水渣冷却塔喷淋装置的改进

水渣冷却塔喷淋装置的改进
贾菁菁
【摘要】天钢2000 m3高炉水冲渣系统冷却塔喷淋支管管道过长,压力损失较大,冷却塔粒化回水中的杂质容易造成喷淋管道和对喷喷头堵塞,严重影响配水及冷却效果.对喷喷头在使用过程中内螺纹极易腐蚀,经常出现松动脱落现象,每次清理时必须进行整体更换.对冷却塔喷淋装置进行了改造,缩短喷淋支管长度,加大喷淋支管直径,前端对喷喷头改为自行设计制作的喷头,降低了支管的堵塞情况,延长了使用寿命,节约了大量的检修时间,提高了生产作业率,同时减少了备件费用,取得了较好的使用效果和较高的经济效益.
【期刊名称】《天津冶金》
【年(卷),期】2017(000)0z1
【总页数】3页(P57-59)
【关键词】冷却塔;对喷喷头;堵塞;喷淋装置
【作者】贾菁菁
【作者单位】天津钢铁集团有限公司炼铁厂,天津 300301
【正文语种】中文
天津钢铁集团有限公司2 000 m3高炉水冲渣系统采用PW公司新型环保INBA 水渣处理技术，新型INBA炉渣粒化和脱水系统将高炉熔渣进行淬冷、粒化、脱水并排放到渣堆。

新INBA法水渣系统由粒化冲渣槽、冷凝塔、分配器、脱水转鼓、热水槽、冷却水泵、粒化水泵、冷凝水泵、转鼓反冲洗和清吹系统管路、冷却塔、
水渣运输皮带机等部分组成。

熔渣经粒化箱冲制成粒化水渣后落入封闭的冲渣槽内，其蒸汽由冷凝塔回收处理，以支除排入大气中的硫，冷凝水循环利用。

粒化水渣经分配器进入脱水转鼓，脱水后的水渣由皮带输送机运输。

过滤后的冲渣水进入热水槽。

每个炉渣粒化系统有其独立的闭环水回路，粒化泵从冷却塔下的冷水池处抽水，并将其送到设在粒化塔内的连续可调的粒化头中，渣水混合物从粒化塔连续流到脱水转鼓内的分配器中。

水在转鼓滤出，进入热水池，粒化回水泵将热水池的水送至冷却塔，冷却后的水循环使用。

该工艺的水系统除需补充新水外，均为独立的闭路循环系统。

新INBA法水渣系统布置紧凑，占地面积小，可实现整个流程机械化、自动化连续生产，系统水渣质量好，冲渣水采用闭路循环使用，水悬浮物少，泵和管路的磨损小，目前国内外大中型高炉大多采用INBA水冲渣系统。

天钢2 000 m3高炉水渣采用的是江苏海鸥冷却塔股份有限公司生产的NHZK-900×4型冷却塔，其工作原理是热水池内高温粒化回水通过粒化回水泵输送到冷
却塔，先经过冷却塔上部，通过冷却塔配水系统均匀的喷洒在填料上，热水从填料上部落下，同时通过冷却塔风机使不饱和空气从冷却塔下部上升或由侧面进入冷却塔内部，在填料间隙的流动中，热水与不饱和空气进行冷热交换，空气把热量向外传递，变成热空气，再被风机抽出排放到塔外，从而达到水温降低的效果。

2.1 喷淋装置改造前结构形式
改造前每个冷却塔配水系统即喷淋装置主要由喷淋总管、喷淋支管、对喷喷头等部件组成。

其结构形式如图1所示。

2.1.1 喷淋总管通径为DN200，共有8根，每根管道长8 m，在冷却塔内等距平
行布置，喷淋总管固定在冷却塔内支撑梁上，并用管道支架进行加固。

如图1中
件1所示。

每根喷淋总管上等距设计焊接10个带连接法兰短节，短节通径为
DN80，法兰口朝下。

2.1.2 喷淋支管采用不锈钢材质，因为粒化回水含有一定的
腐蚀性，采用不锈钢材质可提高喷淋支管使用寿命，减少损坏频率。

喷淋支管进口通径为DN80，两个出水分管通径为DN50，分管前段加工长度为40 mm的2″
管螺纹，如图2中件1所示。

喷淋支管全长为1.2 m，每10个喷淋支管等距安装在一根喷淋总管上，分别与喷淋总管上的连接短节连接，喷淋支管与喷淋总管连接法兰之间用厚度为3的石墨复合垫片进行密封。

2.1.3 对喷喷头作为喷淋装置末端过流部件，是喷淋装置核心部件，如图2中件3
所示。

主要作用是将送过来的热水成分散状喷射出去，增大热水的散热面积，最大限度的提高冷却效果。

对喷喷头采用铸钢材质，具有很好的耐冲击和耐磨性，喷头出口口径为ø33，两个对喷喷头背向分别安装在喷淋支管两个出水分管上，安装
并调整好喷头的位置后，锁紧定位锁母（图2中件2）进行加固防止对喷喷头退扣，保证两个对喷喷头与喷淋支管各出水分管连接紧固可靠。

2.2 改造原因
冷却塔的工作原理是把所需冷却处理的水从冷却塔上部，通过喷淋装置均匀的喷洒在填料上，热水与不饱和空气进行冷热交换，空气把热量向外传递，变成热空气，再由风机抽出塔外，从而达到水温降低的效果。

改造前喷淋支管总长度为1.2 m，由于管道过长，管道对水的阻力加大，压力损失也较大，再加上粒化回水中含渣量较多，冷却塔回水中的杂物及杂质在长时间运行中会在管道内结垢和堆积，很容易造成喷淋管道和对喷喷头堵塞，严重影响配水及冷却效果。

此外，冷却塔使用一年左右，必须彻底清理一次喷淋系统，需要大量的人力物力，并对水渣系统正常生产产生一定的影响；同时由于水渣粒化循环水含酸性物质，在使用过程中对喷喷头内螺纹极易腐蚀，经常出现对喷喷头松动脱落现象，每次清理时必须进行整体更换，每个对喷喷头价格约为400元，每个冷却塔为
160个，四个冷却塔共计640个，每换一次对喷喷头仅仅备件费用就高达25万元，再加上高空施工作业难度较大，安装费用也较高，每次安装费用约5万元，安装
更换费用过于高昂，所以如何提高冷却塔喷淋装置使用寿命，进而降低维修次数，成为我们面前必须解决的一道难题。

针对冷却塔喷淋装置改造前存在的问题，我们决定对原在装冷却塔喷淋装置进行改造。

我们初步设计了两种改造方案。

方案一：将喷淋支管长度由1200改为900；前端对喷喷头改为带喷水螺旋槽喷头，该喷头与支管用螺纹连接，便于清理及更换喷头，该喷头上铣4个螺旋角为55°，槽宽为4 mm的螺旋状开槽，当循环水通过螺旋槽时，水流成放散状喷射，冷却
面积增大，可提高冷却效果。

方案二：将喷淋支管长度由1 200改短为900，同时喷淋支管通径由DN80改为DN100；将前端对喷喷头取消，改为自行设计制作的喷头，该喷头由变径管箍、
分流板及连接板等组成，结构简单，制作容易，安装方便，最大的优点是不易阻塞。

通过对两种方案进行比较，决定采用方案二，该改造方案更能有效的解决喷淋系统的堵塞问题，并且喷头更加简单实用，改造费用较低。

经过确认改造的新型冷却塔喷淋装置，最大亮点为自行设计制作的一种新型喷淋喷头，取替了原设计对喷喷头，减少备件使用费用的同时，极大减少了喷淋装置的堵塞现象。

改造后每个冷却塔喷淋装置主要由喷淋总管、喷淋支管、新型喷淋喷头等部件组成。

如图3所示。

4.1 喷淋总管
喷淋总管通径为DN200，长8 m，共有8根，在冷却塔内平行布置，与冷却塔内支撑梁固定，并用管道支架进行加固。

如图1件1所示。

每根喷淋总管上等距焊
接10个带连接法兰短节，短节通径为DN100，法兰口朝下。

4.2 喷淋支管
喷淋支管进口通径为DN100，两个出水分管通径为DN50，分管前段加工长度为60 mm的2″管螺纹，如图3中件1所示。

喷淋支管全长改为900 mm，每10个
喷淋支管安装在1根喷淋总管上，分别与喷淋总管上的连接短节连接，两个法兰
之间用厚度为3的石墨垫进行密封。

4.3 新型喷淋喷头
将原有对喷喷头取消，改为自行设计制作的新型喷淋喷头，该喷头主要由变径管箍、分流板、连接板三部分组成。

4.3.1 变径管箍（图3中件2）规格为G2-1，安装在喷淋支管两个出水分管前段
的丝扣上，将原来的出水通径由2寸改为1″，用来减小过流通径，提高出水瞬间
的压力，增大喷洒面积。

4.3.2 分流板（图3中件3）采用厚度12 mm的锰钢板切割而成，分流板直径为
ø160，用连接板焊接在喷淋支管上，从喷淋支管出水变径管箍喷出的热水打在分
流板上，水流向四周飞溅，起到很好的分流作用。

经过反复的试验，将分流板安装在变径管箍出口下方40 mm处，水流分散效果是最好的。

4.3.3 连接板（图3中件4）同样采用厚度12 mm的锰钢板，切割成长条形，两
端分别与分流板及喷淋支管出水分管焊接，用来固定分流板，每个分流板用三个均布的连接板焊接固定在喷淋支管上。

改造后的冷却塔喷淋装置具有结构简单，制作方便，使用寿命长，成本低等特点。

投入使用后，极大地降低了喷淋支管堵塞情况及喷头装置的损坏频率，节省了大量人力和财力，同时提高了生产作业率，取得了很好的使用效果和较高的经济效益。

（1）喷淋总管和支管的使用寿命大大延长，从原来的一年清理一次减少为两年清理一次。

（2）通过自行设计制作的新型喷头全部替代对喷喷头的使用，降低了备件使用，每年节约备件费用约25万元。

（3）改造后的喷淋装置维修次数大大减少，由原来的一年整体检修一次减少为两年整体检修一次，大大降低了工人的劳动强度，每年节省检修费用约10万元。

（4）喷淋装置使用寿命的提高，节约了大量的检修时间，提高了生产作业率，同时提高了水渣质量，保证了生产的安全稳定运行。

【相关文献】
[1]GB50050-2007,工业循环水冷却水设计规范[S].
[2]高秀山，张渡.火电厂循环冷却水处理[M].北京:中国电力出版社,2003.
[3] 黄靖远，龚剑霞，贾延林.机械设计学[M].北京：机械工业出版社,2002.。