萊鋼1 880 m3高爐爐役后期冷卻水系統(tǒng)運行實踐

孫瑞瑞

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

生產(chǎn)技術(shù)

萊鋼1 880 m3高爐爐役后期冷卻水系統(tǒng)運行實踐

孫瑞瑞

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼煉鐵廠，山東萊蕪 271104）

針對萊鋼1 880 m3高爐爐役后期冷卻水系統(tǒng)存在冷卻壁損壞多、軟水系統(tǒng)腐蝕嚴重、冷卻能力下降、凈環(huán)水管網(wǎng)脆弱等問題，在強化冷卻能力、延長設備壽命、降低能耗等方面采取多種優(yōu)化措施，保證了循環(huán)水系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運行。

高爐；爐役后期；冷卻水系統(tǒng)；穩(wěn)定運行

1 前言

萊鋼兩座1 880 m3高爐分別于2004年6月、2005年2月建成投產(chǎn)，截至目前已經(jīng)連續(xù)運行9 a以上，累計生產(chǎn)生鐵3 102.4萬t，單位爐容產(chǎn)鐵達到8 288 t，總體運行水平穩(wěn)定。隨著高爐逐步進入爐役后期，兩座高爐分別出現(xiàn)多處爐缸側(cè)壁溫度升高、爐身上部冷卻壁損壞較多等問題，采取配加鈦球護爐，冷卻壁采取穿管、灌漿、外包水箱冷卻以及正沖工業(yè)水等方式進行處理，取得明顯效果，爐缸側(cè)壁溫度穩(wěn)定。

高爐冷卻水系統(tǒng)包括軟水及工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)，分別負責高爐冷卻壁、風口大中套、爐喉缸磚、爐底水冷及風口小套、十字測溫槍等重要設備及關(guān)鍵部件的冷卻，系統(tǒng)穩(wěn)定運行直接影響其冷卻強度和使用壽命，從根本上關(guān)系到高爐穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、低耗運行。因此，需全面提高冷卻水系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，為高爐穩(wěn)產(chǎn)順行創(chuàng)造良好條件。

2 存在問題

2.1 冷卻壁損壞多

隨著運行年限延長，冷卻壁連管因熱應力拉裂現(xiàn)象增加；加上高爐生產(chǎn)中當爐溫不穩(wěn)、熱負荷較大時，渣皮不穩(wěn)，頻繁脫落、重建，使得冷卻壁損壞可能性增加。2010年以來呈現(xiàn)上升趨勢，其中1#高爐冷卻壁損壞60余塊；2#高爐冷卻壁連管損壞40余根，且上層冷卻壁出現(xiàn)5塊脫落，直接影響冷卻效果及爐況穩(wěn)定。

2.2 軟水系統(tǒng)腐蝕嚴重

受投產(chǎn)初期補充新水、循環(huán)水及爐頂脫氣罐敞口運行等因素影響，水質(zhì)惡化，電化學腐蝕嚴重，主要表現(xiàn)為：一是冷卻壁連管內(nèi)部腐蝕，連管內(nèi)表面的沉積物以腐蝕產(chǎn)物為主，分析發(fā)現(xiàn)50%以上為Fe3O4；二是蒸發(fā)空冷器銅管內(nèi)部腐蝕嚴重，部分管道出現(xiàn)裂紋、穿孔；三是主管道積存物較多，含有較大比例的Fe+3，水體濁度、色度較大，主管道底部有沉淀物，時常被擾動起來；四是爐基處管道腐蝕明顯，爐基周圍、下部的主支管耐壓能力降低，多次出現(xiàn)支管道漏水。

腐蝕對正常生產(chǎn)的影響：一是增加了熱阻，不利于冷卻壁降溫，增大了蒸發(fā)式空冷器的能耗，使冷卻能力降低；二是降低了材料強度、易漏水，腐蝕部位出故障有突發(fā)性特點，主要在焊縫部位，由于焊接材料與基材不相同，在電解水中二者形成原電池，焊縫部位的穿孔會導致應力集中而出現(xiàn)裂縫，裂縫又降低了管道的抗拉能力，迅速出現(xiàn)擴大化，形成爆管，破壞安全穩(wěn)定運行。

2.3 軟水系統(tǒng)冷卻能力下降

蒸發(fā)式空冷器是軟水系統(tǒng)的關(guān)鍵冷卻設備，發(fā)揮其有效的冷卻能力，對于實現(xiàn)軟水供水溫度穩(wěn)定、降低水電消耗至關(guān)重要。但受運行年限、大氣環(huán)境、補水水質(zhì)等影響，空冷器管箱陸續(xù)出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕，致使銅管管束、管箱強度下降，影響安全運行及冷卻效果；風筒、管箱支架腐蝕嚴重；百葉窗及收水器損壞較多，風量分配不均及飛濺損失增加；噴淋管、噴頭結(jié)垢使噴淋系統(tǒng)布水不均，增大了管束結(jié)垢概率；空冷器降溫效果大幅下降，增加運行負荷及水電消耗。

2.4 凈環(huán)高壓水系統(tǒng)冷卻強度不足

近年來隨著反向動力學模型的不斷完善以及三維運動捕捉技術(shù)的不斷進步，三維步態(tài)分析技術(shù)在科研及臨床上的應用越來越廣泛[2-4]。然而，三維步態(tài)分析技術(shù)結(jié)果的可靠性受較多因素的影響，如：下肢反向動力學模型的選擇，實驗室的設置(三維測力臺的參數(shù)設定，紅外線攝像機在三維空間內(nèi)坐標的校準)，以及研究人員對下肢骨性標志位置的掌握程度以及測試過程中反光球貼點的一致性等[5]。因此，在實驗室建立過程中，下肢生物力學參數(shù)重測信度顯得尤為重要。然而，迄今為止，國內(nèi)還尚未有同時測定下肢運動學，動力學，地面反作用力，表面肌電信號重復性的相關(guān)研究報道，因而，下肢生物力學參數(shù)的重測信度的研究顯得極為迫切。

高壓水系統(tǒng)主要負責高爐風口小套的冷卻，2012年7月份以來，一段時間內(nèi)風口小套更換頻率和數(shù)量明顯上升，影響穩(wěn)定運行、生產(chǎn)優(yōu)化及降本增效目標的實現(xiàn)。通過從備件質(zhì)量、工藝操作、爐況條件、冷卻強度等多方面分析、優(yōu)化，初步判斷高壓水冷卻強度存在優(yōu)化空間，2008年進行風口進出水管道加粗改造后，系統(tǒng)流量增加至660 m3/h，壓力約1.10 MPa，單個小套循環(huán)水量22～23 m3/h，但距最佳運行工況仍存在差距。

2.5 凈環(huán)水管網(wǎng)脆弱

凈環(huán)水主管道通過地下管廊敷設，前期對腐蝕嚴重管道進行防腐、包焊，并重點改造火渣場下方管廊，將火渣導流槽延長避開管廊上部蓋板，更換加厚承重蓋板，以提高運行安全可靠性。但在點檢中發(fā)現(xiàn)管廊入口處彎頭腐蝕嚴重，而泵房至管廊段管道均為埋地敷設，無法點檢運行情況以便及時發(fā)現(xiàn)滲漏，漏點不能及時處理，一旦造成大量泄漏或爆管，會直接造成系統(tǒng)斷水，導致高爐休風等惡性事故。

3 優(yōu)化措施

3.1 修復損壞冷卻壁

通過關(guān)注補水量變化、爐況客觀反映及打壓、查漏等，排查、判斷冷卻壁損壞情況，采取臨時措施維持冷卻，避免軟水漏入爐內(nèi)。

1）臨時倒沖工業(yè)水及外部打水冷卻。對已損壞的單塊冷卻壁管，正常生產(chǎn)煤氣濃度大，臨時通工業(yè)水。為防止向爐內(nèi)漏水，適當控制工業(yè)水壓力，同時進行爐皮外部打水。

2）定修時焊接安裝外部冷卻水箱。定修時在損壞冷卻壁外側(cè)，制作安裝簡易冷卻板，即在爐皮上焊接外部冷卻水箱，并通工業(yè)水冷卻，出水回收至工業(yè)水回水槽。

3）定修時穿管修復。在損壞DN65連管內(nèi)部穿過1根DN32金屬軟管，與原進出水管道相連，維持冷卻壁不間斷冷卻；調(diào)節(jié)DN65的閥門控制水量，使DN65的跨接軟管、DN32穿管的水量之和等于完好的水管水量；穿管全部完畢正常送水后，確認穿管無泄漏，進行灌漿，提高導熱性能。

3.2 軟水系統(tǒng)降濁緩蝕

1）在線化學清洗。根據(jù)系統(tǒng)運行情況及試驗，選定鹽酸及復合緩蝕劑配方，確定清洗劑、復合緩蝕劑濃度分別為5%和0.1%。利用高爐定修機會實施軟水在線清洗。提前0.5 h加入1/3緩蝕劑，控制加酸時間3～3.5 h，期間均勻補入緩蝕劑。清洗階段檢測HCl、總鐵含量及濁度，同時進行管道、設備查漏。加藥后4 h，總鐵含量達到最高值3 600 mg/L，水體呈黑褐色，判斷清洗出現(xiàn)拐點，開始進行120～ 130 m3/h的最大水量置換，補加1 t軟水緩蝕劑，檢測濁度降至50 NTU停止置換。

清洗后，割除檢查冷卻壁聯(lián)管，原掛接0.5 mm以上腐蝕產(chǎn)物基本去除；拆檢熱風閥發(fā)現(xiàn)內(nèi)部水管表面腐蝕產(chǎn)物明顯去除。爐體、熱風爐軟水循環(huán)量分別增加100～150 m3/h、30～60 m3/h；10 kV水泵運行電流降低2 A，運行阻力降低，能耗降低顯著。

2）高效過濾器降濁。根據(jù)軟水系統(tǒng)低補水率、穩(wěn)壓運行特點及水體高濁度、高色度、總鐵高、顆粒大等特性，采用效率高、沖洗易控的小流量（6 m3/h）鐘罩式纖維束過濾器，微小的濾料直徑增加了過濾的比表面積，增加水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機會和濾料的吸附能力，提高過濾效率和截污容量。過濾后軟水濁度由最高300 NTU逐步降至50 NTU以下，對腐蝕惡化起到良好抑制作用。

3.3 強化軟水系統(tǒng)冷卻能力

1）更換空冷器管箱。對老化嚴重的管箱（即管段部分）進行廠家修舊更換銅管后，現(xiàn)場整體更換。目前，已經(jīng)對舊管箱修復更換7臺，單臺管箱更換費用降低8萬元以上。

2）采用銅管堵漏新工藝。對不同位置漏水銅管，采用焊接、粘接、更換等措施堵漏。對頂、底層銅管采用手工電弧焊接，金屬膠合劑表面涂抹粘接及單根銅管離線更換等措施，減少堵漏管束數(shù)量增多對空冷器冷卻面積和冷卻能力產(chǎn)生的影響。

3）實施空冷器結(jié)構(gòu)改造。將噴淋管由原DN80加粗為DN100，并根據(jù)噴頭噴淋面積，確定噴頭位置及個數(shù)，實現(xiàn)布水全覆蓋，避免出現(xiàn)噴淋死角。用噴塑冷軋鋼板式取代進風系統(tǒng)原玻璃鋼百葉窗，鋼板厚度3 mm，角度45°，在降低飛濺水量的同時，改善進風效果，減少雜物進入，提升冷卻強度，延長使用壽命。

4）提升空冷器清洗效果。管束表面結(jié)垢層主要以碳酸鈣、硫酸鈣為主（其導熱性能僅為銅導熱性能的約1/40），使用新型酸洗緩蝕劑，控制酸洗藥劑投加濃度和清洗時間，結(jié)垢洗凈率達到90%以上，腐蝕率＜0.8 g/（m2·h）。

3.4 提升高壓水系統(tǒng)冷卻強度

水泵原運行方式為兩用兩備，循環(huán)水量660～680 m3/h，壓力1.1～1.2 MPa，單臺水泵額定流量280 m3/h，揚程175 m。將運行方式改為3用1備，并通過對出口閥門逐步調(diào)整，保證3泵運行電流基本均衡。

實施高壓水提壓運行后，系統(tǒng)供水壓力由1.0 MPa提高至1.3 MPa，水流量從670 m3/h增加至750 m3/h，每個風口小套冷卻水流量平均增加5 m3/h以上，有效提高了風口小套的冷卻強度。

3.5 實施凈環(huán)水管網(wǎng)穩(wěn)定性改造

針對點檢出現(xiàn)局部位置腐蝕嚴重的現(xiàn)象，分別利用兩座高爐年修的機會，開挖檢查埋地段高壓水、常壓水系統(tǒng)3根供水主管道140 m，清除管道表面腐蝕層后，針對性包固、更換，并砌筑管溝代替原管道直埋，消除漏水甚至爆管的潛在隱患，保證及時點檢、查漏處理。

4 結(jié)語

實施循環(huán)水系統(tǒng)設備改造、工藝完善及運行方式優(yōu)化，促進了關(guān)鍵設備良好運轉(zhuǎn)，保證了循環(huán)水系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運行，實現(xiàn)對高爐生產(chǎn)“零”影響，為高爐低耗、優(yōu)質(zhì)、長壽生產(chǎn)奠定堅實的基礎。

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

孫瑞瑞，女，1985年生，2005年畢業(yè)于蘭州交通大學給水排水工程專業(yè)?，F(xiàn)為萊鋼銀山型鋼煉鐵廠運轉(zhuǎn)環(huán)保車間工程師，從事冶金動力工藝及設備管理工作。