论文导读：吨电弧炉炉盖冷却370m。度水冷弯头冷却125m。节约因更换被烧毁的弯头而浪费的时间及费用。改造方案的可行性论证。度水冷弯头，150吨电弧炉水冷弯头冷却水改造论证。
关键词：150吨电弧炉，90度水冷弯头，烧毁，冷却水改造，论证，经济效益
1.引言
天津钢管公司炼钢厂的150吨电弧炉为德国德马克公司引进的进口设备，原设计年产钢量60万吨，是具有20世纪80年代末期国际先进水平的冶金设备。1992年热试投产后，随着生产任务的逐步加重，原设计中存在的一些问题明显地暴露出来，给炼钢生产带来了严重地不良影响并制约了电弧炉作业率的进一步提高。其中，电弧炉的90度水冷弯头经常烧毁就是一个非常突出的问题。为了保证炼钢系统的正常生产，进一步提高电弧炉的冶炼强度，节约因更换被烧毁的弯头而浪费的时间及费用，经分析研究认为必须对NO2闭路循环冷却水系统进行改造。
2.出现的问题
2.1 原始设计
150吨电弧炉炉用冷却水设计为NO2闭路循环冷却系统，总循环水量1480m3/h，进水温度80℃，回水温度92.3℃，供水压力0.55 Mpa，水质为除盐水。其用水部位水量分配如下：
150吨电弧炉炉盖冷却370 m3/h
偏心出钢口及炉壁冷却 400m3/h
NO2循环水→ 小弯头冷却 100 m3/h → 回水（1480 m3/h）
排烟管道冷却 485 m3/h
90度水冷弯头冷却 125 m3/h
排烟管道是电弧炉生产时烟气外排的主要通道。电极与废钢接触时产生了大量的烟气，温度有时超过1200℃。烟气首先通过90度水冷弯头被冷却降温，然后进入布袋除尘系统，最后排入大气中。
2.2 问题的出现
150吨电弧炉在冶炼过程中，90度水冷弯头背脊承受高温的部位，经常突然烧红并紧接着熔化漏穿，使电弧炉被迫停产，特别是在夏季的高温天气里，这种情况的出现更加频繁，不仅给生产带来了严重影响而且由于更换或修补水冷弯头增加了很多生产成本。
为了查清问题的原因，经多次现场观察和分析，发现水冷弯头被烧毁是由于：
其一，冷却水量过低；
其二，进水温度偏高；
此外，在运行的冷却水系统中加入了缓蚀阻垢剂等化学药品后，使管道中的冷却水产生了大量的泡沫，从而影响了冷却水的热传导效率也是不可忽视的原因之一。
经过研究还发现，计算机控制系统软件设定的最小用水量值是1640 m3/h，实际水量值仅为1480 m3/h，少了160 m3/h，应为：
150吨电弧炉炉盖冷却 370 m3/h
NO2循环水→ 偏心出钢口及炉壁冷却 410 m3/h → 回水（1640 m3/h）
小弯头冷却 100 m3/h
排烟管道（水冷弯头）冷却 760 m3/h
即NO2闭炉循环冷却系统总循环水量不能低于1640m3/h，进水温度不能超过75℃。因此，实际运行中循环水量少了160m3/h，进水温度偏高5℃。加之循环水中的泡沫作用，使处于电弧炉最高部位的90度水冷弯头在1200℃的烟气作用下，水冷弯头背脊部位的水冷壁管便不断地被烧毁。
3改造方案
原设计中，通过板式换热器，NO2冷却水夏季时与NO3冷却水进行热交换；冬季时与采暖和淋浴水进行热交换，以此达到使NO2循环水系统降温的目的，同时冬季时利用电弧炉余热节约能源。
NO3闭路冷却水系统是为连铸结晶器和部分机械设备降温用的冷却水，进水温度45℃，出水温度57℃，水质为除盐水。该系统夏季时通过和NO2冷却水进行热交换后，水温升至80℃再由空冷器降温，温降31℃。论文发表，90度水冷弯头。因而，综合上述情况形成了改造方案并加以论证。
3.1 改造方案的选择
在保证满足最不利条件下的生产时，考虑到渗漏和排污的因素，NO2系统总水量由1480m3/h提高到1800 m3/h，循环水量增加了320 m3/h。NO2系统冷却水与NO3系统冷却水如果再经过板式换热器换热，水量上已不能相互平衡，因而需要变成两个完全独立的循环水系统，分别由空冷器降温。
NO3系统总水量850 m3/h。现场运行的空冷器共有5组，每组过流量188 m3/h，可使循环水降温31℃（即76℃ — 45℃），夏季时由于空气温度所限循环水温度最低降至45℃。空冷器进、出管口口径均为2 x DN125，流速等于过流量/管口面积为2.13 m/s 。
每组空冷器散热能力：Q热 =mc（t2-t1）
=188x103x 4.19 x(57-45)
=9.45x106 kj/h.组
NO3系统需散总热量： Q总=850x103 x4.19 x(57-45)
=4.27x107 kj/h
NO3系统需空冷器组数： n= Q总/Q热
=4.5 组
即NO3系统需5组空冷器可使循环水达到预想的冷却效果。
NO2系统需散总热量： Q总=1800x103 x4.19 x31
=2.34x108 kj/h
每组空冷器散热能力：Q热 =mc（t2-t1）
=188x103 x 4.19 x31
=2.44x107 kj/h.组
NO2系统需空冷器组数： n= Q总/Q热
=9.6组
即方案一：NO2系统需要10组空冷器才能使冷却水达到预想的工况条件。而新建10组空冷器需要投资1000万元，并且10组空冷器需要靠20台风机运行降温，电耗也大，成本太高。如果只简单地考虑将系统水量增加320m3/h，那么，原系统增加水泵和空冷器既无安装场地，循环水进水和回水干管的过流能力也无法提高。再有，对于NO3系统来说，循环水只降温12℃，单独使用空冷器从投资和能耗上也很不经济。
3.2 改造方案的确定
根据上述情况，确定将90度水冷弯头的冷却水在工艺上从NO2冷却系统中分离出来，另外选择空地新建一个独立的200 m3/h的循环水系统，原NO2系统、NO3系统运行工况不变。根据NO2系统循环水回水温度≥76℃（45℃+31℃），故
新建循环水系统需散热量： Q总=200x103 x 4.19 x31
=2.60x107 kj/h
每组空冷器散热能力：Q热 =mc（t2-t1）
=188x103 x 4.19 x31
=2.44x107kj/h.组
新建系统需空冷器组数：n= Q总/Q热
=1.1组
新建系统至少需要1组空冷器，空冷器要配套两台风机，加上电缆、操作台及施工费、水泵和厂房，总投资约300万元。方案二：如果用一台GBNL—200型的玻璃钢冷却塔取代该组空冷器，造价可减少100万元。冷却塔冷却水量200 m3/h，当湿球温度为27℃时，最大冷却温差为25℃，可以满足水冷弯头的运行工艺要求，因此采用方案二。
主要工艺：
加药
↓
进水→水冷弯头→冷却塔→吸水池→水泵→回水
3.3 改造方案的可行性论证
在炼钢厂厂房东侧和PU1水处理之间，增建一座80 m3的钢筋混凝土吸水池，上面支撑一座200 m3/h的玻璃钢冷却塔。水池南面建一个小车间，车间里面安装2台流量为200 m3/h、扬程为50m的卧式离心泵（一开一备）和一台旁通过滤装置及一台加药装置。设置操纵台和电气柜等。
改造后的90度水冷弯头冷却水称为新NO2冷却系统，供水压力0.5 Mpa，进水温度≤35℃，出水温度≤60℃。它的优点是投资少见效快、施工周期短、便于维护。但开路水经过冷却塔时蒸发量大，水出现浓缩后，金属管道内壁结垢和溶解氧腐蚀较快。
4结论
本文从生产实际出发，对150吨电弧炉水冷弯头的烧毁问题进行了观察、分析、计算和论证，提出了可以操作的改造方案，并通过对两个方案进行比较，最后采用了方案二。论文发表，90度水冷弯头。论文发表，90度水冷弯头。
按照方案二改造后，新NO2冷却系统可以保证150吨电弧炉在夏季高温天气里的正常生产，减少由于90度水冷弯头烧毁导致的停产事故。论文发表，90度水冷弯头。论文发表，90度水冷弯头。而每减少一次事故就可以避免备件和检修费等累计20余万元的直接经济损失，并多炼钢400余吨。论文发表，90度水冷弯头。同时能为增加炼钢产量，降低生产成本，提高电弧炉有效作业率创造良好的条件。
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