高炉水系统升级改造

2015年12月18日

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水资源现状中国是个水资源缺乏的国家，我国水资源分布极不平衡，大局部水资源集中在中部及东南部地区，广阔的西北、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，甚至直接影响了广阔居民的生活。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执行国家法律、法规；满足设计《标准》要求1.1.2水资源污染、匮乏中国又是水资源浪费比较严重的国家，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开展的紧迫任务，为此，国家公布了《中国节水技术政策大纲》，要求我国广阔群众和各行各业增强节水意识，采取多种措施和方法，节约用水。保护水资源人人有责！！1.工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因《标准》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大户，因此，高炉节约用水，是整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局部，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《高炉炼铁工艺设计标准》〔GB50427-2008〕1.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，只适合在少局部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有平安可靠、耗水量少、占地小、投资省等优点。《高炉炼铁工艺设计标准》〔GB50427-2008〕1.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。《高炉炼铁工艺设计标准》〔GB50427-2008〕1.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1.2.1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。实践说明，冷却水管内壁1mm厚的水垢就可以造成100~200℃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.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－7~96.5~97~9悬浮物mg/L≤5≤1≤10全硬度mg/L(以CaCO3计)≤10≤2≤150Ca硬度mg/L(以CaCO3计)≤2≤1≤100M-碱度mg/L(以CaCO3计)≤110≤1≤110氯离子mg/L(以Cl－计)≤200≤1≤220硫酸根离子mg/L(以SO42－计)≤80未检出≤80全铁mg/L(以Fe计)≤1≤0.1≤1可溶性SiO2mg/L(以SiO2计)≤6≤0.1≤6含油mg/L≤1未检出≤2电导率μs/cm≤500≤10≤500蒸发残渣（溶解）mg/L≤300≤5≤300氨氮mg/L≤10≤1≤10CODcrmg/L------软水、除盐水、净环水水质指标《钢铁企业给水排水设计标准》〔GB50721-2011〕1.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。特别是各冷却单元回水进入脱气罐，及时脱去了水中气泡，防止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。1.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

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，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。厂名软水循环水量（m3/h）实际软水补水量（m3/h）备注天钢3200m3BF~63002天补一次水，一次约2吨唐钢3200m3BF~5600一周一次，一次约1吨中套用高压水裕华1080m3BF~3475冬季：2周一次，每次约3~4吨夏季：一周一次，每次2~3吨凌源2300m3BF5300每班，3~5吨，即~0.5t/h沧州1080m3BF~400023t/h1.工业水开路冷却系统改为软水闭路冷却系统的原因1.2.4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＞P闭路泵扬程800m3高炉为例开路循环闭路循环备注常压水泵扬程2000m3/h，H=80m，N=800KW，10KV2000m3/h，H=40mN=350KW10KV1.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，根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.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，那么高压循环泵组系统，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，设备表序号软水闭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.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.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上下，自动控制打水量、打水时间，有效节约水、电资源。2.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。软水闭路系统水系统工艺流程图

2.高炉改造内容2.3软水闭路循环冷却系统

流程图2.3.2软水闭路系统水系统泵房闭路循环流程图

2.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

项目费用（万元）备注1一次投资

1.1设备合计8301.2仪表检测801.3材料(含施工费等)1001.4设备安装401.5土建改造230

一次投资合计

（万元）12803.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比照〔以1000m3高炉为例〕序号项目闭路循环开路循环备注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30~40%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486.5981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.运行费用及效益分析

4.2工程实例数据分析序号项目某1080m3BF软水闭路某1080m3BF工业水开路备注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）449

4.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。假设中修一次~7天，1000m3级高炉正常生产每天盈利~60万元。那么节省中修费用的同时，获得生产盈利~420万元。4.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水开路系统耗水量的~30%。2〕软水闭路系统耗电量是工业水开路系统耗水量的~50%。3〕水费、电费单价越高，回收期越短。〔总节约本钱可按照0.6M水+0.5M电计