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津西特钢1280炼铁高炉循环水项目中全自动运行设备选择及运用分析

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：曹家锐

[导读] 摘要：津西特钢1280炼铁高炉循环水项目自投产后存在一定的工艺缺陷，为了提高用水质量、效率，实现水效益最大化，针对炼铁高炉循环水项目中全自动运行设备选择及运用展开分析。

        上海东方威尔节能技术有限公司
        摘要：津西特钢1280炼铁高炉循环水项目自投产后存在一定的工艺缺陷，为了提高用水质量、效率，实现水效益最大化，针对炼铁高炉循环水项目中全自动运行设备选择及运用展开分析。文章主要介绍了项目设计背景、设计过程、设计结果等内容，以此为其他同类型项目提供一定的参考。
        关键词：炼铁高炉系统；全自动循环水项目；运行设备；节能降耗
        引言：津西特钢1280炼铁高在日常运行和维护过程中对循环水项目依赖性较强，但是受到多方面因素的影响，运行稳定性无法保证。循环水项目中可以分为软软水、净水、喷淋三个部分，其中大部分补水来自于废水，借助泵组将水提供给相应区域。科学选择、合理应用循环水的设备可以有效解决生产过程中存在的问题。
        1 传统项目中水循环存在的问题
        实现循环水系统运行管理自动化、节能化、智能化是未来炼铁高炉的主要发展方向，也是保证高炉稳定运行的重要保障。实际上循环水项目运行的稳定情况直接关系到高炉设备本身各项参数的控制，可以说是一个不可避免的问题。尤其是在一些缺水地区，实现循环水系统的严格控制，能够最大程度保证供水的稳定可靠性，让生产效率得到根本上的提高。但在传统系统中水循环项目运行时经常会出现一些问题，威胁项目整体的运行质量，需要进行约束和处理，具体体现在以下几个方面：第一，软水工艺设计不合理，导致部分水泵在实际运行过程中容易出现故障。比如，软水工艺在倒泵供水时会出现只有系统内水循环的情况，外界无法向系统补充软水，也就无法满足高炉风口的用水要求，严重的情况下，还会导致高炉出现亏水情况，正常生产也会受到影响。第二，净水工艺存在堵塞问题，导致净环回水质量无法保证，造成水资源浪费，增加水循环项目成本。第三，净水工艺存在污染问题，喷淋水水质非常容易受到污染、蒸发量较大，因此，需要进行大水量排污，但是这种处理措施，会导致水资源被浪费。由此可知，在炼铁高炉系统中对水循环项目的要求较为严格，主要目的是为了避免因为水质原因导致的不必要的危害，保证系统正常运行。对于津西特钢1280炼铁高炉循环水项目也是如此，在设计炼铁高炉循环水项目的过程中采取科学可靠的技术，提高用水效率、用水质量，同时降低耗水量指标，让水资源利用率得到极大地提高，是本次项目设计的主要目的[1]。
        2 全自动循环水项目的应用案例
        在炼铁厂生产发展过程中对热量的需求较大，但在炼铁过程中需要提供大量的热量，在高炉中产生的热量会对其本体产生一定的负面影响，而系统中的循环水系统可以将多余的热量带出系统，降低热量损害问题。本文以津西特钢1280炼铁高炉循环水项目为例，该工厂内的高炉温度极高，在实际运行过程中，安全风险较大，因此对水循环项目中的水质和用水提出了严格的要求。津西特钢1280炼铁高炉循环水项目中可以分为三个部分，分别为：软水、净水和浊水，主要作用在于为高炉区提供冷却用水，总供水量达到了7600m³/h。具体工艺原理为高炉回水通过冷却器冷却降温后，利用供水泵送至高炉，供高炉降温使用，而后在回到冷却器，反复循环利用。但是津西特钢1280炼铁高炉位于河北地区，当地水资源不足、水质较差，因此，绝大部分水资源来自于污水处理后的二次水，整体水质基础较差，需要加入药剂才能够让水质达到基础的用水需求。最终选择了电化学除垢设备，达到除垢及杀菌的工作目的，改善水质的同时也不会对在原药剂处理效果产生影响，适当提高浓缩倍数，有效降低了排水及补水量。但该项目中冷却塔周围空间有限且人手有限，需要选择占地位置小、设备数量较少的全自动运行设备。最终，采用合并控制的方式，保证了系统的有效性，设计10套自动型设备，自投运后运行效果良好，日均除垢量≥3kg，满足实际运行需求[2]。
        3 全自动运行设备选择运用方式
        想要实现炼铁高炉循环水项目全自动运行，就要对现有系统进行合理的优化。根据前文对津西特钢1280炼铁高炉循环水项目中全自动运行设备选择及运用分析，展开深层次研究。可以借助PLC系统实现远程操作和监控，继而实现无人值守泵运行系统，主要分为循环水泵控制系统、旁流水处理系统、冷却塔系统、循环水补水系统、循环水排污系统、管沟排水系统以及水处理药剂系统。
        在循环水泵控制系统中采用变频电机结合运行参数实现自动运行，将工作泵和备用泵之间设置连锁，以此让参数得到自动运行。工作泵和备用泵实现连锁，一旦工作泵发生故障，备用泵就可以自动启动，实现故障报警。循环水冷却项目中的旁流水处理系统的设置方式和上述内容相同。冷却塔作为系统中的关键，全部采用变频专用电机，和供水主管道温度连锁，采用温度自动变频调节的方式实现的对系统的控制。

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在实际运行过程中，PLC系统会根据供水、回水管路温度变送器发送的数据实现对冷却塔风机的控制。在补水系统中采用的是电动阀补水，通过和水池液位连锁，低液位时补水系统自动开启，高液位时补水系统自动关闭。排污系统同理，将其和电导率仪表相连接，根据具体的参数实现对开关的自动控制。
        水处理药剂系统是整个炼铁高炉循环水项目中全自动运行设备选择及运用的重点，为了保证水质，将这一系统分为了四个方面。首先，浓硫酸存储投加环节。浓硫酸的主要作用在于调节pH值，将供水pH值控制在7.5-8.0范围内。借助HDPE储罐存储浓硫酸，配合超声波液位计，实现投加量自动加量，利用变频控制隔膜计量泵，根据pH值在线检测仪表室，完成对投加量的调节。其次，杀菌剂贮存投加环节。和浓硫酸相同，都是利用HDPE储罐和超声波液位计，实现投加量的控制，主要目的在于将供水ORP控制在300-500mv范围内。通过氯气浓度在线监测仪表，实现对投加量的调节，当浓度达到10mg/L时，自动报警。如果水质特点较为特殊，还可以额外设置次氯酸钠冲击投加泵7天投加1次。再次，缓蚀剂贮存投加环节。这一环节的主要作用于控制循环水总磷浓度，将其控制在6-10mg/L左右，控制原理相同。最后，杀菌剂贮存投加环节。采用非氧化性杀菌剂，每7天自动投加一次，实现水质处理。总的来看，PLC系统的辅助下，真正实现了循环水项目管理自动化，系统补水、排水均可以和仪表连锁，最大可节约15%的水量，变频运行节能效果达到25%。
        4 全自动运行设备选择运用措施
        通过津西特钢1280炼铁高炉循环水项目自动处理技术设计实现对措在水质处理形成了深刻的认识，在此基础上，对某地区炼铁高炉中循环水水质全自动运行设备选择及运用展开进一步研究。
        4.1 全自动运行系统的具体组成
        在选择全自动运行设备的过程中需要考虑的内容较多，包括水压、循环水量等多方面参数，以此保证高炉设备可以正常的投入到运行中，保证自身安全效益，同时减低成本，增加经济效益。以某地区的炼铁高炉循环水项目为例，作为有效容积为4000m³的最大高炉，设置了36个风口，4个出铁口，采用全冷却炉体结构。该项目中的水循环项目系统主要可以分为常压水、低压洁净环水、风口高压水、制冷剂水、炉体上下部脱盐、高炉热熔脱盐、自动脱盐这几个方面。以前文项目概况中的内容可知，项目主要目的在于改善水质，因此，重点针对该地区炼铁高炉中循环水软水水质变化和处理措施展开分析，继而针对前文项目进行深层次的研究[3]。
        4.2 全自动运行设备的实际情况
        由上述数据可知，该项目的中正常补水量为5-10t，水质的具体参数如下所示，pH值为9-12，浊度≤15NTU，电导率≤2000μS/cm，为了保证入软水系统正常稳定运行，对系统进行全新的改造设计，在保证药剂没有任何变化的基础上，改善水质、提高运行效率。根据实际调查可知，该项目应用的药剂为缓蚀剂，不仅可以降低金属腐蚀速度，也不会对环境造成污染。但药剂的选择并不能够完全保证冷却系统不结垢、无腐蚀，冷却器设备和管路的选型也非常重要。该项目中对冷却设备进行了预膜处理，不仅可以减少腐蚀，也能对供水进行一定的处理，科学有效的预膜方案是保证软水系统稳定运行的关键。最终该企业确定的缓蚀剂方案为有机膦酸、聚羧酸和二价金属盐类搭配组合，并且对冷却设备进行了预膜处理。从实际运行情况来看，实现了循环水项目管理的自动化设置，从根本上节约了大量的电能、水资源和处理药剂，为现代化循环水泵站设计奠定了良好的基础。尤其是该项目设计的自动化加药系统，借助变频连锁控制，相较于手动添加方案，节约了20%的药剂投加量。不仅不会出现药剂伤害和中毒问题，腐蚀率也控制在0.075mm/a。
        总结：综上所述，津西特钢1280炼铁高炉循环水项目自投产运行后，产量水平大幅度提高，真正实现了该企业提出的“高产、节能、长寿、环保”等生产目标。实践证明，项目运行过程中，生产、设备、质量都没有出现任何问题，符合高炉要求水温，日补水总量可以达到5吨。
        参考文献：
        [1]焦会良.炼铁高炉机械设备管理过程中存在的问题及解决措施分析[J].区域治理，2019，000（012）：133.
        [2]周君.炼铁高炉设备在维护检修中注意的问题[J].经济技术协作信息，2019（22）：103-103.
        [3]毕世江.炼铁高炉机械设备管理过程中存在的问题及解决措施[J].数字化用户，2018，024（028）：215.