炼钢软水密闭循环水系统工艺及冷却设备比较

第30卷第1期工业水处理VoL.30 No.12010年1月Industrial Water TreatmentJan. ,2010炼钢软水密闭循环水系统~工艺及冷却设备比较俞琴',刘红',刘传红2(1.武钢能源动力总厂供水厂,湖北武汉430081;2湖北海力 化工科技有限公司,湖北武汉430064)[摘要]对炼钢软水密闭循环水系统采用板式换热器和蒸发冷却器的两种不同工艺、设备、运行成本、降温效果等方面进行比较,前者工艺复杂,设备多、二次冷却水量大,但日常检查、检修维护方便,能及时发现问题及时处理,目前使用比较成熟;后者工艺简单、设备少、二次冷却水量小,降温能力强,降温速度快,千吨水耗电量低,但日常检查、检修不方便,不易发现问题。通过比较,优化出炼钢软水密团循环水处理工艺,可为新建同类水处理系统提供参考。[关键词]炼钢软水密闭循环水;板式换热器;蒸发冷却器[中图分类号] TQ085 [文献标识码]B [文章编号] 1005-829X(2010)01 -0073- 04Comparison made for the techniques of closed steeling-making soft watercirculating water system and cooling equipmentYu Qin', Liu Hong', Liu Chuanhong2(1. Water Supply Plant of Energy Resource & Power Company of WISCO, W uhan 430081 , China;2. Cnhile Chemical Science & Technology Industrial Co. , Ltd. , Wuhan 430064, China)Abstract: Two kinds of techniques, equipment, running cost, and cooling effect of plate heat exchanger andevaporative cooler which have been used by the closed steel-making soft water circulating water system arecompared. About the former, the technique is complicated, too many piece of equipment and too much secondarycooling water are used. But, the routine inspection, examination and repair are convenient, problems can be foundout and managed in time, and it has been used quite skillfully at the present time. About the latter, the techniqueis simple, not many pieces of equipment and not much secondary cooling water are used, temperature can belowered quickly, and power consumption per 1 000 t of water is low. But the routine inspection, examination andrepair are not convenient and problems cannot be found out easily. Based on the comparison, the treatmenttechniques of closed steel-making soft water circulating water are optimized. It can provide reference for the samekind of water treatment system.Key words: closed ste-making soft water circulating water; plate heat exchanger; evaporative cooler; comparison炼钢软水密闭循环水系统主要供连铸结晶器、1工艺比较连铸设备、钢包炉,真空炉、氧枪等设备冷却用水,1.1 采用板式换热器的软水密闭循环水工艺水处理的主要目的是降温降浊。在循环水工艺过程武钢三炼钢1*钢包炉循环冷却水系统为采用中，冷却设备是工业循环水系统不可缺少的设备,板式换热器降温的软水密闭循环水工艺,其基本参而密闭循环冷却水系统的冷却设备又分为板式热数见表 1。交换器、蒸发冷却器和管壳式换热器3种形式。表1 1"钢包炉循环冷却水系统的基本参数笔者重点对炼钢密闭循环冷却水系统采用板名称中国煤化工◆却设教单介换热面积/m2式热交换器和蒸发冷却器两种不同冷却设备的工MHCNMH(艺在实际运行中的降温效果、运行成本及检修维护包护440052835‘式换2 252.3等方面进行了分析和比较。1'钢包炉密闭循环水系统工艺流程示意见图1。-73-工程设计与设备工业水处理2010-01 ,30(1)2板式换热器与蒸发冷却器工作原理冷却塔2.1 板式换热器工作原理包炉板式换热器是由许多波纹形的传热板片,按一|吸水井定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板片组装时，两组交替排列,板与板之间装有图11"钢包炉密 闭循环水处理工艺流程密封垫片,将流体通道密封,其作用是防止流体泄漏并使两板片之间形成狭窄的网形流道，换热板片压从图1可以看出,该系统由板式换热器+水泵+冷成各种波纹形,以增加换热板片面积和刚性,并能使却塔+水池+辅助件(如阀门、连接管件等)组成,软水流体在低流速下形成湍流,以达到强化传热的效果。(一次冷却水)通过换热器把热量传递给二次冷却水,同时还大大降低了结垢,从而使设备的维护和清扫受热后的二次冷却水通过水泵输送到冷却塔上,通过非常方便。板上的4个角孔,形成了流体的分配管和冷却塔降温后,由水泵输送回板式换热器,经过冷却后泄集管,两种换热介质分别流人各自流道,形成逆流的软水(一次冷却水)由水泵输送至用户,如此循环。或并流通过每个板片进行热量的交换。三炼钢1*钢包炉密闭循环水系统采用传统的2.2蒸发冷却器工作原理不锈钢板式换热器进行冷却，设计要求降温能力为蒸发冷却器由轴流风机+循环水泵+盘管+静电10 C。近年来,由于三炼钢产量增加,密闭系统水量水处理器+集水池等设备组成。蒸发冷却器以水和没有增加,热负荷的增加导致回水水温上升,板式换空气作为冷却介质与盘管内的高温液体进行热交热器进出水温差变小,- -般在2~4 C。换,在轴流风机的作用下,内部形成负压状态。工作1.2 采用蒸发冷却器的软水密闭循环水工艺.时,冷却水由水分配系统在强劲的风力下均匀地分三炼钢2*钢包炉循环冷却水系统工艺为采用.布在盘管的表面,高温液体从盘管上部进人,经过冷蒸发冷却器降温的软水密闭循环水工艺,其基本参却的液体从盘管下部流出,在该过程中，高温液体与数见表2,工艺流程见图2。盘管外部的水、空气进行热交换,再借助风势,换热表2 2"钢包炉循环冷却水系统的基本参数效果显著。蒸发冷却器中，工艺介质走管内水平流名称水量/水温/水量/水温/-次水二次水冷却台敷单台处理能动,空气、水走管外,空气由下向上流动,喷淋水则由mnin设备力(m'-h*)上往下流动,水、空气与工艺介质为交叉错流,水与蒸发冷9004057235却器00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。事故水塔3降温效果比较2铜包炉下L蒸发冷却器蒸发冷却器与板式换热器的降温效果主要从降-次水二次水净化水温能力和降温速度两个方面来比较。3.1 降溫能力比较由于每年的6、7月份为武汉的高温季节，气温图22* 钢包炉密闭循环水系统工艺流程高,降温难度大,将1* .2*钢包炉进出水温统计数据由图2可以看出,该密闭系统采用蒸发冷却器进行比较,其最大值、最小值及平均值见表3。做为主要冷却设备，蒸发冷却器将板式换热器+循表3 1"、2*钢包炉水温数据对比环水泵+冷却塔+水池合为一体。不需要单独设置二项目工钢包炉密闭水温/C2钢包炉密闭水温C回水出水温差次冷却水处理系统。平均值33.623~ 31.736 1.887 36.967 32.315 4.6522*钢包炉设计3台蒸发冷却器，高温季节运行3最大值39.434.7 4.743.5 33.51最小值28.628.5).130.2 26.53.台,一般运行2台,水温能满足2*钢包炉的要求。综合比较上述两种工艺,采用板式换热器的软中国煤化工令却器的2°钢包炉水密闭循环水处理工艺复杂、设备多冷却水量大;降温CN MHGi1°钢包炉最高温采用蒸发冷却器的软水密闭循环水处理工艺简单、差4.7 T;2°钢包炉平均温差达4.652 C，而1'钢包设备少、冷却水量小。炉平均温差1.887 C。由于当水温较低时可少开风一74-.工业水处理2010-01 ,30(1)俞琴,等:炼钢软水密闭循环水系统工艺及冷却设备比较机,所以采用蒸发冷却器的2*钢包炉,既节能又保证4.2二次冷却水水量比较水温。板式换热器是利用二次冷却水冷却软水密闭循3.2降温速度比较环水(一次冷却水),且二次冷却水水量比一次冷却由于水处理运行一直遵循既要满足主体设备水水量大,其比例为(1.1~1.25):1,三连铸水站比例对水温的要求,又要经济节能的原则，且主体设备达1.2:1。的钢产量、钢种不断变化导致各系统回水温度变(1)以2*钢包炉密闭系统总水量900 m2/h计,化大，因此一旦发现水温升高的趋势且接近密闭如采用板式换热器的冷却方式，则二次冷却水水量系统标准(≤40C)时,必须采取有力措施降温,为1 080 m/h。尽快将水温控制下来，此时降温速度就显得特别(2)2*钢包炉密闭系统采用蒸发冷却器,运行3重要。台,每台两组喷淋水泵,喷淋水泵的流量为143 m/h,1"钢包炉密闭循环水系统采用的板式换热器是喷淋水泵的台数视水温而定，则最大冷却水量为572利用净循环水(二次冷却水)对软水密闭循环水(一m/h,为一次水流量的63%。次冷却水)进行冷却。一次冷却水出水水温趋高时,采用蒸发冷却器二次冷却水量是采用板式换热必须通过控制二次冷却水温度来降温,高温季节冷器二次冷却水量的53%。却塔风机- -般运行8台,增开- -、两台风机,一次冷4.3 二次冷却水水质稳定剂费用比较却水水温4h可降1~2C,降温速度慢。目前,循环冷却水采用投加缓蚀阻垢剂来控制2*钢包炉密闭系统采用的蒸发冷却器是二次冷腐蚀和结垢,投加杀菌灭藻剂防止藻类的滋生,药剂却水的单独循环,降温速度快,当水温升高时,增开投加量与水量成正比。蒸发冷却器风机即刻降温。经过多次对2*钢包炉的综合上述3项比较,采用蒸发冷却器与采用板式实际运行观察,增开蒸发冷却器风机,运行1h后就换热器的密闭循环水处理工艺相比，能耗低，节电约会有很明显的降温效果。62%,二次冷却水量少,水质稳定剂费用节约47%。综上所述,蒸发冷却器与板式换热器相比,降温5投资 及维护检修等方面的比较能力强，降温速度快。5.1 工艺设施及占地面积4运行成本比较.板式热交换器的二次冷却系统需- -台大功率的对炼钢软水密闭循环水系统而言,不论采用何冷却水供给泵和一座占地面积很大的冷却塔、水池。种冷却工艺,一次冷却水的运行成本相同,因此,只而蒸发冷却器的二次冷却系统和一次水融为一体,对二次冷却水系统的运行成本进行比较。结构紧凑不需要占地,可节省一次性投资。4.1耗电量比较5.2 日常检修维护比较比较了采用板式换热器和蒸发冷却器的冷却系(1)板式热交换器可以通过拆卸检查,在换热效统能耗,并计算出每千吨水耗电量,见表4。果不好的情况下，需进行清洗，以保证满足生产需表4 1*钢包炉和2*钢包炉能耗比较要。名称|"钢包炉 2°钢包炉名称二1 钢包炉2°钢包炉(2)蒸发冷却器仅需正常的维护点检,但不能检二次冷却水52572风机运行4-123-5量/(m*h7)方式/台查到盘管内部状况。蒸发冷却器盘管--旦出现问题,计算台敷8需整体更换盘管，更换盘管费用高。二次水年耗5.3 一.次性投资冷却水泵功430 .7.52 540.1671.28率AW~|(0 kW.h)1台处理水量为300m/h的蒸发冷却器,50万冷却塔风机4直入水679104 4942.08元/台,2*钢包炉密闭系统水量900 m2/h,设置蒸发功率/W“毛电/冷却器3台,共150万元。如设置板式换热器,2*钢(nhW/xr> 374.05 144.3包炉需换热面积906.5m?,采用阿法拉伐普通材质:由于钢包炉是却,其单耗无法单独计算而采取计炼钢净得系统作为二次水门860mb)冷换热中国煤化工换热器3台,费用由表4可以看出,蒸发冷却器与板式热交换器为76.|Y片CNMHG处理能力为1080相比,冷却系统千吨水耗电量低,节电约62%,节能m2h的冷却塔和水池,总投资费用估算为150万元。效果显著。冷却塔提升泵15万元,合计投资费用241.8万元。一75一工程设计与设备T.业水处理2010-01 ,30(1)板式换热器与蒸发冷却器投资、维护及检修情6结论况对比如表5所示。通过对上述三炼钢两个软水密闭循环冷却水系表5板式换热器与蒸发冷却器投资、 维护及检修统的两种不同冷却设备的比较，认为采用板式换热情况对比项目采用板式换热器的密闭采用蒸发冷 却器的密器的密闭循环水处理工艺日常检查检修维护方便,循环水处理工艺闭循环水处理工艺目前使用比较成熟;采用蒸发冷却器的密闭循环水一次性投资/万元241.8150处理工艺降温效果好、且运行费用低、投资少。经综.占地面积大小方便检修不方便合评价后认为蒸发冷却器适合用于冶金系统软水密日常检查可拆卸检查不能拆卸检查闭循环水系统。异常情况处理清洗换热器板片,更换板一旦盘管出现问题,需[作者简介]俞琴(1973- ),1994 年毕业于武汉科技大学城建学院,给片、密封面整体更换盘管排水工程师，现供职于武汉钢铁股份有限公司能源动力总换热器板片为不锈钢，使日前盘管材质为碳钢，检修费用用年限长，可以更换部分使教为10a，厂。电:13986259272.Enail:yuqin. 1973@rom.om.板片，费用较低整体更换费用高[收稿日期] 2009 09-17(修改稿)(上接第64页)[参考文献]合工艺水的重质物含量,其结果与重量法测定结果相当,说明该方法准确可靠,而与重量法相比,其分[1]吴育爱.正丁烯水合法制甲乙酮装置运行分析[J].石化技术与应析精度更高,相对偏差更小。用,2006,24(4):293- -296.[2]杨俊明,张朝阳,张鹏飞.甲乙酮装置的工艺技术特点及工业生4结论产分析[].甘肃石油和化工2006.20(2):21-24.(1)建立了一种采用分光光度法测定丁烯水合[3]李彬,王桂敏,苏芳云.丁烯水合反应装置床层压降升高的原因工艺水中重质物含量的方法。选定分析波长400 nm,分析[J].甘肃石油和化工,2008 ,22(4):37-41.以蒸馏水为参比,对配制的标准溶液进行分析检测,[4]吕志辉.正丁烯水合、脱氢制甲乙酮技术[J].石油化工,003,32由实验结果绘制出了重质物含量与吸光度的关系曲[S]郭良平.丁烯水合反应器床层压降升高的因素分析[J].辽宁化(2):153-155.线，得到了二者的线性拟合方程为C=1.16208A+工,2008 ,37(3);181-183.0.001 1,其线性相关系数达到0.999 6。[6]刘秀清,郭志军,于尚武气相色谱法测定甲乙酮重质物含量([J].(2)分别使用分光光度法和重量法对丁烯水合分析测试技术与仪器,2004,10(4):231-233.工艺水样品进行分析对比，结果表明两种方法的测[7]展惠英.紫外分光光度法测定废水中油的含量[J].甘肃联合大学定结果相当,从而验证了分光光度法分析结果的可学报:自然科学版,2007,21(1):65- 69.[8]林新花仪器分析[M].广州:华南理工大学出版社,2008:17-22.靠性。(3)与传统的重量法相比,分光光度法具有操作[作者简介]李彬(1983- ),2005 年毕业于兰州大学化学专业,助理工程师，现主要从事炼油化工方向的研究工作。电话:简单快捷,分析精度高,检测限低的优点，能够满足13919448397 ,Emai:sanmlcc@ybo.om.cn。实验分析和甲乙酮装置的生产需要。[收稿日期] 2009 09-13(修改稿)●国内外水处理技术信息.一种阻垢分散剂及其制备方法一李玉江. CN烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸、烯丙基磺酸钠或2-丙烯酰1011863974胺基十二烷基磺酸,还提供了其制备方法,本发明的阻垢.本发明提供了一种阻垢分散剂,为丙烯酸、丙烯酰胺他挚基官能团,使阻垢分和含磺酸基团有机物的共聚物.共聚物的固体质量分数为散化铁中国煤化工，还有优良的分散氧fYHCNMHG水质中,仍然具有高30%-40% ,共聚物的相对分子质量为1 000~10 000,丙烯效的阻垢分散性能,可广泛应用于循环水和反渗透等工业酸、丙烯酰胺与含磺酸基团有机物的质量比(5~40):(1~水处理系统中。15):(1~15),所述含磺酸基团有机物为乙烯基磺酸、2-丙一76-.