循環(huán)率高達(dá)99.9%以上?！陡郀t煉鐵工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50427-2008〕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(diǎn)1.2.1良好的水質(zhì)，從根本上解決了結(jié)垢問題，提高了冷卻效果，是保證高爐長壽的關(guān)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離子含量大幅度降低，因而消除了冷卻水管管壁上的結(jié)垢，極大地提高了冷卻效果。實(shí)踐說明，冷卻水管內(nèi)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(dǎo)技術(shù)。軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)采用軟水作為冷卻介質(zhì)，提高冷卻水質(zhì)量和冷卻水穩(wěn)定性，消除了冷卻器內(nèi)壁結(jié)垢，從根本上解決了由于水質(zhì)不良造成的傳熱惡化問題。1.工業(yè)水開路冷卻系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)的原因指標(biāo)單位軟水除鹽水凈環(huán)水（工業(yè)水）PH值－7~96.5~97~9懸浮物mg/L≤5≤1≤10全硬度mg/L(以CaCO3計(jì))≤10≤2≤150Ca硬度mg/L(以CaCO3計(jì))≤2≤1≤100M-堿度mg/L(以CaCO3計(jì))≤110≤1≤110氯離子mg/L(以Cl－計(jì))≤200≤1≤220硫酸根離子mg/L(以SO42－計(jì))≤80未檢出≤80全鐵mg/L(以Fe計(jì))≤1≤0.1≤1可溶性SiO2mg/L(以SiO2計(jì))≤6≤0.1≤6含油mg/L≤1未檢出≤2電導(dǎo)率μs/cm≤500≤10≤500蒸發(fā)殘?jiān)ㄈ芙猓﹎g/L≤300≤5≤300氨氮mg/L≤10≤1≤10CODcrmg/L------軟水、除鹽水、凈環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)《鋼鐵企業(yè)給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50721-2011〕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(yùn)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(nèi)充填的氮?dú)鈮毫砜刂?，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(jìn)入脫氣罐，及時(shí)脫去了水中氣泡，防止產(chǎn)生兩相流和膜態(tài)沸騰，消除管道汽塞，使循環(huán)水流穩(wěn)定運(yùn)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(gè)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(zhì)不受任何污染，損耗降低，對管道的腐蝕也相應(yīng)減小。正常情況下軟水補(bǔ)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，水消耗量大幅度降低，是現(xiàn)代高爐煉鐵降低水資源消耗實(shí)現(xiàn)綠色制造的重要技術(shù)措施。下表是幾座高爐采用軟水閉路系統(tǒng)系統(tǒng)后，實(shí)際軟水補(bǔ)水量。廠名軟水循環(huán)水量（m3/h）實(shí)際軟水補(bǔ)水量（m3/h）備注天鋼3200m3BF~63002天補(bǔ)一次水，一次約2噸唐鋼3200m3BF~5600一周一次，一次約1噸中套用高壓水裕華1080m3BF~3475冬季：2周一次，每次約3~4噸夏季：一周一次，每次2~3噸凌源2300m3BF5300每班，3~5噸，即~0.5t/h滄州1080m3BF~400023t/h1.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(dòng)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(dòng)力消耗低的技術(shù)特點(diǎn)。開路系統(tǒng)中水泵的揚(yáng)程取決于管道系統(tǒng)的阻力損失、供水點(diǎn)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(yáng)程。P開路泵揚(yáng)程=△P管路阻損+P供水點(diǎn)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(shè)有膨脹罐，冷卻系統(tǒng)的工作壓力取決于膨脹罐內(nèi)填充的氮?dú)獾膲毫Γ虼怂玫膿P(yáng)程是由系統(tǒng)的管道阻力損失決定的，而且武學(xué)單獨(dú)設(shè)置將冷卻水提升至冷卻塔的提升泵組，系統(tǒng)的動(dòng)力消耗顯著降低。P閉路泵揚(yáng)程=△P管路阻損P開路泵揚(yáng)程＞P閉路泵揚(yáng)程800m3高爐為例開路循環(huán)閉路循環(huán)備注常壓水泵揚(yáng)程2000m3/h，H=80m，N=800KW，10KV2000m3/h，H=40mN=350KW10KV1.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1.2.5基建費(fèi)用不高，根本與工業(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(shè)施，并根據(jù)新工藝要求，對泵房設(shè)備、土建進(jìn)行相應(yīng)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(nèi)容如果爐容不擴(kuò)大，風(fēng)口數(shù)量不變，那么高壓循環(huán)泵組系統(tǒng)，可利舊。僅增加常壓泵組及配套設(shè)施，以及軟水制備、冷卻等設(shè)備。下表是水系統(tǒng)改為軟水閉路冷卻系統(tǒng)，設(shè)備表序號軟水閉路系統(tǒng)工業(yè)水開路系統(tǒng)增加設(shè)備數(shù)量單位取消設(shè)備數(shù)量單位1高爐本體供水泵組（雙吸臥式離心泵）3臺單級雙吸臥式離心泵3臺2高爐本體系統(tǒng)柴油機(jī)泵1臺高爐本體系統(tǒng)柴油機(jī)泵1臺3熱水上塔泵泵組(供開路水系統(tǒng))2臺單級雙吸臥式離心泵3臺4鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔（供小套冷卻水用）1套鋼混結(jié)構(gòu)冷卻塔5套5空冷器9套6補(bǔ)水泵2臺7軟水水箱

1套8軟水制備裝置（配套閥門及附屬設(shè)備）1套9分區(qū)、調(diào)控、檢漏系統(tǒng)1套10軟水脫氣、穩(wěn)壓自動(dòng)控制系統(tǒng)1套2.高爐改造內(nèi)容2.2.1冷卻水分區(qū)、調(diào)控、檢漏系統(tǒng)通過閥門及管路的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中水管路的關(guān)閉、水量分配調(diào)節(jié)，及系統(tǒng)的檢漏。2.高爐改造內(nèi)容2.2軟水閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)手動(dòng)調(diào)節(jié)及自動(dòng)控制系統(tǒng)2.2.2爐頂自動(dòng)噴霧降溫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)爐頂打水降溫，同時(shí)還根據(jù)爐頂溫度的上下，自動(dòng)控制打水量、打水時(shí)間，有效節(jié)約水、電資源。2.高爐改造內(nèi)容2.2.3軟水脫氣、穩(wěn)壓自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)脫氣、穩(wěn)壓。根據(jù)系統(tǒng)水位變化，對系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)水；引起的系統(tǒng)壓力波動(dòng)，自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)氣，保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。2.2.4泵組自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)根據(jù)液位計(jì)的變化，與泵組連鎖，自動(dòng)對系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水。軟水閉路系統(tǒng)水系統(tǒng)工藝流程圖

2.高爐改造內(nèi)容2.3軟水閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)

流程圖2.3.2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(nèi)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)的投資表序號

項(xiàng)目費(fèi)用（萬元）備注1一次投資

1.1設(shè)備合計(jì)8301.2儀表檢測801.3材料(含施工費(fèi)等)1001.4設(shè)備安裝401.5土建改造230

一次投資合計(jì)

（萬元）12803.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(yùn)行費(fèi)用理論計(jì)算比照〔以1000m3高爐為例〕序號項(xiàng)目閉路循環(huán)開路循環(huán)備注1.1工業(yè)水（或二冷水）耗水量（萬噸/年）2870閉路系統(tǒng)軟水幾乎沒有水耗，僅考慮二冷水水耗水耗工業(yè)水水費(fèi)單價(jià)（元/噸）1.51.5各地區(qū)差別較大水費(fèi)總價(jià)（萬元/年）42105閉路水耗占開路水耗的30~40%1.2耗電量（萬度/年）8891752電費(fèi)單價(jià)（元/度）0.50.5電費(fèi)總計(jì)（萬元/年）444.58761.3運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)486.5981閉路水耗占開路水耗的~50%

閉路比開路省運(yùn)行費(fèi)合計(jì)（萬元/年）494.5

4.運(yùn)行費(fèi)用及效益分析

4.2工程實(shí)例數(shù)據(jù)分析序號項(xiàng)目某1080m3BF軟水閉路某1080m3BF工業(yè)水開路備注1.1工業(yè)水（或二冷水）耗水量（萬噸/年）20.1574軟水耗水量可忽略不計(jì)工業(yè)水水費(fèi)單價(jià)（元/噸）1.51.5各地區(qū)差別較大，暫按1.5考慮水費(fèi)總價(jià)（萬元/年）30105閉路水耗占開路水耗的~30%1.2耗電量（萬度/年）5661314冬季實(shí)測值電費(fèi)單價(jià)（元/度）0.50.5電費(fèi)總計(jì)（萬元/年）283657閉路水耗占開路水耗的~50%1.3運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)313762

閉路比開路省運(yùn)行費(fèi)合計(jì)（萬元/年）449

4.運(yùn)行費(fèi)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。假設(shè)中修一次~7天，1000m3級高爐正常生產(chǎn)每天盈利~60萬元。那么節(jié)省中修費(fèi)用的同時(shí)，獲得生產(chǎn)盈利~420萬元。4.運(yùn)行費(fèi)用及效益分析

4.4數(shù)據(jù)分析結(jié)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(fèi)、電費(fèi)單價(jià)越高，回收期越短?！部偣?jié)約本錢可按照0.6M水+0.5M電計(jì)