高炉水系统升级改造

1、2015年12月18日 高炉水系统升级改造高炉水系统升级改造2. 高炉改造内容3. 改造一次投资4. 运行费用及效益分析主要内容5. 结论1.工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因1.1.1 1.1.1 水资源现状水资源现状 中国是个中国是个水资源缺乏水资源缺乏的的国家国家，我国水资源分布极不平衡，大部分水资源集中在中部及东南部地区，广大的西北、华北以及河南、山东等地区严重缺水。缺乏水资源不但影响了工农业生产，甚至直接影响了广大居民的生活。1. 1. 工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因1.1 1.1 执行国家法律、法规；满足设计执行国

2、家法律、法规；满足设计规范规范要求要求1.1.2 1.1.2 水资源污染、匮乏水资源污染、匮乏 中国又是中国又是水资源浪费水资源浪费比较比较严重的国家，严重的国家，节水意识比较淡薄和工农业技术落后造成水资源的浪费。 因此，节约用水是我国可持续发展的紧迫任务，为此，国家颁布了中国节水技术政中国节水技术政策大纲策大纲，要求我国广大群众和各行各业增强节水意识，采取多种措施和办法，节约用水。保护水资源人人有责！保护水资源人人有责！1. 1. 工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因规范规范摘要如下： 冶金行业节约用水迫在眉睫，而高炉炼铁又是冶金行业的用水

3、大户，因此，高炉节约用水，是整高炉节约用水，是整个冶金行业节约用水的重要环节个冶金行业节约用水的重要环节。 高炉炼铁主要用水为冷却设备冷却用水、二次冷却水、炉渣处理用水、煤气清洗除尘用水，以及生活用水、消防用水等。其中，冷却设备冷却用水、二次冷却水、炉渣处理用水、煤气清洗除尘用水占绝大部分，因此，在这些方面采用新工艺、新技术对于高炉节约用水尤为重要。 1.1.3 高炉炼铁工艺设计规范高炉炼铁工艺设计规范（GB 50427-2008）1. 1. 工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因 新建和改造高炉时，应采用循环冷却方新建和改造高炉时，应采用循环

4、冷却方式。式。循环冷却分开路和密闭循环两种，开路循环一般采用普通工业水或工业净化水冷却，冷却效果相对较差，用水量大，补充新水量多，只适合在少部分水资源特别丰富的地区使用。 密闭循环一般采用软水、除盐水或纯水，冷却效果好，补充水量少，应在今后的高炉建设中大量推广应用。软水密闭循环系统具软水密闭循环系统具有安全可靠、耗水量少、占地小、投资省等有安全可靠、耗水量少、占地小、投资省等优点。优点。高炉炼铁工艺设计规范高炉炼铁工艺设计规范（GB 50427-2008）1. 1. 工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因 联合软水密闭循环系统采用串联与并联的方

5、式，将独立软水密闭循环系统的三个独立系统合并成一个系统，在保证冷却效果提高的情况下，水量大幅度减少，节省投资，降低能耗。 目前，高炉净循环水开路循环系统，其循环率一般应大于98%，高炉软水密闭循环系统，其循环率应大约99.8%，N厂采用软水密闭循环的高炉，其循环率高达99.9%以上。高炉炼铁工艺设计规范高炉炼铁工艺设计规范 （GB 50427-2008GB 50427-2008）1. 1. 工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因1.2 软水密闭循环冷却系统的优点软水密闭循环冷却系统的优点1.2.1 良好的水质，从根本上解决了结垢问题，提高了冷却

6、效果，是保证高炉良好的水质，从根本上解决了结垢问题，提高了冷却效果，是保证高炉 长寿的关键长寿的关键 软水是经过软化处理的水，有效控制水中Ca、Mg离子含量，与工业水相比软水中的Ca、Mg离子含量大幅度降低，因而消除了冷却水管管壁上的结垢，极大地提高了冷却效果。 实践表明，冷却水管内壁1mm厚的水垢就可以造成100200的温差，是冷却器的冷却效率急剧降低，水垢是恶化冷却器传热效果的最重要的因素，因此采用经过处理的软水成为高炉冷却的主导技术。 软水密闭循环冷却系统采用软水作为冷却介质，提高冷却水质量和冷却水稳定性，消除了冷却器内壁结垢，从根本上解决了由于水质不良造成的传热恶化问题。 1. 1.

7、工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因指标单位软水除盐水净环水（工业水）PH值796.5979悬浮物悬浮物mg/L5110全硬度全硬度mg/L(以以CaCO3计计)102150Ca硬度mg/L(以CaCO3计)21100M-碱度mg/L(以CaCO3计)1101110氯离子mg/L(以C l 计)2001220硫酸根离子mg/L(以SO42计)80 未检出80全铁mg/L(以Fe计)10.11可溶性SiO2mg/L(以SiO2计)60.16含油mg/L1未检出2电导率s/cm50010500蒸发残渣（溶解）mg/L3005300氨氮mg/L10

8、110CODcrmg/L-软水、除盐水、净环水水质指标软水、除盐水、净环水水质指标钢铁企业给水排水设计规范（GB 50721-2011） 1. 1. 工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因1.2.2 系统运行可靠、稳定性高系统运行可靠、稳定性高 软水密闭循环冷却系统压力由膨胀罐内充填的氮气压力来控制，不仅提高软水密闭循环冷却系统压力由膨胀罐内充填的氮气压力来控制，不仅提高了系统的密封性，而且提高了软水的汽化温度，使软水具有一定的欠热度。特了系统的密封性，而且提高了软水的汽化温度，使软水具有一定的欠热度。特别是各冷却单元回水进入脱气罐，及时脱去了

9、水中气泡，避免产生两相流和膜别是各冷却单元回水进入脱气罐，及时脱去了水中气泡，避免产生两相流和膜态沸腾，消除管道汽塞，使循环水流稳定运行。态沸腾，消除管道汽塞，使循环水流稳定运行。1. 1. 工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因1.2.3 水量消耗降低水量消耗降低 软水密闭循环冷却系统是一个完全与大气隔离的密闭系统，由于软水密闭循环冷却系统为封闭体系，因此没有冷却水的蒸发损失，系统泄漏流失也极少，而且在循环中水质不受任何污染，损耗降低，对管道的腐蚀也相应减小。正常情况下软水补水量仅为系统循环量的0.04%0.1%。同工业水开路系统冷却系统相比

10、，水消耗量大幅度降低，是现代高炉炼铁降低水资源消耗实现绿色制造的重要技术措施。下表是几座高炉采用软水闭路系统系统后，实际软水补水量。厂名厂名软水循环水量软水循环水量（m3/h）实际软水补实际软水补水量水量（m3/h）备注备注天钢3200m3BF63002天补一次水，一次约2吨唐钢3200m3BF5600一周一次，一次约1吨中套用高压水裕华1080m3BF3475冬季：2周一次，每次约34吨夏季：一周一次，每次23吨凌源2300m3BF5300每班，35吨，即0.5 t/h沧州1080m3BF4000 23t/h1. 1. 工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因工业水开路冷却系统改为软水闭

11、路冷却系统的原因1.2.4 动力消耗降低动力消耗降低 软水密闭循环冷却系统同工业水开路系统冷却系统相比，具有动力消耗低的技术特点。开路系统中水泵的扬程取决于管道系统的阻力损失、供水点的高度和剩余压力，因此在相同冷却水量的条件下，工业水开路系统的供水泵需要更高的扬程。P开路泵扬程=P管路阻损+P供水点高度+P剩余压头 而软水密闭循环系统中由于冷却水的静压头能够得到充分利用，并且设有膨胀罐，冷却系统的工作压力取决于膨胀罐内填充的氮气的压力，因此水泵的扬程是由系统的管道阻力损失决定的，而且武学单独设置将冷却水提升至冷却塔的提升泵组，系统的动力消耗显著降低。 P闭路泵扬程= P管路阻损 P开路泵扬程

12、P闭路泵扬程800m3高炉为例高炉为例开路循环开路循环闭路循环闭路循环备注备注常压水泵扬程2000 m3/h，H=80m ， N=800KW，10KV2000 m3/h，H=40mN=350KW 10KV1. 1. 工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因1.2.5 基建费用不高，基本与工业水开路系统系统相同基建费用不高，基本与工业水开路系统系统相同 对于改造高炉而言，尽量利用原来就有设施，并根据新工艺要求，对泵房设备、土建进行相应改造。1. 1. 工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因2.1 闭

13、路循环冷却系统的改造内容闭路循环冷却系统的改造内容 如果炉容不扩大，风口数量不变，则高压循环泵组系统，可利旧。仅增加常压泵组及配套设施，以及软水制备、冷却等设备。 下表是水系统改为软水闭路冷却系统，设备表序号序号软水闭路系统软水闭路系统工业水开路系统工业水开路系统增加设备数量单位取消设备数量单位1高炉本体供水泵组（双吸卧式离心泵）3台单级双吸卧式离心泵3台2高炉本体系统柴油机泵1台高炉本体系统柴油机泵1台3热水上塔泵泵组(供开路水系统)2台单级双吸卧式离心泵3台4钢混结构冷却塔（供小套冷却水用）1套钢混结构冷却塔5套5空冷器9套6补水泵2台7软水水箱 1套8软水制备装置（配套阀门及附属设备）1

14、套9分区、调控、检漏系统1套10软水脱气、稳压自动控制系统1套2. 2. 高炉改造内容高炉改造内容2.2.1 冷却水分区、调控、检漏系统 通过阀门及管路的设置，实现系统中水管路的关闭、水量分配调节，及系统的检漏。 2. 2. 高炉改造内容高炉改造内容2.2 软水闭路循环冷却系统手动调节及自动控制系统软水闭路循环冷却系统手动调节及自动控制系统2.2.2 炉顶自动喷雾降温系统 实现炉顶打水降温，同时还根据炉顶温度的高低，自动控制打水量、打水时间，有效节约水、电资源。 2. 2. 高炉改造内容高炉改造内容2.2.3 软水脱气、稳压自动控制系统 实现系统自动脱气、稳压。根据系统水位变化，对系统自动进行

15、补水；引起的系统压力波动，自动进行补气，保证系统稳定工作。 2.2.4 泵组自动补水系统 实现根据液位计的变化，与泵组连锁，自动对系统进行补水。 2.3.1软水闭路系统水系统工艺流程图工艺流程图 2. 2. 高炉改造内容高炉改造内容2.3 软水闭路循环冷却系统软水闭路循环冷却系统 流程图流程图2.3.2 软水闭路系统水系统泵房闭路循环流程图泵房闭路循环流程图 2. 2. 高炉改造内容高炉改造内容改为软水闭路系统后，一次投资（以1000m3高炉为例） 下表是水系统改为软水闭路系统的投资表序号序号项目项目费用（万元）费用（万元）备注备注1一次投资1.1设备合计8301.2仪表检测801.3材料(含

16、施工费等)1001.4设备安装401.5土建改造230一次投资合计（万元）12803. 3. 改造一次投资改造一次投资4.1 开路工业水循环与软水闭路系统运行费用理论计算对比（以1000m3高炉为例） 序号序号项目项目闭路循环闭路循环开路循环开路循环备注备注1.1工业水（或二冷水）耗水量 （万吨 /年）2870闭路系统软水几乎没有水耗，仅考虑二冷水水耗水耗工业水水费单价（元/吨）1.51.5各地区差别较大水费总价（万元/年）42105闭路水耗占开路水耗的 3040%1.2耗电量（万度/年）8891752电费单价（元/度）0.50.5电费总计（万元/年）444.58761.3 运行费用合计486

17、.5981闭路水耗占开路水耗的 50%闭路比开路省运行费合计（万元/年）494.5 4. 4. 运行费用及效益分析运行费用及效益分析 4.2 工程实例数据分析 序号序号项目项目某 1080m3BF软水闭路某 1080m3BF工业水开路备注备注1.1工业水（或二冷水）耗水量 （万吨 /年）20.1574软水耗水量可忽略不计工业水水费单价（元/吨）1.51.5各地区差别较大，暂按1.5考虑水费总价（万元/年）30105闭路水耗占开路水耗的30%1.2耗电量（万度/年）5661314冬季实测值电费单价（元/度）0.50.5电费总计（万元/年）283657闭路水耗占开路水耗的50%1.3 运行费用合计313762闭路比开路省运行费合计（万元/年）4494. 4. 运行费用及效益分析运行费用及效益分析 4.3 间接生产效益估算 壁体寿命延长，减少了因冷却壁损坏的高炉中修。若中修一次7天，1000m3级高炉正常生产每天盈利60万元。 则节省中修费用的同时，获得生产盈利420万元。 4. 4. 运行费用及效益分析运行费用及效益分析 4.4 数据分析结论 1）软水闭路系统耗水量是工业