软水密闭循环冷却系统与高炉节能降耗

软水密闭循环冷却系统与高炉节能降耗

叶建波

广西柳钢中金不锈钢有限公司，广西玉林 537000

摘要：钢铁企业的能源消耗很高，约占钢铁生产总量的20%至30%，能源消耗是控制钢铁生产总量的重要组成部分。钢铁企业高炉过程的能源消耗约占总能源消耗的40%至50%,此外，能源消耗的排放对环境污染也有重大影响。因此，节能对于降低铁吨成本、提高钢铁企业的竞争力和改善环境至关重要。分析了软水密闭循环冷却系统和高炉降低能耗的情况。

关键词：软水密闭循环冷却系统；高炉节能降耗

在实践中，系统内循环水的质量严重恶化，微生物粘泥造成的腐蚀、结垢和破坏达到了无法控制的程度。尽管这些问题已得到解决，但冷却塔使水能够充分接触空气，传递热量和物质，并不断蒸发，从而导致风吹、排污和渗漏，从而导致冷却水长时间和反复运行，并增加溶解氧，可能导致系统结垢、水腐蚀、微生物繁殖和滋生等问题。软水密闭循环冷却系统有效地弥补了这些缺陷。因此，该系统已成为主要设备可持续性的主要现代技术之一，部分原因是发达国家钢铁消费量低。

1. 系统的主要组成部分

一般而言，软水密闭循环冷却系统由冷却装置、循环管道、控制阀、膨胀罐(包括N2装置)、热交换器、水泵、电补水及加药设施事故水塔或柴油机泵组成。

1.水冷却零件。水冷却元件有多种类型，例如连铸结晶器、LF炉、电炉高压电缆冷却、VOD和高炉冷却壁。

2.膨胀罐。是封闭的容器，底部为循环冷却水，顶部空间为N2。用于调节循环水量随温度变化的变化。通过在膨胀节顶部填充N2，可以保持系统所需的工作压力，同时防止氧气进入系统，其主要作用是控制循环系统泄漏损失。系统补充水可通过改变膨胀罐水位来实现，也就是说，当膨胀罐水位超过规定值时，由安全阀排放给系统供水量。膨胀罐水位下降时，氮量增加，压力降低，但为了保持给定的氮压力，罐内自动充满氮。

3.热交换设备。常用的换热器是冷空气和水换热的两种设备。空气冷却器:冷却水在翅片管内循环，空气吹向管外吸收冷却水的热量。在干燥球温度较高的地区，不使用空气冷却器。水热交换器采用板式热交换器。使用其他冷却水系统为板式换热器提供冷却水。

4.循环水泵。密闭式循环系统泵不同于开放式系统泵，后者要求泵密封良好，不漏水，因此必须选用机械密封泵或磁性密封泵，泵入口系统的残余压和工作压力较高，从而造成泵壳压力高。

5.补水与加药设施。补水设施包括水箱、水泵等。补水泵的出水压力大于循环水系统的工作压力。加药设施包括溶剂罐、溶液罐、计量泵等，用于将缓蚀剂引入循环系统。

6.事故水塔或柴油机泵。冷却水系统应配备安全供水设施。一般而言，除了安装备用水泵和双系统电源外，还需要安装高位水塔或柴油发动机泵，以确保安全供水，

7.系统控制。为了检测系统的正常运行，需要大量的检测仪器，每个泵的出口都需要压力表和流量报警装置。供水管道安装了流量记录、报警和压力测量装置。冷却设备出口管道配有流量、压力和水温的测量、显示和记录。膨胀罐、事故水塔和软水池装有PLC控制的水位检测报警装置。泵和阀门的状态用模拟盘或计算机显示。

二、降低能耗采取的措施

1.高炉操作技术的进步。某高炉工序的能源消耗主要由三个组成部分组成:燃料、能源介质和资源回收，燃料消耗包括焦炭、煤粉、小焦炭和干粉(焦炉除尘粉)；能源介质消耗包括水、电、煤、蒸汽、氧气和鼓风的消耗；回收包括从高炉回收气体和从TRT发电。该高炉工艺能耗有所突破，能耗指标逐年下降，记录不断更新，创下了许多世界纪录。(1)优化煤气流通控制，提高气体利用率。气体使用量的增加表明高炉煤气流量的合理分配以及气体的化学和热能的最佳利用。增加高炉煤气的使用可以直接减少高炉燃料的使用，减少吨铁的总能源消耗。近年来，由于在高炉稳定的框架内不断调整供气系统和上层浮筒系统，加强了对大型喷煤过程中空气孔的控制，使炉内煤气流分布更加合理。(2)采用高风温低湿度操作。高风温操作主要是增加高炉炉底热量，改善煤粉对风口的燃烧状态，提高煤粉置换率，并有助于降低高炉燃料比。高温风势明显节能效果好，高碳钢炉的风温度上升100℃，可降低焦炭比约8 kg/吨。为了提高风温，主要采用助燃空气及煤气预热技术、富氧烧炉技术、转炉煤气和高炉煤气混合燃烧，能够达到较高的温度。此外，在高炉冶炼过程中，风口水分解为c+H2O→co+H2，每分解1 gH2O就需要吸收7.33J的热量，鼓风过程中增加1 g的水相当于焦比增加0.75 kg/t，因此夏季期间，采用了脱湿鼓风，一般情况下，高炉的实际湿度控制在14 g/m3以下，以降低燃料比，从而降低吨铁工艺的能耗。(3)高煤运行技术。另一方面，从高炉风口喷吹煤粉，用非炼焦资源取代高炉焦炭量的约一半，不仅缓解精煤短缺，还减少了环境污染另一方面，与焦炭替代工作相比，煤炭浓度较高，降低了吨铁的成本，提高了高铁的竞争力(4)大型高炉低硅技术。生铁硅含量是评价高炉铁水质量和高炉冶炼技术水平的重要指标之一。稳定地减少硅含量有助于实现高效、稳定生产、节能和炉质量等目标。近年来，高炉操作人员通过研究高炉操作模式，掌握了低硅冶炼技术，原铁硅含量控制在0.30%，高炉燃料与控制相比逐步降低，对降低能耗起到了很好的作用。

2.全面回收余能余热。（1）回收余热。在设计高炉时，充分考虑了二次能源的回收，并提供了高炉废气的热回收装置。1号高热风炉装有热介质热回收装置，2号高炉装有热管热回收装置。通过使用热回收装置，助燃空气风温和燃烧的高炉煤气温度从90℃上升到130℃，热风炉燃烧得到了显着改善，不仅热风炉的空气温度较高，而且还节约了大量焦炉煤气。（2）TRT余压下的发电。TRT技术是一种将高炉煤气压力转化为机械能，再转化为电能的装置，是利用余压压力的一种极好的节能措施。2个高炉各配备TRT装置，其中1号高炉配备MES70-3-3 000型湿轴流透平机，2号高炉配备KSA-140HA型轴流透平机，通过这些措施，TRT的发电量最终将占每吨铁消费量的65%至76%。

3.在高炉炼焦槽下筛网的物质使用少量焦炭和CDQ粉，通常小于25mm，以矿矿焦混装的形式放入炉，但烧结燃料除外，这是提高焦炭利用率的有效途径，从国内外矿石小块焦混合物的生产实践来看，利用小块焦混装冶炼不仅可以用块取代焦炭，降低成本效益，降低生产成本，而且还可以提高块状带矿石层和软熔带的透气性，高钢炉使用小块焦已有多年，最高的是3号，近两年期间平均分别为114.0、13.85和20.22 kg/t。焦炭采用干法冷却，CDQ粉为焦炉除尘粉，热值明显高于煤。炉和烧结可以使用CDQ粉，但烧结使用时CDQ粉利用率低，资源利用率不高。调整高炉操作控制技术，在制粉喷吹过程中加入CDQ粉，进入高炉是通过制粉喷吹，可以显着降低吨铁与燃料的比例，实现明显的降本增效。

如上所述，炼铁采用高炉送风系统和高炉布料调节系统，炉内空气分配更加合理，高炉煤气的使用进一步提高高炉煤比在适当调整运行参数后显着提高，但燃料比逐渐降低，大大降低了高炉吨铁的能耗，提高了钢铁的竞争力。高炉节能降耗措施在推进系统节能的同时，对降低工程能耗起到了积极作用。

参考文献：

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［2］李冠平，张龙.龙钢1#高炉节能降耗措施分析［J］．冶金丛刊，2019，2(1):7－9