莱钢1 880 m3高炉炉役后期冷却水系统运行实践

孙瑞瑞

（莱芜钢铁集团银山型钢炼铁厂，山东莱芜 271104）

生产技术

莱钢1 880 m3高炉炉役后期冷却水系统运行实践

孙瑞瑞

（莱芜钢铁集团银山型钢炼铁厂，山东莱芜 271104）

针对莱钢1 880 m3高炉炉役后期冷却水系统存在冷却壁损坏多、软水系统腐蚀严重、冷却能力下降、净环水管网脆弱等问题，在强化冷却能力、延长设备寿命、降低能耗等方面采取多种优化措施，保证了循环水系统安全、稳定、高效运行。

高炉；炉役后期；冷却水系统；稳定运行

1 前言

莱钢两座1 880 m3高炉分别于2004年6月、2005年2月建成投产，截至目前已经连续运行9 a以上，累计生产生铁3 102.4万t，单位炉容产铁达到8 288 t，总体运行水平稳定。随着高炉逐步进入炉役后期，两座高炉分别出现多处炉缸侧壁温度升高、炉身上部冷却壁损坏较多等问题，采取配加钛球护炉，冷却壁采取穿管、灌浆、外包水箱冷却以及正冲工业水等方式进行处理，取得明显效果，炉缸侧壁温度稳定。

高炉冷却水系统包括软水及工业循环水系统，分别负责高炉冷却壁、风口大中套、炉喉缸砖、炉底水冷及风口小套、十字测温枪等重要设备及关键部件的冷却，系统稳定运行直接影响其冷却强度和使用寿命，从根本上关系到高炉稳定、优质、低耗运行。因此，需全面提高冷却水系统运行的稳定性，为高炉稳产顺行创造良好条件。

2 存在问题

2.1 冷却壁损坏多

随着运行年限延长，冷却壁连管因热应力拉裂现象增加；加上高炉生产中当炉温不稳、热负荷较大时，渣皮不稳，频繁脱落、重建，使得冷却壁损坏可能性增加。2010年以来呈现上升趋势，其中1#高炉冷却壁损坏60余块；2#高炉冷却壁连管损坏40余根，且上层冷却壁出现5块脱落，直接影响冷却效果及炉况稳定。

2.2 软水系统腐蚀严重

受投产初期补充新水、循环水及炉顶脱气罐敞口运行等因素影响，水质恶化，电化学腐蚀严重，主要表现为：一是冷却壁连管内部腐蚀，连管内表面的沉积物以腐蚀产物为主，分析发现50%以上为Fe3O4；二是蒸发空冷器铜管内部腐蚀严重，部分管道出现裂纹、穿孔；三是主管道积存物较多，含有较大比例的Fe+3，水体浊度、色度较大，主管道底部有沉淀物，时常被扰动起来；四是炉基处管道腐蚀明显，炉基周围、下部的主支管耐压能力降低，多次出现支管道漏水。

腐蚀对正常生产的影响：一是增加了热阻，不利于冷却壁降温，增大了蒸发式空冷器的能耗，使冷却能力降低；二是降低了材料强度、易漏水，腐蚀部位出故障有突发性特点，主要在焊缝部位，由于焊接材料与基材不相同，在电解水中二者形成原电池，焊缝部位的穿孔会导致应力集中而出现裂缝，裂缝又降低了管道的抗拉能力，迅速出现扩大化，形成爆管，破坏安全稳定运行。

2.3 软水系统冷却能力下降

蒸发式空冷器是软水系统的关键冷却设备，发挥其有效的冷却能力，对于实现软水供水温度稳定、降低水电消耗至关重要。但受运行年限、大气环境、补水水质等影响，空冷器管箱陆续出现结垢、腐蚀，致使铜管管束、管箱强度下降，影响安全运行及冷却效果；风筒、管箱支架腐蚀严重；百叶窗及收水器损坏较多，风量分配不均及飞溅损失增加；喷淋管、喷头结垢使喷淋系统布水不均，增大了管束结垢概率；空冷器降温效果大幅下降，增加运行负荷及水电消耗。

2.4 净环高压水系统冷却强度不足

近年来随着反向动力学模型的不断完善以及三维运动捕捉技术的不断进步，三维步态分析技术在科研及临床上的应用越来越广泛[2-4]。然而，三维步态分析技术结果的可靠性受较多因素的影响，如：下肢反向动力学模型的选择，实验室的设置(三维测力台的参数设定，红外线摄像机在三维空间内坐标的校准)，以及研究人员对下肢骨性标志位置的掌握程度以及测试过程中反光球贴点的一致性等[5]。因此，在实验室建立过程中，下肢生物力学参数重测信度显得尤为重要。然而，迄今为止，国内还尚未有同时测定下肢运动学，动力学，地面反作用力，表面肌电信号重复性的相关研究报道，因而，下肢生物力学参数的重测信度的研究显得极为迫切。

高压水系统主要负责高炉风口小套的冷却，2012年7月份以来，一段时间内风口小套更换频率和数量明显上升，影响稳定运行、生产优化及降本增效目标的实现。通过从备件质量、工艺操作、炉况条件、冷却强度等多方面分析、优化，初步判断高压水冷却强度存在优化空间，2008年进行风口进出水管道加粗改造后，系统流量增加至660 m3/h，压力约1.10 MPa，单个小套循环水量22～23 m3/h，但距最佳运行工况仍存在差距。

2.5 净环水管网脆弱

净环水主管道通过地下管廊敷设，前期对腐蚀严重管道进行防腐、包焊，并重点改造火渣场下方管廊，将火渣导流槽延长避开管廊上部盖板，更换加厚承重盖板，以提高运行安全可靠性。但在点检中发现管廊入口处弯头腐蚀严重，而泵房至管廊段管道均为埋地敷设，无法点检运行情况以便及时发现渗漏，漏点不能及时处理，一旦造成大量泄漏或爆管，会直接造成系统断水，导致高炉休风等恶性事故。

3 优化措施

3.1 修复损坏冷却壁

通过关注补水量变化、炉况客观反映及打压、查漏等，排查、判断冷却壁损坏情况，采取临时措施维持冷却，避免软水漏入炉内。

1）临时倒冲工业水及外部打水冷却。对已损坏的单块冷却壁管，正常生产煤气浓度大，临时通工业水。为防止向炉内漏水，适当控制工业水压力，同时进行炉皮外部打水。

2）定修时焊接安装外部冷却水箱。定修时在损坏冷却壁外侧，制作安装简易冷却板，即在炉皮上焊接外部冷却水箱，并通工业水冷却，出水回收至工业水回水槽。

3）定修时穿管修复。在损坏DN65连管内部穿过1根DN32金属软管，与原进出水管道相连，维持冷却壁不间断冷却；调节DN65的阀门控制水量，使DN65的跨接软管、DN32穿管的水量之和等于完好的水管水量；穿管全部完毕正常送水后，确认穿管无泄漏，进行灌浆，提高导热性能。

3.2 软水系统降浊缓蚀

1）在线化学清洗。根据系统运行情况及试验，选定盐酸及复合缓蚀剂配方，确定清洗剂、复合缓蚀剂浓度分别为5%和0.1%。利用高炉定修机会实施软水在线清洗。提前0.5 h加入1/3缓蚀剂，控制加酸时间3～3.5 h，期间均匀补入缓蚀剂。清洗阶段检测HCl、总铁含量及浊度，同时进行管道、设备查漏。加药后4 h，总铁含量达到最高值3 600 mg/L，水体呈黑褐色，判断清洗出现拐点，开始进行120～ 130 m3/h的最大水量置换，补加1 t软水缓蚀剂，检测浊度降至50 NTU停止置换。

清洗后，割除检查冷却壁联管，原挂接0.5 mm以上腐蚀产物基本去除；拆检热风阀发现内部水管表面腐蚀产物明显去除。炉体、热风炉软水循环量分别增加100～150 m3/h、30～60 m3/h；10 kV水泵运行电流降低2 A，运行阻力降低，能耗降低显著。

2）高效过滤器降浊。根据软水系统低补水率、稳压运行特点及水体高浊度、高色度、总铁高、颗粒大等特性，采用效率高、冲洗易控的小流量（6 m3/h）钟罩式纤维束过滤器，微小的滤料直径增加了过滤的比表面积，增加水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力，提高过滤效率和截污容量。过滤后软水浊度由最高300 NTU逐步降至50 NTU以下，对腐蚀恶化起到良好抑制作用。

3.3 强化软水系统冷却能力

1）更换空冷器管箱。对老化严重的管箱（即管段部分）进行厂家修旧更换铜管后，现场整体更换。目前，已经对旧管箱修复更换7台，单台管箱更换费用降低8万元以上。

2）采用铜管堵漏新工艺。对不同位置漏水铜管，采用焊接、粘接、更换等措施堵漏。对顶、底层铜管采用手工电弧焊接，金属胶合剂表面涂抹粘接及单根铜管离线更换等措施，减少堵漏管束数量增多对空冷器冷却面积和冷却能力产生的影响。

3）实施空冷器结构改造。将喷淋管由原DN80加粗为DN100，并根据喷头喷淋面积，确定喷头位置及个数，实现布水全覆盖，避免出现喷淋死角。用喷塑冷轧钢板式取代进风系统原玻璃钢百叶窗，钢板厚度3 mm，角度45°，在降低飞溅水量的同时，改善进风效果，减少杂物进入，提升冷却强度，延长使用寿命。

4）提升空冷器清洗效果。管束表面结垢层主要以碳酸钙、硫酸钙为主（其导热性能仅为铜导热性能的约1/40），使用新型酸洗缓蚀剂，控制酸洗药剂投加浓度和清洗时间，结垢洗净率达到90%以上，腐蚀率＜0.8 g/（m2·h）。

3.4 提升高压水系统冷却强度

水泵原运行方式为两用两备，循环水量660～680 m3/h，压力1.1～1.2 MPa，单台水泵额定流量280 m3/h，扬程175 m。将运行方式改为3用1备，并通过对出口阀门逐步调整，保证3泵运行电流基本均衡。

实施高压水提压运行后，系统供水压力由1.0 MPa提高至1.3 MPa，水流量从670 m3/h增加至750 m3/h，每个风口小套冷却水流量平均增加5 m3/h以上，有效提高了风口小套的冷却强度。

3.5 实施净环水管网稳定性改造

针对点检出现局部位置腐蚀严重的现象，分别利用两座高炉年修的机会，开挖检查埋地段高压水、常压水系统3根供水主管道140 m，清除管道表面腐蚀层后，针对性包固、更换，并砌筑管沟代替原管道直埋，消除漏水甚至爆管的潜在隐患，保证及时点检、查漏处理。

4 结语

实施循环水系统设备改造、工艺完善及运行方式优化，促进了关键设备良好运转，保证了循环水系统安全、稳定、高效运行，实现对高炉生产“零”影响，为高炉低耗、优质、长寿生产奠定坚实的基础。

Operation Practice of Cooling Water System for Laiwu Steel’s 1 880 m3BF in Late Campaign

SUN Ruirui
（Yinshan Section Steel Ironmaking Plant of Laiwu Iron and Steel Group Corporation,Laiwu 271104,China）

Aiming at the problems of stave damage,serious corrosion of soft water system,decreasing cooling capacity,friable pipe network for Laiwu Steel’s 1 880 m3BF in late campaign,a variety of optimization measures in strengthening the cooling capacity, extending equipment life,reducing energy consumption and other respect were taken.Then it ensured the recycled water system safe, stable and efficient operation.

blast furnace;late campaign;cooling water system;stable operation

TF321.4

B

1004-4620（2015）02-0004-02

2014-10-28

孙瑞瑞，女，1985年生，2005年毕业于兰州交通大学给水排水工程专业。现为莱钢银山型钢炼铁厂运转环保车间工程师，从事冶金动力工艺及设备管理工作。