浅谈竖炉小水梁冷却工艺改造的技术比较和经济分析

刘淑杰 方 涛

（黑龙江建龙钢铁有限公司，黑龙江 双鸭山 155126）

1 概述

钢铁行业是用水大户，采用技术先进、经济实用的水处理工艺，不仅可以节能减排，降低吨钢耗水量，而且节约投资和降低运行费用，具有重要的经济效益和社会效益。黑龙江建龙钢铁竖炉设备冷却水由炼铁综合泵站高炉供水泵组供给，属开路净循环水冷却，自投运以来，先后出现齿辊冷却水汽化和管道堵塞、小水梁经常结垢变形更换等，近期又发生火道口水冷壁回水管道堵塞引起蒸汽爆炸。以上说明，常规净循环水水质满足不了竖炉生产需求。

2 工艺技术比较和经济分析

我们以黑龙江建龙钢铁10m2竖炉为例来比较几种不同工艺流程的特点及其经济分析。

2.1在竖炉设计中，烘干床小水梁、火道口水冷壁和齿辊等全部设备冷却水均采用净环水开路冷却工艺（其工艺流程如图所示）。此种方式自投运以来，小水梁经常弯曲变形，造成炉蓖子脱落损坏而被破停产检修更换小水梁。通过多方面查找原因，小水梁由原φ159×10的锅炉无缝管改为φ159×20锅炉无缝管，平均每年停产10次以上是由于水质原因造成而停产更换小水梁。

以往更换小水梁费用估算（此部分由设备处和烧结厂提供）：

一年更换次数：10次

平均每次更换数量：小水梁2根/次，炉蓖子5块/次

主材费用（包括φ159×20无缝管和炉蓖子）：

炉蓖子费用：炉蓖子270元/块×5块/次×10次=13500元/年

φ159×20无缝管费用：80kg/m×7×2根×3.6元/kg×10次数=40320 元/年。

主材费用合计：53820元/年

停产更换期间影响产量损失费用：60吨/台时×8 小时/次×630（财务提供成本价）元/吨=302400 元/次。

每年更换小水梁费用总计：358220元

2.2 烘干床小水梁采用板式换热器软水密闭循环；其工艺流程分别如图所示：

净环水开路循环工艺流程图（见图1）；采用板式换热器软水循环工艺流程图2：采用板式换热器软水循环工艺流程图3。

采用软水循环优点：一是循环水质好。采用软化水，水的硬度小于1mg/L，硬度很低，系统的腐蚀、结垢少，传热效率高，可大大提高竖炉的冷却效果，延长小水梁寿命。二是补水量少。工业净环水开路循环系统，循环过程中水的蒸发、泄漏、排污等补水量一般为循环水量的5%左右，而软水闭路循环系统，循环水与大气隔离，仅有少量的渗漏和排污，而且避免循环过程中二次污染，补水量为循环水量的1‰。三是节能效果好。

竖炉小水梁采用软水冷却，冷却后水利用余压回到板式换热器进行降温，然后再用水泵加压送至竖炉小水梁使用。而板式换热器则采用二次冷却净环水对竖炉小水梁冷却回水进行降温。

2.3 分析

根据工艺提供，小水梁软化水循环水量为50m3/h，经小水梁后温升10-20℃，升温后的循环软化水经板式换热器后需降温10-20℃来保持循环系统稳定运行。换热器的冷媒水采用现有炼铁泵站送来的工业循环水，此工业循环水夏季供水温度为≤30℃。由此推算软化水循环供水温度为35～40℃，回水温度55～60℃（温差为20℃时），或回水温度为45～50℃（温差为10℃时）。采用软水闭路循环和半闭路循环两种方案：

（1）优缺点：采用软水闭路循环方案优点是可充分利用强制循环泵的能量。缺点是循环系统需设排气和稳压装置；向系统内补水需用泵强制补给；不直观，看不到水流情况。采用软水半闭路循环方案优点是循环系统不需设排气和稳压装置，直观，能看见水流情况；向系统内补水不需用泵强制补给，外网可直接补到水箱（防止污染，水箱顶人孔加盖板）即可。缺点是不能充分利用强制循环泵的能量。

（2）投资费用：软水半闭路循环方案投资费用：一台换热器费用为2万以下，循环泵费用为1.5万元(两台,一用一备)，阀门及水箱（2×2×1.5）制作等其它费用约为 1.5万元，共计约为5万元。软水闭路循环方案投资费用比半闭路多投入约3万元左右（排气和稳压装置，强制补水泵）

（3）运行费用：电费：15KWH/小时×24小时/天×330天×0.52元/KWH=61776元/年。

软化水费用：1m3/d×330天×1.5元/m3=495 元/年。

共计运行费用约为62000元/年左右。

经济效益：未改造前年检修和停产损失费用358220元/年，可供改造后系统费用3年。年节约24万元，而且减轻检修人员检修强度，且避免意外事故发生。

结论：经以上分析比较，采用软水半闭路循环方式进行改造。

结语

通过以上两种冷却方式改造前后的技术比较和经济分析，竖炉小水梁部分采用单独软水半密闭循环冷却工艺和板式换热设备，节水节电，运行费用低，经济效益明显；建议对竖炉其它部分采用单独软水半密闭循环方式进一步总结研究，推广采用，以提高我国竖炉冷却技术水平，降低吨钢耗水量，节能降耗，以便取得更大的经济效益和社会效益。

[1]GB50050-2007，工业循环冷却水处理设计规范[S].

[2]钢铁给排水设计手册[S].