高炉水系统1(赵俊强).ppt

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1、水处理作业区：赵俊强,高炉循环水系统工艺,前 言,炼铁给水系统主要用于：高炉、热风炉冷却；鼓风机站用水；炉渣的粒化和干渣的喷水等。水在使用过程中，一部分水仅被加热，另一部分水不仅被加热而且被污染。未被污染的热废水，经冷却后循环使用。被污染的废水，经适当处理后循环使用，或供其他用户继续使用。炼铁系统对连续给水的要求十分严格，一旦中断用水，不但会引起停产造成损失，使连续生产作业失调，而且还可能会使某些受冷却水保护的设备被烧坏，严重时还会造成重大事故。因此，除必须做到连续供水外，对中断给水会造成设备毁坏的用户，还要采取特殊的安全供水措施。炼铁给水系统主要采用循环给水，并尽可能提高循环利率。,炼铁水系

2、统,根据高炉工艺对水的水压、水温、水质的不同要求，水处理系统设施主要系统有：联合除盐水密闭循环系统高炉净循环系统直流水供水系统鼓风机站净循环系统渣处理系统铸铁机浊循环系统,一、除盐水密闭循环系统,高炉本体采用除盐水联合闭路循环冷却，用户主要有:高炉冷却壁、炉底、风口（小套、中套）、直吹管、热风阀等。总循环水量为 3500 m3/h，供水温度为 40，系统温升12，循环率为 99.95，软水补充水量1.75m3/h，最大补水能力为100 m3/h。为了保护高炉生产设备的安全，凡不得断水的部位均设有安全供水措施。,密闭循环系统的优点：,可靠性高，因采用除盐水强制循环，可以承受热流密度大幅度波动，无

3、结垢、无腐蚀、寿命长，炉役末期冷却器损坏率较小。耗水耗能小，无蒸发，耗水量仅为循环水量的0.11%。供排水系统简化，投资少，占地少。,1、工艺简介,高炉联合软水密闭循环系统包括:高炉冷却壁主供水泵组，高炉风口小套高压供水泵组，高炉风口中套及热风阀中压供水泵组，布置在主循环泵房。主供水泵组将冷却后的除盐水送至冷却壁供水环管，一部份水冷却冷却壁直冷管，一部分水先经过炉底再冷却冷却壁蛇行管，两部份回水至冷却壁回水集管；回水中的一部分经高压增压泵组加压供风口小套冷却，一部分经中压增压泵组加压供风口中套、热风阀及直吹管等冷却，其余回水采用采用旁通，三部分回水均进入脱气罐脱气后，利用余压再经回水总管进入蒸

4、发空冷器，经冷却后循环使用,第1-3 段炉底、炉缸为低铬铸铁光面冷却壁，厚度165mm第 4 段风口带为球墨铸铁光面冷却壁，厚度165/400mm第5、6、7 段为国产铜冷却壁，壁体厚度115mm第8-10 段为球墨铸铁双层水冷管镶砖冷却壁，壁体厚度为345mm第11-13 段为单层水冷管镶砖冷却壁，壁体厚 230mm第14 段为倒扣镶砖冷却壁，厚度 230mm,冷却壁的构造,2、除盐水密闭系统工艺流程,炉底,高炉冷却壁,蛇形管,1#小套高压泵,2#小套高压泵,1#中套增压泵,2#中套增压泵,风口小套,热风阀直吹管风口中套,脱气罐,稳压罐,HH,LL,1#主供水泵,3#主供水泵,2#主供水泵,

5、柴油机供水泵,蒸发空冷器,1#补水泵,2#补水泵,柴油机补水泵,除盐水补水池,除盐水外管网,杀菌、灭藻剂,缓蚀、阻垢剂,DN800,DN800,DN500,DN700,DN500,DN800,DN800,生产消防水,（2格）,DN700,DN600,DN500,DN450,DN450,DN400,DN450,DN400,DN450,DN400,DN150,DN150,DN200,DN100,DN250,DN400,DN25,DN25,3500m3/h,2900m3/h,600m3/h,2060m3/h,910m3/h,1150m3/h,最小：1.75m3/h,最大：17.5m3/h,DN600

6、,除盐水密闭系统注水流程,除盐水密闭系统正常循环流程,1#主供水泵,2#主供水泵,1#中套增压泵,1#小套高压泵,1#补水泵,高压泵组出现故障时的流程,炉底,高炉冷却壁,蛇形管,1#小套高压泵,2#小套高压泵,1#中套增压泵,2#中套增压泵,风口小套,热风阀直吹管风口中套,脱气罐,稳压罐,HH,LL,1#主供水泵,3#主供水泵,2#主供水泵,柴油机供水泵,蒸发空冷器,1#补水泵,2#补水泵,柴油机补水泵,除盐水补水池,除盐水外管网,杀菌、灭藻剂,缓蚀、阻垢剂,DN800,DN800,DN500,DN700,DN500,DN800,DN800,生产消防水,（2格）,DN700,DN600,DN5

7、00,DN450,DN450,DN400,DN450,DN400,DN450,DN400,DN150,DN150,DN200,DN100,DN250,DN400,DN25,DN25,3500m3/h,2900m3/h,600m3/h,2060m3/h,910m3/h,1150m3/h,最小：1.75m3/h,最大：17.5m3/h,DN600,1#主供水泵,1#中套增压泵,2#中套增压泵,2#主供水泵,增压泵组出现故障时的流程,1#小套高压泵,2#小套高压泵,全停电事故,柴油机供水泵,全停电但事故柴油机故障,脱气罐的作用：,脱气罐的功能主要是使气水分离。,脱气罐的原理：,当回水进入脱气罐后，由

8、于脱气罐的过水断面积较大，降低了水流速，使气体从水流中浮升到脱气罐顶部。水在管内流速一般为12.5m/s，扩大断面使水流速为0.10.2m/s即可溢出气体。脱气罐设置在系统的最高处。,主要是利用水具有热胀冷缩的特性。总容积由三部分组成：1、膨胀管水容积V2、安全水容积（V的 2030%）3、氮气容积Vn,膨胀罐：,吸收系统因水温升高而引起的体积膨胀。充氮气，稳定系统的工作压力，提高冷却水的欠热度。系统泄漏（法兰、阀门、管道漏水），罐内液体、气体容积变化。对系统水位进行监控，水位信号与补水泵联锁。排气作用。,膨胀罐的作用：,膨胀罐的位置：,膨胀罐可布置在系统的任何部位。,安全供水措施,循环水泵采

9、用二路独立电源。系统配套蒸发空冷器和炉顶水冷系统在全停电时，供事故应急电源（UPS）供电（维持30min）。电气、仪表、计算机重要控制设备采用不间断UPS供电（维持30min）。软水密闭及工业净化水泵组均设置备用泵，自动切换。风口设置事故水处理系统。除盐水密闭系统设置主供水和补水事故柴油机泵组（10s内自动启动），同时还有一路生产消防水管网供给。高炉自身带有汽化冷却（维持30min）。,汽化工作原理,汽化冷却是依靠回水管和送水管内工质（水和汽水混合物）的重度差形成的。事故状态下，炉底、炉壁冷却水受热后，其中一部分水变成蒸汽，于是在送水管路中充满着汽水混合物，工质的平均重度减小；而在不受热的回水

10、管中工质任是水，其重度较大。因此在送水管和回水管中产生了不平衡的压力，促使工质能够克服阻力，形成从高压侧向低压侧流动。也就是送水管中的汽水混合物向上流入脱气罐内进行脱气，脱气后的水继续流入回水管中循环。,汽 化 冷 却 原 理,3、数据采集,除盐水补水系统:,软水池进水管流量测量软水池液位测量软水补水泵组出水支管流量软水补水泵供水总管、支管压力测量,除盐水密闭系统:主供水泵组出水总管流量测量风口小套、中套、热风阀供水泵组出水总管流量测量蒸发空冷器出水支管流量测量主供水泵组出水支管流量监视风口中套、热风阀供水泵组出水支管流量监视高压供水泵组出水支管流量监视主供水泵支管进出水管压力测量主供水泵供水

11、总管压力、温度测量风口中套、热风阀供水泵进出水管压力测量风口小套水泵进出水管压力测量风口小套水泵供水总管压力测量高炉冷却水回水总管压力、温度测量空冷器进出水支管压力、温度测量,3、软水补水系统和密闭循环系统的数据采集,4、主要设备,主供水泵 3台 Q2020m3/hH59m500kw 主供水柴油机泵 1台 Q2020m3/hH59m508kw软水补水泵 2台 Q100m3/hH80m37kw 补水柴油机泵 1台 Q100m3/hH80m50kw 风口小套增压泵 2台 Q1098m3/hH112m560kw风口中套增压泵 2台 Q1170m3/hH65m280 kw 蒸发空气冷却器 9台 Q50

12、0m3/h T进52 T出39,ZLP93型蒸发空气冷却器,具有结构紧凑、传热效率高、投资费用省、操作费用低、安装、维护方便等优点主要特点：空冷加水冷 利用管外水膜的蒸发强化管内外的传热将冷却塔和板式换热器（列管式水冷器）合为一体，采用光管做传热管，另一方面由于蒸发,空冷采用光管，空气阻力减小，所需的风量也小，水的蒸发耗量较低。,设备材质说明:换 热 管为不锈钢玻节管；喷水管为不锈钢；喷头为ABS材料；水箱为普通钢板内衬玻璃钢防腐处理；百叶窗为PVC材质；构架为钢结构。,工作过程：用泵将设备下部水池中的循环冷却水输送到位于水平放置的管束上方的喷淋水分配 器，由分配器将冷却水向下喷淋到传热管表面

13、，使管外表面形成连续均匀的薄水膜；同时风机将空气从设备下部空气吸入,窗口吸入，使空气自下向上流动，横掠水平放置的管束。此时传热管的管外换热除依靠水膜与空气流间的显热传递外，管外表面水膜的迅速蒸发吸收了大量的热量，强化管外传热。从而达到很好的冷却效果。,管外表面水膜的蒸发大大地强化了管外传热，使设备总体传热效率明显提高。风机向上抽吸空气，加速管外表面水膜的蒸发，有利于强化管外传热，空气、水走管外，空气由下向上流动，喷淋水则由上往下流动，水、空气与工艺介质为交叉错流，水与空气为逆流。这样一来从流程布置上也强化了传热传质过程。（没必要）,防冻措施:1.换热器管束向后倾斜以排净积水。2.前后管箱底板设

14、置了排水阀，设备停运后，关闭进水阀，打开排水阀，约5分钟可将管束里水排出。3.水箱底部有一定的坡度，利于排污、排水。,管束采用丝堵式直管结构，每一根管子相对一个工艺丝堵，检修，更换非常方便。传热管采用黄铜管，传热性能好。,管束结构,重点和难点,软水密闭系统的联合调试。柴油机事故状态的下的紧急启动。软水水质属于腐蚀性水质，要控制腐蚀，除加药外还必须控制好溶解氧。微生物及垢下腐蚀的控制。本系统是钢铁企业水处理中的难点，重点，是高炉中温度最高，热负荷最大的冷却工艺和设备。,二、净循环水系统,除尘设备、空调、炉顶、液压站、蒸发空冷器喷淋等系统设备的冷却用水等均采用净循环水系统供水。净循环水系统包含的泵

15、组以下4个：综合泵组，炉顶供水泵组，蒸发空冷器喷淋泵组、旁滤泵组。净循环水系统总循环水量为1650m3/h，循环率97.75%，供水温度为33，回水温度43，送水SS 10 mg/l，补充水量为67m3/h。盘片式过滤器反洗水进入反洗水池，由排水泵排至高炉渣处理处理系统，作为补充水。,1、工艺简介,循环冷却水经各用户使用（间接式），升温后的回水利用余压经回水管直接上冷却塔，冷却后流入吸水池，再由各泵组加压送至各用户循环使用。喷淋泵组供蒸发空冷器降温后，直接回到喷淋水井，循环使用。为保持净循环水水质，设旁通过滤器一台，10%的总用水量经过滤器送水泵送入旁通过滤器处理，出水回到净环吸水井。为了稳定

16、水质防止管道产生污垢、腐蚀、菌藻繁殖，系统设缓蚀阻垢剂、杀菌灭藻剂投加装置。,2、工艺流程,净循环水池,喷淋水池,1#综合泵,喷煤、除尘风机、空调、液压站、助燃风机、煤粉喷吹空压站、布袋干法除尘,冷却塔（2座）,1#炉顶泵,无料钟炉顶,2#综合泵,2#炉顶泵,1#旁滤泵,盘片式过滤器（1台）,2#旁滤泵,反洗水调节池,1#喷淋泵,2#旁滤泵,3#喷淋泵,4#喷淋泵,蒸发空冷器（9台）,渣处理系统,溢流,排污,喷淋回水,调节阀,生产消防水,DN250,DN350,DN300,DN150,DN100,DN300,DN250,DN250,DN250,DN350,DN300,DN200,DN80,DN

17、200,DN300,DN300,DN100,DN100,DN250,DN250,排污,DN400,7.39m3/h,蒸发损失6.7m3/h,风吹损失1.34m3/h,DN100,最大：1260m3/h,DN50,DN50,杀菌、灭藻剂,缓蚀、阻垢剂,杀菌、灭藻剂,缓蚀、阻垢剂,1#综合泵,1#炉顶泵,1#旁滤泵,1#喷淋泵,2#旁滤泵,3#喷淋泵,3、数据采集,净循环水系统:综合供水泵组出水总管压力、流量、温度测量无钟炉顶供水泵组出水总管温度、压力、流量测量净化水补水总管流量测量蒸发空冷器喷淋供水泵组出水总管温度、压力、流量测量过滤器供水泵组出水总管压力、流量测量冷却塔进水总管温度测量净循环水

18、池液位测量反洗水排水池液位测量,4、主要设备,综合水泵 2台 Q432m3/hH70m132 kw炉顶高压供水泵 2台 Q50m3/hH108m30kw过滤器供水反洗泵 2台 Q280m3/hH26m132 kw喷淋水泵 4台 Q381m3/hH37m55kw玻璃钢冷却塔 3台 Q=300m3/h T进42 T出32盘片式过滤器 1台 Q=230m3/h SS进50mg/L SS 出5mg/L,玻璃钢冷却塔,具有耐腐蚀、强度高、重量轻、体积小、占地少、美观耐用，运输、安装和维修都较方便特点。采用逆流式热交换技术，填料采用优质的改性聚氯乙烯波片，以扩散淋水面积；通过布水装置，实现均匀布水，增强冷

19、却效果，进风装置采用玻璃钢百叶片，减少飘水，气流阻力小。,工作过程：净环回水回到冷却塔上部的喷淋布水器布在塔内的填充层上，被空气冷却后重力下落至位于下部的集水池内，冷却塔顶部的通风机使外部空气以一定流速自下而上通过填料层，加强冷却效果。,冷却塔的使用（不必要）,启动前检查：所有螺丝是否紧，塔内是否有杂物。风扇及淋水系统转动是否顺畅。检查电源与马达电压是否一致。（初期调试安装和检修）开启补水阀将水池及水管完全注满，水位低于满25mm。起动时，先开水泵、后开风机（不允许在没有淋水的情况下使风机运转），检查风向、及风量，及时调整直至达到要求为止，有冰的情况下，风机可短时低速倒转消冰。停止时，先停风机

20、后停水泵。,运行检查和维护：保持水塔内清洁，注意做好水质的检查和处理。运行约60H后，须重新检查确保正常。冷却塔运转时，应有专人管理，经常注意电流、水温的变化，对电机、填料、布水器等处应定期检查。,重点和难点,水中溶氧、溶固浓度随水的蒸发而提高，引起系统腐蚀、结垢。,用户系统材质腐蚀，CaCO3、Ca3(PO4)2等垢体生成，生物粘泥影响传热。,三、直流水系统,本系统提供生产直流间断用水。主要用户：风口小套事故供水、炉喉洒水、出铁场冲洗、高炉后期炉壳喷水等，最大供水量为 650m3/h。,1、工艺简介,从直流供水循环水池内取水，经泵加压后送至用户，一部分废水收集自流到直流水循环水池，一部分无法

21、收集排至渣处理系统作为补充水。,2、工艺流程,1#直流水泵,直流水池,2#直流水泵,风口小套事故用水炉喉洒水出铁厂冲洗炉壳喷水,渣处理系统,113m3/h,237m3/h,DN400,DN300,DN300,DN250,DN350,1#直流水泵,3、主要设备,直流水泵 2台 Q=0-350m3/hH95m110 kw(2台都为变频电机）,4、数据采集,直流水系统:直流水泵出水总管压力、流量测量直流水泵出水支管压力、流量监视直流水池液位测量,4、净环系统和直流系统数据采集,四、鼓风机水处理系统,高炉鼓风机水处理系统主要用户为鼓风站凝汽器冷却、TRT、铁前空压站等设备间接冷却水。高炉鼓风机站净循环

22、水系统一期2座高炉配套一座循环水处理泵房，3台鼓风机（2台蒸汽、1台电动）和2台发电机，循环水总设计处理能37168m3/h，回水温度48，出水温度33，循环率97.75%，系统补水量836.28m3/h。旁滤反洗水外排作为渣处理水系统的补充水（目前没定）。,空压机图,循环水进口,循环水出口,冷凝水出口,1、工艺流程,1#净循环水泵,净 循 环 水 池,2#净循环水泵,3#净循环水泵,4#净循环水泵,5#净循环水泵,6#净循环水泵,DN1400,DN1200,DN1800,鼓风机站,钢混冷却塔,T=43,T=33,T=33,DN2000,DN1800,DN1400,DN1400,DN1400,

23、DN1400,DN1400,DN1200,DN1200,DN1200,DN1200,DN1200,TRT、空压站水泵组、电鼓（3台）,旁滤水泵组（3台）,四用二备,二用一备,DN450,二用一备,DN300,TRT、空压站,DN500,DN400,DN350,盘片式过滤器,渣处理系统,DN250,生产消防水,DN450,DN2000,DN500,T=33,1#净循环水泵,2#净循环水泵,3#净循环水泵,4#净循环水泵,TRT、空压站水泵组、电鼓（3台）,旁滤水泵组（3台）,2、主要设备,净循环水泵 6台 Q8810m3/hH42m1250 kw旁滤泵 3台Q694m3/hH30m75kwTRT

24、、空压站水泵 3台Q964m3/hH=44m160kw冷却塔 6座 Q4500m3/h T进=43T出=33 潜水排污泵 1台 Q86m3/hH60m 30kw,3、数据采集,净循环水系统:净循环水泵出水总管压力、流量、温度监测净循环水泵出水支管压力、流量监视净循环回水总管压力、流量=温度监测TRT、空压站水泵出水总管压力、流量、温度监测补水进水管流量监测补水池液位监测,3、鼓风机站净环系统数据采集,重点和难点,前期用户投运少，水量的调节。旁滤反洗的控制。用户对换热要求高，由于系统敞开等原因易于微生物和藻类的滋生和生长，容易发生粘泥和粘泥下沉等现象。该系统属于高热负荷的降温设备，对换热要求高，尤其是液压油的油冷却和电机冷却。,谢 谢!,