热带地区镍铁熔炼冷却循环水水质控制探讨

魏利国 李亚青

(1.太原理工大学，山西 太原 030024； 2.太原市城市规划设计研究院，山西 太原 030002)

热带地区镍铁熔炼冷却循环水水质控制探讨

魏利国1,2李亚青1

(1.太原理工大学，山西 太原 030024； 2.太原市城市规划设计研究院，山西 太原 030002)

结合某热带地区具体工程实例，通过系统的运行实践，对镍铁精炼循环水水温及水质控制进行了深入研究，针对运行中出现的具体问题提出了科学有效的解决办法，为同类型的系统运行提供了有价值的参考依据。

循环水，水温，浊度，电导率，硬度

熔炼工艺是镍铁生产过程的核心工艺，工艺的核心设备就是电炉，对电炉的冷却关系到系统的安全运行，一旦冷却系统发生问题不能正常供水，电炉就有可能被烧穿，导致整个炉体报废，损失将是非常巨大的。整个炉体的冷却部位有炉底、炉壁，炉底采用风冷，炉壁采用水冷。炉壁冷却设备为平水套和立水套，安装在炉壳与耐火砖之间，能够有效的冷却炉墙的耐火材料，保证耐火砖的使用寿命。工艺对水质的关键数据要求为：总硬度(CaCO3)小于10 mg/L；水温为35 ℃～43 ℃，最高不超过35 ℃；总悬浮颗粒小于10 mg/L；浊度小于20 NTU；pH值7.5～9.0；电导系数小于1 400 μs/cm。本研究项目位于东南亚某国，属于热带地区，年平均气温：25.6 ℃；10年极端最高气温(日平均值)42.1 ℃；10年极端最低气温(日平均值)5 ℃。项目冷却水源来自江水，水质基本情况为：总硬度(CaCO3)小于52 mg/L；水温为25 ℃左右；浊度小于55.2 NTU；pH值7.99。与国内江水水质相比存在浊度低、硬度低但季节变化范围大的特点。项目给水系统由水源地、净化站、高位水池组成，通过混凝工艺处理达到使用标准后通过8 000 m3高位水池自流进入厂区工业水管网。

1 工艺循环冷却水温控制

循环冷却水进水水温是最核心的控制要素，也是较难控制的，最主要的原因是当地气温及湿度等气象条件制约，年平均气温为25.6 ℃，夏季最高温度能突破50 ℃，历年最热月的平均相对湿度75%，历年最冷月的平均相对湿度81%，对于冷却系统是相当不利的。冷却工艺系统核心就是逆流式方形冷却塔，由国内厂家生产，由于厂家也无在当地运用的具体实例，考虑到当地的气象条件，在设计产品配套电机时放大了一个规格。按照设计回水通过冷却塔冷却后，最大降温可达10 ℃。在实际生产运行中一般降温为2 ℃～5 ℃，当然降温高低与回水温度高低有直接的关系，回水温度高温降就高。从图1可以看出，回水经降温后再供出去的水温受气温变化影响不大，最直观的体现在中午12：00的水温与早上2：00的水温对比上，有时早上水温甚至比白天的水温还高。在这期间还有对水温采取的一些控制手段，促成这种结果的出现。

水温的控制方法及措施有以下方面:

1)及时排污并补充新水。在循环水系统运行过程中，水质及水温有时会超标，不能满足生产需求，这时最直接的办法就是及时排污，通过启动排污泵，将热水池中的底部浊度较大的水排出一部分，同时补充新水，而新水的水温较低，通过一段时间运行混合冷水池的水温就降下来了,从而保证生产使用要求。

2)加大循环水量。将循环水泵工况进行调整，达到最大流量。但在一般运行中循环水系统运行参数也基本达到了最佳的运行工况，调整流量只适用于非满负荷运行的情况。

3)检查冷却塔运行状况。冷却塔长时间运行后，其中的填料就会老化、脆裂、变形，甚至局部缺失，造成塔内水流呈沟流、束流、壁流、垮塌等现象，使冷却塔冷却效果严重降低，尤其在热带地区这种情况就更为严重，填料的寿命往往大打折扣。这就需要在日常的运行点检中注意观察冷却塔落水的均匀性，如发现局部不均匀水流出现，应及时进行检查，对填料进行彻底或局部更换。保证冷却塔的冷却效果及系统的正常运行。

2 水质控制

水质控制的主要目的就是将循环水水质人为地控制在一定的工艺要求范围内，防止冷却管道结垢与腐蚀，延长设备使用寿命，保障安全生产。

2.1 浊度的控制

循环水浊度升高的主要原因有循环冷却水的浓缩作用、大气中的多种杂质通过冷却塔敞开部分进入冷却水系统中、微生物的繁殖及其分泌物形成的粘性污垢等等。1)循环冷却水的浓缩作用导致的循环水浊度及含盐浓度升高会导致管道腐蚀及结垢，在生产中主要采取以下几种措施进行控制：a.加强排污，通过水质监控，定时进行排污，保证浊度在一定的范围内；b.通过对回水进行旁滤，对回水5%的水量进行过滤，从而降低循环水浊度；c.补充新水，通过加入新水的稀释作用降低循环水浊度。2)大气中杂质进入冷却系统中导致浊度上升这种情况最常见也是比较难解决的。在当地雨水比较多，风雨经常把树叶树枝带入冷却系统中，导致循环水中杂质集聚，堵塞填料及冷却管道，导致流量下降，影响冷却效果。还有就是工厂烟尘落入冷却塔中，这种情况比较少见，在设计时，只要将冷却塔位置尽量不要选择在烟囱下风向就行。偶尔有乱风将少量烟尘带入冷却塔中也不是多么要紧的事情。还有一种情况，就是当地雨季的飞虫特别多，而且个头巨大，晚上有大量的飞虫通过冷却塔进风口飞入循环水池中，进而进入循环系统中，导致炉壁冷却铜管堵塞，严重影响系统正常运行，而且一旦堵塞极难处理。鉴于以上情况我们采取两项措施：一是在冷却塔进风口加装尼龙防虫网；二是在循环水泵出水口管路上加装自动冲洗过滤器。实践证明这两项措施是非常有效的，起到很好的作用。但是加装防虫网也导致了进风量减少，影响了冷却效果。3)微生物的繁殖及其分泌物形成的粘性污垢导致的浊度上升的情况也是存在的，尤其是在热带地区，微生物繁殖也比较快。在系统中我们采取了在回水管道上加装灭菌灵的方法。在近一年的运行观察中未出现严重的微生物粘性污垢，尽管有些地方出现，但影响很小。

2.2 硬度控制

按工艺要求，冷却水进水硬度不能超过10 mg/L，当地的江水经处理后工业用水的硬度大致在30 mg/L～50 mg/L之间。因此在工艺上采取了用软水器对来水进行软化后通过补水进入循环系统。软水器软化后的水硬度在2 mg/L以下，完全能满足工艺使用要求。但循环水在长时间的循环后，硬度有所提高，有时也超过10 mg/L。在这种情况下采取了加强排污与加强补水的方法降低循环水硬度，保证工艺正常生产需求。

2.3 pH值控制

pH值按工艺设计要求在7.5～9.0之间，经过长时间的运行观测，数据显示pH一直在要求的范围内，并未有酸碱度特高或特低的情况出现，在生产中也并未采取特别的措施进行控制。当然对于补充的软化水水质一直严格控制，严格避免不合格软化水进入循环水系统中，也保证了pH值一直保持稳定。

2.4 电导率的控制

电导率的高低主要取决于两个因素，一个是循环水的温度，电导率与水温近似成正比例关系；另一个因素就是水溶液含溶质盐的浓度。水温的控制方法前面已经进行了论述，关键在于循环水总盐度的控制。首先从来源上进行控制，主要防止软化器在日常运行过程中出现漏盐现象，这就需要严格控制软化器运行参数，不能超负荷运转，并且随着出水水质情况及软水器运行工况随时调整反冲洗时间，保障出水合格。总之，通过长时间的冷却水循环系统运行实践，针对在特殊的气象条件下的运行环境，依据电炉熔炼系统的特殊工艺要求，根据现有的技术及现场条件，科学系统地制定出切实可行的技术措施，采取相应的处理方法，对循环水系统的水质进行有效的控制，从而满足电炉生产工艺的要求，保障了生产的安全运行，为整个项目的效益实现提供了坚实的基础保障。

Discussion on water quality control offerronickel smelting cooling circulating water in tropical area

WEI Li-guo1,2LI Ya-qing1

(1.TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China;2.TaiyuanUrbanPlanningandDesignResearchInstitute,Taiyuan030002,China)

Combining with the specific engineering example of a tropical area, through the system operation practice, this paper deeply researched the ferronickel refining circulating water temperature and water quality control, according to specific problems occurred in operation put forward effective solutions, provided valuable reference for the system operation of same type.

circulating water, water temperature, turbidity, conductivity, hardness

2014-07-14

魏利国(1976- )，男，在读工程硕士，工程师； 李亚青(1966- )，女，高级工程师

1009-6825(2014)27-0133-02

TU991.21

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