典型炼铁厂给排水系统工艺分析

蒋远辉 覃晶晶 伍丽珍

摘要：我国的工农业用水需求量很大，水资源匾乏，水体污染严重。特别是钢铁企业，是用水、排水大户。因此针对钢铁企业各个主体工艺给排水系统，分析其系统的用水情况和系统设置，给排水节水情况，并且详细针对炼铁厂高炉冷却系统进行研究，通过分析研究目前国际上较先进的高炉软水闭路循环冷却系统，将其应用于具体的工程实践中，最后达到节水，少排甚至不排廢水，实现国家循环经济，构建和谐社会目的。基于此本文分析了典型炼铁厂给排水系统软水密闭循环冷却系统的工艺。

关键词：炼铁厂；给排水系统；工艺

1、高炉软水密闭循环冷却系统

高炉软水密闭循环冷却系统是一个全封闭的系统，用软水作为冷却媒介，系统主要由冷却元件、循环管路、控制阀门、膨胀罐等部件组成。目前，大多数炼铁企业给排水无废少废工艺通过采用改进生产工艺流程和更新旧设备、高浓缩倍率开路净环水系统、闭路循环水系统、串接给排水系统、再生水回用等工艺流程。但是这些改进的方法都有缺陷，比如：大量改进生产工艺和更新现有的设备，会花费大量人力物力，而且使用寿命也不稳定，因此，投资的性价比不高；如果改用高浓缩倍数的开路净环水系统，那么新水与循环水处理的质量要求是很高的，大大增加的系统运行的成本。再生水回收再利用本身是一种技术难度大且成本费用高的环保措施。所以，高炉软水密闭冷却循环水系统在炼铁企业推广可以有效的实现节能减排的效果。

2、高炉软水密闭循环冷却系统的影响因素研究

2.1水质的影响

对于冷却水的水质，按常规的认识只看悬浮物的含量、硬度、酸度、碱度等，但是实际上这些指标并不能准确地判断冷却水的质量，还必须进行水的稳定性的测定。

许多高炉解决结垢问题时，大多采用经过处理的软化水和纯水。这些水虽然去掉了悬浮物和部分溶解的结垢离子，在一定程度上解决了结垢现象的发生，但是由于软水和纯水的使用方式为密闭循环方式，有大量的溶解氧存在，随着温度的升高，溶解氧无法析出，因而腐蚀速率大增进而导致冷却器烧坏、破损，严重影响高炉的一代寿命。为使高炉一代寿命达到15年的目标，必须对高炉循环冷却使用的软水、纯水和工业水进行水质处理，达到不结垢无腐蚀的目的。

2.2水质稳定性影响

由于常规的水质检测根本测不出水的质量，还需要对水的稳定性进行测定，才能准确地确定冷却水的质量。这样才能根据水质特点，来解决防腐问题。软水在循环过程中，会由于循环时间过长或水温变化的影响，水中的含氧量升高，这样就产生了电腐蚀。因此，稳定的软水水质是非常重要的。目前，主要的是通过使用缓蚀剂来改善软水水质。缓蚀剂是用于加在腐蚀介质中抑制金属腐蚀的化学添加剂，实践证明，对于某些特定的介质，只要加入少量的缓蚀剂，就能有效地降低对金属的腐蚀速度。

2.3循环水泵的影响

循环水泵工作的可靠性往往直接影响着整个环路的使用效果。如果对循环水泵选择不当就很容易造成整个循环系统的运行不稳定性。只有充分掌握了系统的工作性能，经过严格的计算，并选择可靠的测量仪表，整个系统才能运行安全可靠。

3、炼铁厂给排水系统工艺

3.1背景与现状分析

某钢铁有限公司现有4座1200m3高炉，采用的是工业水冷却。1座1200m3高炉的冷却水量为200t/h，水源来自于地方水库，近几年，由于地下水位逐年下降，天气干早少雨，水的问题威胁着高炉正常生产。

由于工业水水质硬度高，在冷却壁通道壁上容易结垢。由于水垢导热系数约

为铸铁导热系数的1/80，当热流强度为1.672×103（m3.h）时，lmm厚的水垢将造成约159℃的温差，普通铸铁在500℃就开始变形。因此，水管内局部结垢3-4mm就会引起巨大温差，虽然清洗水垢的方法由酸洗改为高压砂洗，效果不错，但仍不能彻底解决结垢的问题，影响冷却效果。因此，通过借鉴和探索，并结合实际情况对高炉冷却系统进行改进，采用软水闭路循环冷却，从根本上解决了水管内壁结垢问题；并且减少了补充水量。

3.2高炉冷却水系统的酸洗、钝化、预膜工作

系统安装完毕后，进行清洗和预膜，对软化水进行化学处理，使水质达到设计控制的标准。

①清洗。选用NJ-100油垢清洗剂，它是以表面活性剂及有机溶剂为主的水溶性液体，具有亲油基因和亲水基因，能有效地降低水的表面张力，具有浸润、渗透、乳化、分散等作用。系统采用环流法清洗。按贮水量为31m3，加药原液70mg/L计算，须向系统一次性加药2.17-3.0kg。启动循环泵，使水循环至浊度最大不再增加时，排净系统贮水。若发生大量泡沫时，可投加NJ-803高效灭泡剂即可清除泡沫。

②预膜。选用NJ-304预膜剂。按系统贮水量31m3计，NJ-304的投加量为200mg/L，将NJ-304调成浓度为5%药液备用，按每立方米软化水加5%浓度药液4L计算，系统加药液为124L。

③运行。系统运行时，按200mg/L的加药量加入浓度为5%的NJ-304，每2h检查一次循环水中总无机磷含量，控制指标在20mg/L，低于此数向系统补加药液。NJ-304缓蚀剂基本上能够控制系统的腐蚀结垢，使循环水质标准控制在设计范围以内，达到了高炉工艺要求的需要。

3.3运行效果分析

采用工业水冷却，冷却水质不稳定，造成冷却水管内表面结垢，使得其热阻增加，冷却水管内径减小，由此减小了冷壁体与冷却水的对流换热量，当结垢的厚度为1.5mm时，冷却壁与冷却水的对流换热量减小7%。从高炉操作运行记录表看出，冷却壁进出水温差均在5℃以下，基本消除了结垢，使冷却壁被冷却水带走90%以上的热量，冷却壁的寿命可延长3-5a，提高了冷却强度。

总之，为了保护水资源，必须提升工业冷却用水的循环率，减少对水资源的热污染，因此进一步加强对其的研究非常有必要。