胡玉清 卢郑汀

(1．昆钢安宁分公司；2．昆钢新区分公司)

摘要：本文介绍了联合软水密闭循环系统在昆钢新区2 500m³高炉的应用，该系统对高炉的相关冷却设备实现全软水冷却，生产中通过及时监测冷却系统的进出口流量、温度、压力、热负荷的变化。并加以控制，为高炉生产运行提供参考依据。

关键词：2 500m³高炉；联合软水密闲循；环热负荷

1  前言

昆钢新区2500m³ 高炉冷却系统采用联合软水密闭循环系统，将冷却壁、炉底、风口小套、中套、直吹管、热风阀、倒流休风阀、小热风阀通过串联和并联的方式组合在一个系统中。全系统总循环水量设计为4034m³／h，最大可达4 760m³／h。具体方案是：从软水泵站出来的软水在炉前一分为二，其中冷却炉底690m³／h，冷却壁直冷管3344m³／h，两者回水进人冷却壁回水总管，从冷却壁回水总管出来的软水一分为三，一部分经高压增压泵增压，供风口小套使用；另一部分经中压增压泵增压，供风口二套、直吹管、热风阀、倒流阀、小热风阀使用；两者回水与多余部分一起回到总回水管，经过脱气罐脱气和膨胀罐稳压，最后回到软水泵房，经过二次冷却，再循环使用。工艺流程见图1。

2  软水闭路冷却系统

软水闭路冷却的基本原理是：低温的一次水(软水)用泵分别送到炉底、冷却壁、风口、直吹管、热风阀、倒流阀、小热风阀，供其冷却使用。在冷却上述高炉部件的同时，一次水自身的温度有所上升，因此要通过蒸发式热交换器来降温，使其温度还原，然后再用泵送给高炉循环使用。二次水(净循环水)用泵送到蒸发式热交换器，给一次水降温，同时自身温度有所上升，然后利用机械通风式冷却塔给二次水降温，降温后的水再由泵送给热交换器循 环使用。其工艺流程见下图2。

3  联合软水密闭循环系统

联合软水密闭冷却系统的优点是：冷却强度高、效果好，能满足高炉的长寿需要，节约用水，运行成本低，建设投资略小；缺点是设计和调试难度很大，在高炉运行后，不易调整各冷却部件的用水量。

联合软水密闭循环系统和软水补水系统，具体参数见表1、2、3。

炉身各部位冷却水温差，热流强度及热负荷见表4。联合软水密闭循环冷却系统Ⅱ回路阀门及冷却器进出水温差及热负荷见表5。

联合软水密闭循环冷却系统热负荷合理控制范围见表6、7、8、9。

4  制定合理冷却制度

4．1保持水系统稳定运行

保持冷却水系统稳定顺行与高炉炉况稳定，维护合理炉型密切相关。冷却强度过大会引起炉墙结厚，冷却强度过小会引起冷却壁温度升高，烧坏冷却壁。过冷过热都会破坏高炉顺行，影响高炉生产，必须十分注意。在一般情况下不充许随便调节水量，高炉处于下列状态时可适当调剂水量：一是高炉长时间休风时要减少水量；二是炉墙结厚或侵蚀严重，改变操作参数作用不大，可减少冷却壁供水量增加供水温度或增加水量降低水温；三是炉缸炉底侵蚀严重时应把水量调至最大，水温调至最低，正常情况下每次水温调节1～2℃。

4．2水温差、热负荷控制

高炉冷却壁的冷却一般稳定水量不变，调节进水温度。控制进水温度的方式为调整蒸发式热交换器的冷却水和冷却风扇。为保证冷却效果对供水温度有一定的要求，同时应考虑回水降温的处理费用，供水温度太高，冷却效果差。供水温度低，一般认为冷却效果好，但处理费用高。一般高炉设计的供水温度为<45 ℃。实际运行的情况是风口一热风阀和炉底两子系统的供水温度均小于40℃。冷却壁子系统在开工初期，热负荷低，为防止高炉炉墙结瘤，影响高炉顺行，将供水温度提高至50～53℃。

随着高炉冶炼强度的提高，热负荷增大，实际控制供水温度为40～42℃ ，这有利于炉内“渣皮” 的形成，防止冷却壁过早烧坏。对炉体冷却水的供水温度，并不是越低越好。有人曾对两座高炉在不同水流速下，测定其传热效果，取得相同的结果，供水温度在3℃左右其传热效果最佳。例如武钢进水温度控制按DT≥20℃ ，进水温度37．5～39．50℃ ，DT<1．50℃，进水温度38．5～39．50℃ ，夏天按下限，冬天按上限控制。炉缸炉底水温差控制范围：炉底<10 ℃，炉缸1～3段<0．50℃。

热负荷控制做到以下几点：1)要及时监测冷却壁、炉底及蛇形管的温度变化情况。特别是第五段、第六段、第七段、第八段处在软熔带根部，温度较敏感。因此，对各段冷却壁的控制温度进行规定，使各区域冷却壁热流强度达到规定要求；2)检查冷却壁、风口和炉底三个子系统的水量、水压、进水温度、水温差、热负荷等参数的变化情况；3)密切关注系统的补水情况，冷却设备及管路是否有外漏现象。根据系统补水曲线斜度，可及时发现外漏、操作失误、风口及其二套的损坏情况；4)定期检查系统的排气阀门，观察排气阀中是否集气，如有集气则说明水流速度偏低。此时应及时查漏并适当增加水量，少避免产生气泡和气膜。同时检查系统对冷却介质的脱气功能是否正常、脱气罐和膨胀罐的工作是否正常、氮气压力是否处在受控制范围之内。

4．3水速控制

对于冷却壁，其垂直冷却水管和蛇形管的水流速必须大于1．2—1．5m／s，炉底子系统的冷却水流速为2．0 m／s(因是水平管)。至于风口头部，因热流强度很高，水流速达15 m／s。

4．4 软水密闭循环冷却水处理

采用软水密闭循环冷却方式的冷却水处理主要就是控制溶解氧引起的电化学腐蚀问题。在敞开式冷却水系统，随着水温的升高，溶解氧降低，在80℃ 以上，金属腐蚀速度随温度的进一步上升而迅速下降，但在密闭式冷却水中，情况则不相同，当空气不能及时从系统中排出时，金属的腐蚀速度则随水温的升高而直线上升。因此如何减少进入水系统的溶解氧，进入的溶解氧如何设法排出去以及残留的溶解氧腐蚀如何进一步进行控制是解决密闭水系统腐蚀问题的关键。我们采用氮气密封，且有排气措施，随着水的循环，水中溶解氧迅速降低。溶解氧低对降低金属的腐蚀速度很有利，但在水的循环使用过程中，各密封面及补充水带人少量的空气也是不可避免的。昆钢新区2 500m³高炉联合软水密闭循环系统水质标准为：硬度≤3．0μmol／L、溶解氧(02)<0．1mg／L、电导率(25℃)<10～20μs／cm、铁≤50μg/L 、铜≤10μg/L。

5 小结

昆钢新区2500m³高炉在开炉半年以来，逐步摸索适合自己的一套水系统管理方法，对维持和控制合理炉型起到了积极的作用。但是生产中还存在诸如下部渣皮不稳定、温度易波动的问题，有待于在以后的工作中多摸索、总结。而对于联合软水密闭循环冷却系统在大型高炉的应用，以及如何发挥其冷却的优点，还是我们长期关注的重点。