自热炉氧枪密闭式循环冷却水系统的设计及应用.pdf

．46． 中固有色冶金 A卷生产实践篇·设备及自动化 自热炉氧枪密闭式循环冷却水系统的设计及应用 王国九，蒋丽梅 (中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038) 【摘要]介绍了某改造工程中自热炉氧枪密闭式循环水冷却系统的设计及应用情况。实践表明，密闭 式循环水系统可应用于有色金属行业水质要求高、冷却水点压力一致的循环水系统。 [关键词】 自热炉氧枪；循环冷却水系统；密闭式；敞开式 【中图分类号】TF066．7 【文献标识码】B [文章编号]1672—6103(2013)02一0046—03 1循环冷却水系统的类型及特点 循环冷却水系统按循环水是否与空气直接接触 分为密闭式和敞开式。密闭式冷却系统主要的冷却 设施是干式冷却塔，其原理是向被冷却管喷洒水滴， 通过冷却管表面水膜的蒸发将热水传至管壁的热量 带走，同时流动的空气与管壁接触也带走部分热量， 使热水得到冷却。敞开式冷却系统主要的设施是湿 式冷却塔，主要为通风冷却塔和喷流式冷却塔。通 风冷却塔的工作原理是热水从上向下喷散成水滴或 水膜，空气由下而上或水平方向在塔内流动，流动过 程中热水与空气间进行传热和传质，热水得到冷却， 温度下降。喷流式冷却塔的工作原理是在热水通过 喷嘴喷人冷却塔内的同时，大量冷空气也吸人塔内， 热水与冷空气在塔内充分混合而被冷却。 密闭式冷却系统与敞开式冷却系统相比较，具 有以下优势： (1)工艺流体(有色金属行业冷却水常采用软化 水)在系统内闭路循环，与外界环境不直接接触，杜 绝了由于漂浮物、粉尘、有害离子等进入冷却水系统 并积聚造成的脏污结垢堵塞、效率降低等现象，确保 长期运行下恒定的工艺性能。 (2)由于风吹损失水量小(飘逸率较小)、排污水 量小(喷淋水浓缩倍数较高)，系统补充水设计流量 小。密闭式系统补充水设计流量为循环水量的 0．5％～l％，而敞开式系统补充水设计流量为循环水 量的1．8％～4．8％。 [作者简介】王国九(1973一)，男，1997年毕业于西安建筑科技大 学，学士学位，高工，从事给排水设计及项目管理工作。 【收稿日期]2012一09一12 (3)无需水池，占地面积及工程量小。干式冷却 塔一般采用模块组合使用，安装后外观整齐，节省空间。 (4)系统运行维护成本降低。 在有色金属冶炼行业，循环冷却水系统主要用 于炉体冷却和设备冷却，尽管密闭式系统适合要求 介质洁净的场合和空气污染严重的冶金、矿山等场 合，但在冶金行业中实际很少被采用，大部分都采用 敞开式循环冷却水系统。主要原因是：炉体冷却普 遍采用冷却水套形式，冷却水点数目多(多者达到 三、四百个用水点)，冷却水采用分水器供应到各分 水点，回水是各回水点(用标号牌标识出回水点来 源)分别集中回到几个回水槽，再由回水槽的回水母 管汇集回到热水池中。这种方式，操作工人在平台 上通过观察每个回水支管的流态及温度就能直观地 了解到每个冷却水套的冷却效果，针对每个水点采 取相应的操作措施。基于以上操作管理上的优势， 循环冷却水系统常采用敞开式。 2 自热炉氧枪密闭式循环冷却水系统 的设计及应用 2．1 氧枪循环冷却水系统的特点 氧枪循环冷却水系统有以下特点： (1)冷却水点单一，每只枪只有一个进水口和一 个出水口。 (2)冷却水点用水压力高，氧枪内部循环水管路 水头损失大。 (3)正常生产时氧枪插入炉体中，一旦冷却水管 路有微漏现象，渗漏水将有可能引起炉体爆炸，故水 管发生微漏时要立即提枪。 万方数据 2013年4月第2期 王国九等：自热炉氧枪密闭式循环冷却水系统的设计及应用 ．47． 2．2 自热炉氧枪采用密闭式循环冷却水系统合理 性分析 鉴于密闭式系统的特点，某改造工程自热炉氧 枪采用密闭式循环冷却水系统，原因如下： (1)冷却水点单一，回水系统不会因为多个回水 点而存在压力不平衡问题。 (2)冷却水点用水压力高，氧枪内部循环水管路 水头损失大，如果采用开式系统，循环泵的扬程势必 要选得很高，造成能源上的浪费。 (3)采用密闭式系统可以借助仪表控制系统迅 速发现冷却水管路的微渗漏，及时响应采取提枪操 作，避免出现生产安全事故。 (4)冷却水水质为软化水，在系统内闭路循环， 可有效地保证水质。 2．3系统设计 该自热炉氧枪循环冷却水系统设计原理如图 1，设计过程中重点关注了循环主泵扬程的计算、管 道防冻。 图1 自热炉氧枪循环冷却水系统原理图 2．3．1循环主泵扬程的计算 取值是合理的。 由于是密闭式循环水系统，水泵的扬程应等于 2．3．2管道防冻 循环管路的损失(沿程加局部损失)及设备的损失 因闭式冷却塔和部分连接管路布置在室外，采 和，因此，正确计算管路损失十分重要。外部循环管 用循环水恒温、恒流运行解决管道防冻问题。设计 道可根据管路布置计算出其损失，但氧枪内部循环 中业主希望厂房