淺談豎爐小水梁冷卻工藝改造的技術(shù)比較和經(jīng)濟分析

劉淑杰 方 濤

（黑龍江建龍鋼鐵有限公司，黑龍江 雙鴨山 155126）

1 概述

鋼鐵行業(yè)是用水大戶，采用技術(shù)先進、經(jīng)濟實用的水處理工藝，不僅可以節(jié)能減排，降低噸鋼耗水量，而且節(jié)約投資和降低運行費用，具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。黑龍江建龍鋼鐵豎爐設(shè)備冷卻水由煉鐵綜合泵站高爐供水泵組供給，屬開路凈循環(huán)水冷卻，自投運以來，先后出現(xiàn)齒輥冷卻水汽化和管道堵塞、小水梁經(jīng)常結(jié)垢變形更換等，近期又發(fā)生火道口水冷壁回水管道堵塞引起蒸汽爆炸。以上說明，常規(guī)凈循環(huán)水水質(zhì)滿足不了豎爐生產(chǎn)需求。

2 工藝技術(shù)比較和經(jīng)濟分析

我們以黑龍江建龍鋼鐵10m2豎爐為例來比較幾種不同工藝流程的特點及其經(jīng)濟分析。

2.1在豎爐設(shè)計中，烘干床小水梁、火道口水冷壁和齒輥等全部設(shè)備冷卻水均采用凈環(huán)水開路冷卻工藝（其工藝流程如圖所示）。此種方式自投運以來，小水梁經(jīng)常彎曲變形，造成爐蓖子脫落損壞而被破停產(chǎn)檢修更換小水梁。通過多方面查找原因，小水梁由原φ159×10的鍋爐無縫管改為φ159×20鍋爐無縫管，平均每年停產(chǎn)10次以上是由于水質(zhì)原因造成而停產(chǎn)更換小水梁。

以往更換小水梁費用估算（此部分由設(shè)備處和燒結(jié)廠提供）：

一年更換次數(shù)：10次

平均每次更換數(shù)量：小水梁2根/次，爐蓖子5塊/次

主材費用（包括φ159×20無縫管和爐蓖子）：

爐蓖子費用：爐蓖子270元/塊×5塊/次×10次=13500元/年

φ159×20無縫管費用：80kg/m×7×2根×3.6元/kg×10次數(shù)=40320 元/年。

主材費用合計：53820元/年

停產(chǎn)更換期間影響產(chǎn)量損失費用：60噸/臺時×8 小時/次×630（財務(wù)提供成本價）元/噸=302400 元/次。

每年更換小水梁費用總計：358220元

2.2 烘干床小水梁采用板式換熱器軟水密閉循環(huán)；其工藝流程分別如圖所示：

凈環(huán)水開路循環(huán)工藝流程圖（見圖1）；采用板式換熱器軟水循環(huán)工藝流程圖2：采用板式換熱器軟水循環(huán)工藝流程圖3。

采用軟水循環(huán)優(yōu)點：一是循環(huán)水質(zhì)好。采用軟化水，水的硬度小于1mg/L，硬度很低，系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢少，傳熱效率高，可大大提高豎爐的冷卻效果，延長小水梁壽命。二是補水量少。工業(yè)凈環(huán)水開路循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)過程中水的蒸發(fā)、泄漏、排污等補水量一般為循環(huán)水量的5%左右，而軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)水與大氣隔離，僅有少量的滲漏和排污，而且避免循環(huán)過程中二次污染，補水量為循環(huán)水量的1‰。三是節(jié)能效果好。

豎爐小水梁采用軟水冷卻，冷卻后水利用余壓回到板式換熱器進行降溫，然后再用水泵加壓送至豎爐小水梁使用。而板式換熱器則采用二次冷卻凈環(huán)水對豎爐小水梁冷卻回水進行降溫。

2.3 分析

根據(jù)工藝提供，小水梁軟化水循環(huán)水量為50m3/h，經(jīng)小水梁后溫升10-20℃，升溫后的循環(huán)軟化水經(jīng)板式換熱器后需降溫10-20℃來保持循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。換熱器的冷媒水采用現(xiàn)有煉鐵泵站送來的工業(yè)循環(huán)水，此工業(yè)循環(huán)水夏季供水溫度為≤30℃。由此推算軟化水循環(huán)供水溫度為35～40℃，回水溫度55～60℃（溫差為20℃時），或回水溫度為45～50℃（溫差為10℃時）。采用軟水閉路循環(huán)和半閉路循環(huán)兩種方案：

（1）優(yōu)缺點：采用軟水閉路循環(huán)方案優(yōu)點是可充分利用強制循環(huán)泵的能量。缺點是循環(huán)系統(tǒng)需設(shè)排氣和穩(wěn)壓裝置；向系統(tǒng)內(nèi)補水需用泵強制補給；不直觀，看不到水流情況。采用軟水半閉路循環(huán)方案優(yōu)點是循環(huán)系統(tǒng)不需設(shè)排氣和穩(wěn)壓裝置，直觀，能看見水流情況；向系統(tǒng)內(nèi)補水不需用泵強制補給，外網(wǎng)可直接補到水箱（防止污染，水箱頂人孔加蓋板）即可。缺點是不能充分利用強制循環(huán)泵的能量。

（2）投資費用：軟水半閉路循環(huán)方案投資費用：一臺換熱器費用為2萬以下，循環(huán)泵費用為1.5萬元(兩臺,一用一備)，閥門及水箱（2×2×1.5）制作等其它費用約為 1.5萬元，共計約為5萬元。軟水閉路循環(huán)方案投資費用比半閉路多投入約3萬元左右（排氣和穩(wěn)壓裝置，強制補水泵）

（3）運行費用：電費：15KWH/小時×24小時/天×330天×0.52元/KWH=61776元/年。

軟化水費用：1m3/d×330天×1.5元/m3=495 元/年。

共計運行費用約為62000元/年左右。

經(jīng)濟效益：未改造前年檢修和停產(chǎn)損失費用358220元/年，可供改造后系統(tǒng)費用3年。年節(jié)約24萬元，而且減輕檢修人員檢修強度，且避免意外事故發(fā)生。

結(jié)論：經(jīng)以上分析比較，采用軟水半閉路循環(huán)方式進行改造。

結(jié)語

通過以上兩種冷卻方式改造前后的技術(shù)比較和經(jīng)濟分析，豎爐小水梁部分采用單獨軟水半密閉循環(huán)冷卻工藝和板式換熱設(shè)備，節(jié)水節(jié)電，運行費用低，經(jīng)濟效益明顯；建議對豎爐其它部分采用單獨軟水半密閉循環(huán)方式進一步總結(jié)研究，推廣采用，以提高我國豎爐冷卻技術(shù)水平，降低噸鋼耗水量，節(jié)能降耗，以便取得更大的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1]GB50050-2007，工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范[S].

[2]鋼鐵給排水設(shè)計手冊[S].