高炉软水密闭循环系统设备管理问题探讨

王成江

（山东石横特钢有限公司炼铁厂,山东肥城 271625）

前言

软水密闭冷却循环系统是目前国内炼铁高炉使用较多的冷却技术，采用软水密闭循环冷却的优势主要是：使用化学软化水克服工业水结垢、腐蚀的缺点，延长冷却设备使用寿命，从而延长高炉使用寿命。使用密闭循环，无废水排放，节水效果显著，保持生态环境。结合二炼铁高炉软水系统运行实际情况，对软水系统设备管控问题进行讨论。

1 软水循环系统简介

二炼铁高炉软水系统主要向热风炉热风阀、混风阀、倒流休风阀，高炉中、大套及炉底板、炉喉3段之外的高炉本体提供冷却水，采用2 台供水泵组同时向高炉、热风炉供水，冷却回水通过同一管道回到空冷器冷却后回到泵组循环形成闭式循环。水泵站设电动循环泵3台，用2备1，同时系统设1台柴油机泵保证突发事故状态时向系统供水。

（1）空冷器原理

软水系统中重要的冷却设备——蒸发式空冷器。换热板管材质为304 不锈钢，蒸发冷却器是一种将水冷与空冷、传热与传质过程融为一体的冷却设备。其工作原理是利用板外水膜的蒸发强化板外传热。其工作过程是用泵将设备下部水箱中的循环冷却水输送到位于水平放置的板式换热器上方的喷淋水分配器，由分配器将冷却水向下喷淋到板束表面，使板束外表面形成连续均匀的薄水膜；同时用风机将空气从设备下部空气吸入窗口吸入，使空气自下向上流动，冷却水平放置的热板束表面。此时传热板的板外换热除依靠水膜与空气流间的显热传递外，板外表面水膜的迅速蒸发吸收了大量的热量，强化了板外传热。二炼铁空冷器为不锈钢板片式，较其他炼铁车间紫铜管式提高效率、降低成本。

（2）脱气罐原理

脱气罐设置在高炉36 m 平台处，软水从炉体底部进入冷却壁，冷却回水回到炉顶脱气罐，软水冷却过程中当冷却水管温度高于100 ℃时，水开始汽化，在水管内表面形成一层气膜，气膜生长壮大汇聚成气泡进入水中，气体进入水中经集水分管、集水总管、回水总管到达脱气罐，脱气罐的功能是将气体与水分离。在回水管中水呈紊流状态，水到达脱气罐时水速骤然降低，水呈层流状态，气泡开始上浮，并且有足够的时间使气泡上升到脱气罐的顶部，顶部的气体通过自动排气阀排掉，从而实现整个系统的脱气。

（3）膨胀罐原理

设计时考虑到该地区冬季气温低，把膨胀罐设计放在了水泵站内，并联在软水回水管道上，膨胀罐采用囊式膨胀罐，膨胀罐的主要作用除了承受系统中冷却介质热膨胀及冷收缩功能外，还承担整个系统软水密闭循环冷却系统水位控制、压力控制的功能。膨胀罐内充气压力不足或皮囊破裂直接影响软水系统的稳定运行。

2 运行出现的问题及处理措施

2.1 空冷器换热板片结垢

空冷器下方循环水为净环水池提供的大循环水系统，要控制空冷器循环水池水质，先控制净环水钙硬、氯离子、pH 值、浊度等指标合格，分析结垢原因。空冷器水槽贮水量约16 m³，喷淋水量190 m³/h，蒸发量约为4.0 m³/h，取水槽内化验浓缩倍数在8 以上，pH 值为：9.1，水池小、蒸发量大、浓缩倍数高是结垢的根本原因。

处理措施：

（1）在空冷器水槽西侧增加1路DN50的溢流水管，控制溢流量5 m³/h,可带走一些水中悬浮物，减轻管束结垢；控制空冷器水槽浓缩倍数跟常压水浓缩倍数一致（5.0～6.0 之间），浊度控制在10 NTU 以下；因空冷器水槽内的水一直溢流而变为“活水”，溢流出的水流进净环水池，降低浓缩倍数。

（2）定期清理空冷器喷淋泵排污管、检查喷淋头，保证喷淋效果；每月检查空冷器百叶窗，对损坏的百叶窗及时更换，确保冷却风量分布均匀。

(3)水处理公司日常维护非常重要，二炼铁6 台空冷器，要求每月循环清洗一遍，日常清洗方式为物理清洗，禁止化学清洗，每月清理板箱底部淤泥、杂物一遍，清洗前后及过程中拍照记录。每天取循环水化验水质、数据分析，异常情况及时汇报。

2.2 软水泵常有气体排出

在高炉正常生产期间，软水泵排气阀有气体排出，经检测气体是空气，根据前面分析，系统中的气体产生于软水与冷却壁热交换过程中。危害之一是降低冷却强度，造成冷却壁温度升高甚至烧坏；危害之二是形成气塞，大量气体流经循环泵时，水泵叶轮容易汽蚀，循环泵的效率下降，影响设备寿命，严重时系统中的水将无法形成循环，影响高炉正常生产。

处理措施：

（1）膨胀罐每季度检测充气压力，使充气压力不低于0.15 MPa，提高软水气化温度，使软水具有一定的欠热度，使回水压力不低于0.25 MPa；

（2）日常点检关注炉顶、热风炉脱气罐的自动排气阀，确保排气阀运行正常；

（3）在膨胀罐顶部安装自动排气阀，及时排除罐体内的气体，防止水泵气蚀。

2.3 高炉冷却壁漏水不能及时发现

高炉水冷却壁如烧损严重或冷却管道断裂，需要大量补水时，系统压力降低、补水频繁、补水量大,可以从软水系统压力表现出来；但冷却壁局部漏水或补水量较小时，系统反应滞后。2017 年高炉冷却壁烧损，没有及时发现软水系统异常，导致软水向高炉内漏水，造成高炉炉况不稳定。

预防措施：

（1）制定软水系统补水记录表，要求岗位人员按要求记录当班补水数据每周汇报设备科，当班如有异常补水，及时通知设备科及水煤工，快速排查异常原因。

（2）对脱气罐罐体液位计改造，更换为磁致伸缩液位计，设定好低液位水位，将报警信号接到水煤工值班室，当脱气罐水位降至低水位时发讯报警，值班人员可以快速发现并及时组织排查水位降低原因。

（3）根据高炉炉况及负荷及时调整软水流量和供、回水温度。

（4）要求泵房操作工和维修工对软水柴油机泵每周启动试验一次，并做水泵压力、柴油机温度、运行状况记录，确保突发停电时柴油机泵给高炉供水。

3 水质管理

3.1 净环水

空冷器喷淋水使用的是高炉净环水，空冷器的结垢、腐蚀情况成为净环水加药的重要调节依据。净环水的水质指标中浊度要优于国标（20 NTU）的要求，达到l5 NTU 以下，氯离子小于700 mg/L，钙硬小于1600 mg/L，浓缩倍数控制在3.0～4.0 之间，pH 值控制在7.5～9.5。根据空冷喷淋水运行时间的长短、季节因素，及时清理水槽。

3.2 软水

软水指标控制pH 值在9.5～11，浊度小于20 NTU,总硬小于35 mg/L，总减大于250 mg/L,总铁小于1.0 mg/L,指标数据异常及时汇报、分析。

4 结束语

软水泵、管道、冷却设备、脱气罐、空冷器、膨胀罐组成了高炉软水系统，系统中每一个设备部件都非常重要，通过管理、维护、控制才能实现软水系统良好的运行。通过建立健全软水设备管理制度、标准，加强设备日常点检，发现问题及时处理，管理人员定期检查、不定期抽查，取得了良好的效果。二炼铁高炉软水系统实现安全、稳定运行。