1、ICS 77-010H 04CISA標(biāo)準(zhǔn)T/CISA 0652020高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)規(guī)范Energy-saving technical specification for circulating coolingwater system of blast furnace2020-11-27 實(shí)施2020-11-23 發(fā)布中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布T/CISA 0652020目 次wwmi細(xì)i2規(guī)范性引用文件13術(shù)語(yǔ)和定義14高爐冷卻熱負(fù)荷、傳熱計(jì)算與冷卻水流量25高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)56高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行77高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造88高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能效果計(jì)算：8附錄A

2、（資料性附錄）熱量傳遞計(jì)算10附錄B（資料性附錄）冷卻水與冷卻壁傳熱系數(shù)的影響因素11附錄C（資料性附錄）高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能實(shí)例14IT/CISA 0652020本標(biāo)準(zhǔn)參照GB/T 1. 12009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 183)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:揚(yáng)州大學(xué)、大連泉騰節(jié)能科技有限公司、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、浙江科維節(jié)能 技術(shù)股份有限公司、山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司、蘇州洛得弗智能裝備科技有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:仇寶云、仇金輝、馮曉莉、林永輝、王廣勝、陶冬生、王慧潔、張亞宇、王姜維、陳進(jìn)、 呂偉、夏和林、任江濤。ID高

3、爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)規(guī)范1范圍本文件規(guī)定了鋼廠高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗計(jì)算、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、系統(tǒng)改造和運(yùn)行調(diào)節(jié)等方 面的節(jié)能措施與技術(shù)要求。本文件適用于鋼廠高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型、更新改造和運(yùn)行管理。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的a凡是注日期的弓文件,僅注日期的版本適用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其M新版本（包括所有的修改單文件。高爐程設(shè)対 鋼鐵節(jié)能設(shè)標(biāo)準(zhǔn) 鋼鐵_業(yè)纟合水排水設(shè)|規(guī)范GB/T 7021離心泵名詞術(shù)語(yǔ)GB/T 50050工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范GB/T 50102工業(yè)循環(huán)水冷卻設(shè)升親范GB 50427 一-GB 506323術(shù)語(yǔ)和定義

4、GB 50721下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于承_3. 1高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng) recirculaticbgiirig water system blast furnace采用冷卻水對(duì)高爐爐底爐缸、風(fēng)口、爐腹、爐腰、爐身等部位進(jìn)行降溫，然后對(duì)升溫后的冷卻水降溫, 再循環(huán)使用的給水系統(tǒng)，包括敞開(kāi)式和密閉式兩種類(lèi)型，由高爐、散熱設(shè)備、水泵機(jī)組、管道、管道附件和 參數(shù)監(jiān)測(cè)及相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)組成。3.2高爐敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng) open recirculating cooling water system of blast furnace在高爐敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水通過(guò)高爐熱交換后水溫提高成為熱水，熱水

5、經(jīng)過(guò)冷卻塔與 空氣接觸，由于水的蒸發(fā)散熱和接觸散熱使水溫降低，冷卻后的水再循環(huán)使用。3.3高爐密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng) closed recirculating cooling water system of blast furnace在高爐密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，水不暴露于空氣中，冷卻水通過(guò)高爐熱交換后水溫提高成為熱水， 熱水經(jīng)過(guò)板式熱交換器等冷卻設(shè)備降溫，冷卻后的水再循環(huán)使用。密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用軟水，減 少結(jié)垢。3.4高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能 energy-saving of recirculating cooling water system of blast furnace指根據(jù)高爐環(huán)

6、境條件和運(yùn)行要求，在保證滿(mǎn)足冷卻要求和管理方便的前提下，通過(guò)對(duì)高爐循環(huán)冷卻 庫(kù)七七 標(biāo)準(zhǔn)下載T/CISA 0652020水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、改造和優(yōu)化運(yùn)行，達(dá)到減小循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的阻力和需要壓力、減小水泵流量和楊 程、提高水泵機(jī)組和風(fēng)機(jī)機(jī)組效率、減小水泵機(jī)組和風(fēng)機(jī)機(jī)組輸人功率的目的，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能。3.5高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù) energy-saving technology of recirculating cooling water system of blast furnace指為了減小循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻去除高爐單位熱量所需能耗，實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能，在系統(tǒng)設(shè) 計(jì)方面采取的優(yōu)化布局、優(yōu)

7、化分區(qū)、設(shè)備合理選型、設(shè)備性能改善、設(shè)備性能調(diào)節(jié)功能合理配置等優(yōu)化設(shè) 計(jì)節(jié)能技術(shù);對(duì)已有系統(tǒng)采取的水泵和鳳機(jī)設(shè)備重新合理選型、管路調(diào)整、附件設(shè)置、增設(shè)變工況運(yùn)行措 施等改造節(jié)能技術(shù);在系統(tǒng)運(yùn)行方面采取的運(yùn)行水泵機(jī)組組合優(yōu)化、變閥調(diào)節(jié)優(yōu)化、變速調(diào)節(jié)優(yōu)化，冷卻 塔運(yùn)行風(fēng)機(jī)機(jī)組的組合優(yōu)化、風(fēng)機(jī)葉片變角優(yōu)化、變速調(diào)節(jié)優(yōu)化等優(yōu)化運(yùn)行節(jié)能技術(shù);對(duì)過(guò)流設(shè)備定期除 垢等管理節(jié)能措施。4高爐冷卻熱負(fù)荷、傳熱計(jì)算與冷卻水流量 4.1高爐各部位溫度、循環(huán)冷卻水溫度高爐爐底爐缸、爐腹、爐腰、爐身、風(fēng)口各處冷卻壁熱面溫度應(yīng)不高于對(duì)應(yīng)的最高允許溫度。各部位 冷卻水支管進(jìn)出水溫差應(yīng)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，夏季可取最小允許溫差，

8、冬季可取最大允許溫差，過(guò)渡季 節(jié)取允許溫差范圍的中間值。髙爐敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)出水溫度不宜高于45 °C。采用軟水的密閉式 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)水溫度宜為40 °C50 °C,出水溫度在高爐爐體峰值熱負(fù)荷時(shí)，短時(shí)排水溫度最高不 得超過(guò)70 °C。4.2高爐爐體冷卻熱負(fù)荷高爐爐體冷卻熱負(fù)荷包括爐底爐缸、爐腹、爐腰、爐身、風(fēng)口各處的冷卻熱負(fù)荷，等于其冷卻水帶走的 熱量與爐殼散失的熱量之和，按式(1)計(jì)算：Q=Qi +Q2( 1 )式中：Q高爐冷卻熱負(fù)荷，單位為焦每秒(J/s)；Q)冷卻水帶走的熱量，單位為焦每秒(JA)；Q2爐殼散失的熱量，單位為焦每秒(JA)

9、。4.3高爐爐體冷卻傳熱計(jì)算高爐的冷卻熱負(fù)荷由冷卻水帶走的熱量Qi按式(2)計(jì)算：Qi =cmLt( 2 )式中：Qi冷卻水帶走的熱量，單位為焦每秒(J s);c 冷卻水的比熱容，單位為焦每千克攝氏度D/(kg.其值與溫度、壓力有關(guān)，在計(jì)算精度要求不高時(shí)，可近似認(rèn)為常壓下水的比熱容為4200 J/(kg °C);m冷卻水的質(zhì)量流量，單位為千克每秒(kg/s);At冷卻水的進(jìn)出口溫差，單位為攝氏度(°C)。爐殼散失的熱量由爐殼外表面與空氣的對(duì)流換熱和輻射換熱兩部分組成。外殼外表面小于300 °C 時(shí)，其與空氣的輻射換熱可忽略不計(jì)。爐殼的外表面溫度為50 °

10、C左右，爐殼表面不噴水時(shí)，爐殼的散熱 可忽略。爐墻的傳熱過(guò)程為高溫爐氣通過(guò)對(duì)流傳熱將熱量傳遞給渣皮，渣皮通過(guò)熱傳導(dǎo)將熱量傳遞給爐襯， 爐襯通過(guò)熱傳導(dǎo)將熱量傳遞給冷卻壁，冷卻壁通過(guò)對(duì)流傳熱將熱量傳遞給冷卻水，該過(guò)程可簡(jiǎn)單的表示 為:爐氣一渣皮一爐襯一冷卻壁一冷卻水。爐氣與爐體的對(duì)流傳熱熱阻只1按式(3)計(jì)算：尺1=士( 3 )式中：Ri一 氣與爐體的對(duì)流傳熱熱阻，單位為平方米攝氏度每瓦(m2 'C/W);溫度/'C1600140012001000800600400對(duì)流換熱系數(shù)(m2 °C)-S608gg3：33.149915640表1不同溫度下?tīng)t氣或爐料與渣皮的等效對(duì)流

11、換熱系數(shù)渣皮傳熱熱阻沁按式:./Z(4 )(5 )式中:l2A2hc爐氣與渣皮的等效對(duì)流換熱系數(shù)，單位為瓦每平方米攝氏度W/(m2 °C)。 不同溫度下?tīng)t氣或爐料與渣皮的等效對(duì)流換熱系數(shù)的值見(jiàn)表1。渣皮的傳熱熱阻，單位為平方米攝氏度每瓦(m2- °C/平); -渣皮的厚度，4位為米(m);-渣皮的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦毎米禧氏度rwm ，)« 爐襯傳熱熱阻R3 §(5)計(jì)算；式中：R3爐襯的傳熱熱姑,毒律為半方米攝氏度每瓦(m2 °C, L3爐襯的厚度，單位 WCin);A3爐襯的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米攝氏冷卻壁壁體導(dǎo)熱熱阻R.按式R4( 6 )式

12、中：R.冷卻壁壁體的傳熱熱阻，單位為平方米攝氏度每瓦(m2 °C/W);L4冷卻壁體的厚度，單位為米(m);A4冷卻壁體的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米攝氏度W/(m °C)。冷卻壁與冷卻水之間的傳熱熱阻沁按式(7)計(jì)算：RRi+R+R+R+R( 7 )冷卻水與冷卻壁的等效換熱系數(shù)Awb按式(8)計(jì)算：/iwb=( 8 )冷卻水和冷卻壁之間的傳熱過(guò)程由五部分組成:冷卻水與水管管壁之間的對(duì)流換熱、水垢的熱傳導(dǎo)、 冷卻水管壁的熱傳導(dǎo)、冷卻水管外表面防滲碳涂層的熱傳導(dǎo)、冷卻壁壁體與冷卻水管之間的輻射換熱和 氣隙層中的氣體熱傳導(dǎo)。冷卻水與冷卻壁壁體之間存在五種熱阻:冷卻水與水管管壁之間的對(duì)

13、流換熱熱 阻Ri、水垢熱阻Rz、水管管壁的導(dǎo)熱熱阻Rf3、水管表面涂層的導(dǎo)熱熱阻R、氣隙層熱阻Rs。冷卻水與水管管壁之間的對(duì)流換熱熱阻按式(9)計(jì)算:R'產(chǎn)k式中：夂冷卻水與水管管壁之間的對(duì)流換熱系數(shù)，單位為瓦每平方米攝氏度W/(m2 °C)。 冷卻水與水管管壁之間的對(duì)流傳熱屬于強(qiáng)制對(duì)流換熱，按式(10)和式(11)計(jì)算：0.4(10 )即:Aw-0. 023(V°-8 A?；6 . c".門(mén)/(必 v0-4)(11 )式中：V冷卻水的流速，單位為米每秒(m/s)；Aw冷卻水導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米攝氏度W/(m. °C); c冷卻水比熱容，單位為

14、焦耳每千克攝氏度V(kg，°C); P冷卻水密度，單位為千克每立方米(kg/ni3);d'水管的內(nèi)徑，單位為米(m);p冷卻水的運(yùn)動(dòng)黏度，單位為平方米每秒(m2/s)。水垢熱阻按式(12)計(jì)算：2d/Ad(12 )Nu=hw d/Aw=0* 023(V d/y)8(.cpv/Aw)庫(kù)七七 標(biāo)準(zhǔn)下載式中：么水垢厚度，單位為米(m);Ad水垢的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米攝氏度W/(m_ °C)D 水管管壁的導(dǎo)熱熱阻按式(13)計(jì)算：(13 )把=Q/O/(2AP) . lnW0M)式中：AP-水管管壁導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米攝氏度W/(m. °C)；d0一水管的外徑

15、，單位為米(m)。為了防止水管滲碳，常用的方法是在其外表面噴涂涂層，涂層厚度0. 2 _0. 7 mm，其厚度很小, 計(jì)算熱阻時(shí)可按平壁導(dǎo)熱處理，涂層的導(dǎo)熱熱阻Ri按式(M)計(jì)算：(14 )R: =<5c/Ac式中：3. 涂層厚度，單位為米(m);Ac涂層導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米攝氏度:W/(m °C)。氣隙層厚度一般為0. 1 nun0. 3 mm，可按平板傳熱計(jì)算熱阻。氣隙層中的傳熱由氣隙層中氣體的 熱傳導(dǎo)及冷卻壁本體與涂層外表面的輻射換熱兩部分組成，氣隙層熱阻柘按式(15)和式(16)計(jì)算：4一一久I /Aeg/Ag(15 )所以：(16 )拓呼 cA丄+丄一1ei cT/

16、CISA 06520209=尺,+沁+沁+見(jiàn)+沁式中:t'z冷卻壁本體接近氣隙處溫度，單位為攝氏度(°0;tc 涂層表面溫度，單位為攝氏度(°C);Ss氣隙層厚度，單位為米(m);Ae 一隙層等效傳熱系數(shù)，單位為瓦每米攝氏度CW/(m °C); Ag氣隙層導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米攝氏度EW/(m °C);co黑體輻射系數(shù)，單位為瓦每平方米熱力學(xué)溫度四次方WAm2 -K4)J；T'2, Tc對(duì)應(yīng)于t'z、tc的絕對(duì)溫度，單位為開(kāi)爾文(K);ei冷卻壁本體輻射系數(shù)；ec涂層輻射系數(shù)。爐體的一維傳熱按式(17)計(jì)算：4.4高爐各部位冷卻水

17、最小需要流量4.4. 1高爐按爐底爐缸、風(fēng)口、爐腹、爐腰、爐身等部位分別供給冷卻水進(jìn)行冷卻。4. 4.2高爐各部位冷卻水支管流量應(yīng)該同時(shí)滿(mǎn)足內(nèi)襯溫度不高于最高允許溫度、高爐冷卻水出水溫度 不高于允許最高溫度和冷卻水供回水溫差在規(guī)定范圍內(nèi)三項(xiàng)要求。4. 4. 3高爐某部位同時(shí)滿(mǎn)足4. 4. 2三項(xiàng)要求的冷卻水最小流量為該部位冷卻水最小需要流量;高爐所 有并聯(lián)供水的部位同時(shí)滿(mǎn)足上述三項(xiàng)要求的冷卻水最小流量,即所有并聯(lián)供水部位冷卻水流量均為各自 的最小需要流量，則所有并聯(lián)供水部位最小需要流量之和即為高爐冷卻水最小需要流量。4. 4.4高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水泵需要揚(yáng)程較髙，通常采用離心泵。離心泵的功率隨

18、著流量增大而增大， 因此，為節(jié)能，應(yīng)該在滿(mǎn)足冷卻要求的前提下，盡可能減小冷卻水流量，即各部位冷卻水盡可能采用最小 需要流量運(yùn)行。5高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)總體參數(shù)與布局5. 1. 1高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)應(yīng)在滿(mǎn)足冷卻要求的前提下，減小流量、減小回路阻力、減小凈揚(yáng)程，達(dá)到減小水泵需要有效功率的目的;同時(shí)保證水泵、電機(jī)運(yùn)行效率高，傳動(dòng)效率和變頻器效率高。最終達(dá)到減小 循環(huán)水泵機(jī)組輸人電功率的目的。5. 1. 2系統(tǒng)回路冷卻水總流量按在最不利情況的最小需要流量確定。5. 1.3系統(tǒng)供回水管路，宜在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)上，采用經(jīng)濟(jì)管徑。5.1.4在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的前提下，優(yōu)先采用密閉式循環(huán)冷卻水系

19、統(tǒng)。容積1000 m3左右的高爐可以采 用敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，容積1500 m3及以上的高爐，宜采用密閉式軟水循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。5.1.5敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，考慮到回水溫度過(guò)高容易結(jié)垢，髙爐各部位冷卻水宜采用并聯(lián)供水方式 或獨(dú)立供水方式,以降低回水溫度。5. 1.6敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用并聯(lián)供水方式時(shí)，各回水支管上應(yīng)設(shè)置閥門(mén)，用于調(diào)節(jié)支路供水流 量。5. 1.7敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，如果允許，取消熱水池，高爐各部位冷卻水回水盡可能利用余壓直接輸 送至冷卻塔進(jìn)行噴淋降溫。5. 1.8在允許的情況下，冷卻塔宜布置在距高爐較近處，以減小循環(huán)冷卻水系統(tǒng)回路阻力。5. 1.9敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，為

20、保證高爐各部位冷卻水回路出口附近的正壓要求，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷 卻塔及水泵、水池宜設(shè)置在較高處，以減小系統(tǒng)需要供水揚(yáng)程。5. 1. 10回水直接回至冷卻塔、不設(shè)熱水池的敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，回水總管應(yīng)設(shè)置旁通管至冷水池； 回水回到熱水池的敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，在熱水池與冷卻池之間應(yīng)設(shè)置連通管，保證在環(huán)境溫度較低 時(shí)，部分回水不需要抽送至冷卻塔冷卻，而直接排到冷水池，以減小上塔泵運(yùn)行功率。5. 1. 11敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，冷卻塔噴淋點(diǎn)與冷水池水面髙差不宜過(guò)高。5. 1. 12密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，敞開(kāi)式膨脹罐應(yīng)設(shè)置在系統(tǒng)能量較低的循環(huán)水泵進(jìn)水管上，膨脹罐安 裝位置高于系統(tǒng)最高點(diǎn)，以保證系統(tǒng)正壓

21、運(yùn)行。密閉式膨脹罐壓力設(shè)定值應(yīng)保證系統(tǒng)正壓運(yùn)行。5. 1. 13密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，將最小需要流量相近的高爐各部位冷卻水串聯(lián)供水，可以減小循環(huán)水 泵流量，減小水泵機(jī)組運(yùn)行功率。5.2優(yōu)化分區(qū)供水5. 2.1對(duì)高爐爐底爐缸、風(fēng)口、爐腹、爐腰、爐身等部位，分別根據(jù)環(huán)境溫度、高爐運(yùn)行工況、允許供回水 溫差和允許回水溫度確定各部位冷卻水最小需要流量，按最小需要流量及管路系統(tǒng)計(jì)算各部位冷卻水供 水最小需要揚(yáng)程。5. 2. 2宜按高爐各部位冷卻水供水最小需要揚(yáng)程（不是供水高度）相近合并、相差較大分開(kāi)的原則，進(jìn)行 合理供水分區(qū)。5. 2. 3高爐各供水區(qū)之間，可以采用平行獨(dú)立式管路供水方式，也可以采用分支

22、接力式管路供水方式。 5.3水泵機(jī)組選型5. 3.1對(duì)確定的高爐，各部位冷卻水最小需要流量與高爐工況、周?chē)鷼鉁氐纫蛩赜嘘P(guān)，冷卻水最小需要 流量變化較大。為適應(yīng)不同情況時(shí)的最小需要流量，即在不同最小需要流量下，水泵都在高效區(qū)或髙效 區(qū)附近運(yùn)行，宜選用2臺(tái)3臺(tái)水泵機(jī)組（其中1臺(tái)小泵機(jī)組），便于實(shí)施變運(yùn)行水泵臺(tái)數(shù)優(yōu)化運(yùn)行，需要 流量大吋多開(kāi)水泵機(jī)組，需要流量小時(shí)少開(kāi)水泵機(jī)組。5. 3. 2供水區(qū)采用獨(dú)立平行供水方式時(shí)，各供水區(qū)按各自的冷卻水最小需要流量和對(duì)應(yīng)的需要揚(yáng)程進(jìn) 行水泵機(jī)組選型，即低揚(yáng)程區(qū)由低揚(yáng)程供水泵供水，高揚(yáng)程區(qū)由高揚(yáng)程供水泵供水。要求水泵在規(guī)定的 流量下在高效區(qū)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行負(fù)載率較

23、大、效率高。5. 3. 3供水區(qū)采用分支接力式供水方式時(shí)，供水泵流量根據(jù)承擔(dān)的全部供水區(qū)需要流量選擇，揚(yáng)程根據(jù) 低揚(yáng)程供水區(qū)需要揚(yáng)程選擇，在高揚(yáng)程區(qū)供水支管上串聯(lián)增壓泵為髙揚(yáng)程區(qū)供水。選泵要保證串接水泵 7T/CISA 0652020流量的平衡，揚(yáng)程滿(mǎn)足各供水區(qū)要求，并保證水泵在高效區(qū)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率與額定功率匹配度高、 負(fù)載率大、不過(guò)載、效率高。5.3.4密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的串接式供水回路，按該串聯(lián)回路中高爐各部位冷卻水最小需要流量的 最大值作為該回路的冷卻水流量。5. 3. 5對(duì)采用分區(qū)供水方式的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，按各供水區(qū)中的最大供水流量和最高供水揚(yáng)程設(shè)置備 用泵機(jī)組，設(shè)置管路和閥件

24、，用以切換控制備用泵機(jī)組可以為任一供水區(qū)供水。5.4水泵機(jī)組工況調(diào)節(jié) 5. 4.1設(shè)置2臺(tái)3臺(tái)水泵，以便實(shí)現(xiàn)變水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)優(yōu)化運(yùn)行。5. 4. 2在冷卻水回水管路上設(shè)置閥門(mén)，當(dāng)供水流量過(guò)大時(shí)，調(diào)小閥門(mén)開(kāi)度，減小流量，達(dá)到減小水泵軸功 率，實(shí)現(xiàn)變閥優(yōu)化運(yùn)行的目的。5- 4. 3對(duì)敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，在并聯(lián)冷卻水回水管路上設(shè)置閥門(mén)，用于調(diào)節(jié)各并聯(lián)支路同時(shí)達(dá)到最 小需要流量:減小系統(tǒng)流量和水泵軸功率。5.5冷卻塔及其風(fēng)機(jī)選:J>5.5.1對(duì)敞開(kāi)式循環(huán)冷南yK系統(tǒng)，或密閉式，循環(huán) _ 水系;效運(yùn)行的前提下，初選數(shù)種高效可行的冷卻i風(fēng)機(jī)方案。5.4.4在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能耗大j果機(jī)組臺(tái)數(shù)不多、環(huán)境

25、溫度_爐工作狀況變化頻繁的情況下，可 以設(shè)置1臺(tái)水泵機(jī)組變頻調(diào)速運(yùn)片 用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量滿(mǎn)足最I(lǐng)需要濟(jì)量要求，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)單機(jī)組變頻調(diào) 速優(yōu)化運(yùn)行。 邃 統(tǒng)的二次冷卻回釋?zhuān)诒ＷC冷卻效果和風(fēng)機(jī)髙5. 5. 2對(duì)每一種冷卻塔機(jī)方案，以循環(huán)冷卻水統(tǒng)全年能耗最小為目標(biāo)，確定風(fēng)機(jī)最優(yōu)葉片角，提高 風(fēng)機(jī)效率，降低風(fēng)機(jī)軸功1 率減小風(fēng)機(jī)運(yùn)彳能耗。 6高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行5. 5. 3比較初選的數(shù)種冬卻塔-風(fēng)機(jī)方秦在風(fēng)機(jī)最優(yōu)葉片角時(shí)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)全年運(yùn)行能耗，最后選 用系統(tǒng)全年能耗最低的冷卻塔機(jī)及其葉片角方案。必要時(shí)，冷卻塔事中1臺(tái)風(fēng)機(jī)設(shè)置變頻調(diào)速裝置。6.1對(duì)于未優(yōu)化分區(qū)的高爐循環(huán)冷卻水系觀7通常高爐需

26、要揚(yáng)程差異較大的多個(gè)部位為一個(gè)供水區(qū)，一條供水母管分支向多個(gè)部位供水，其供水壓力按多個(gè)部位中最大需要揚(yáng)程進(jìn)行供水，造成其他部位 供水流量過(guò)大、過(guò)冷，全系統(tǒng)供水流量過(guò)大，水泵功率增大，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。對(duì)于這種情況，應(yīng)該按各部位 冷卻水最小需要流量，聯(lián)列各供水支路回路水力平衡方程、水量平衡方程和水泵流量-揚(yáng)程性能曲線(xiàn)方 程，求解各支路回水管閥門(mén)需要的阻力系數(shù)，運(yùn)行時(shí)按此阻力系數(shù)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度，使各供水支路流量等于 或稍大于其最小需要流量，整個(gè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)輸人功率最小，達(dá)到節(jié)能的目的。6. 2對(duì)于優(yōu)化分區(qū)的高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，根據(jù)高爐各供水區(qū)冷卻水最小需要流量，調(diào)節(jié)該供水區(qū)供水 泵機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)和大小泵

27、組合，在保證冷卻要求的前提下，使供水泵機(jī)組輸人功率最小。6. 3在調(diào)節(jié)水泵機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)的基礎(chǔ)上，如果系統(tǒng)流量仍然偏大，則可以適當(dāng)調(diào)小冷卻水回水管路閥門(mén) 開(kāi)度，使冷卻水流量等于最小需要流跫，減小水泵機(jī)組運(yùn)行功率。6.4在調(diào)節(jié)水泵機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)的基礎(chǔ)上，如果系統(tǒng)流量仍然偏大，此時(shí)調(diào)小回水管路閥門(mén)開(kāi)度減小系統(tǒng) 流量和功率，會(huì)增大閥門(mén)阻力損失，對(duì)于設(shè)置變頻調(diào)速裝置的機(jī)組，則可以對(duì)該臺(tái)水泵機(jī)組實(shí)施變頻調(diào)速 （降速）優(yōu)化運(yùn)行，使冷卻水流量等于最小需要流量，減小水泵機(jī)組功率，其節(jié)能效果好于變閥調(diào)節(jié)。6.5設(shè)置變頻調(diào)速的水泵機(jī)組，當(dāng)該機(jī)組不調(diào)速仍以工頻運(yùn)行時(shí)，應(yīng)將變頻器從電氣系統(tǒng)里脫開(kāi)，減少不必要的變頻器能耗。

28、T/CISA 06520207高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造7.1循環(huán)冷卻水系統(tǒng)性能參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)計(jì)算7. 1.1對(duì)于現(xiàn)有高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，首先要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)了解和掌握系統(tǒng)能耗情況。7. 1.2實(shí)測(cè)髙爐各部位冷卻水流量和進(jìn)出水溫差，計(jì)算冷卻熱負(fù)荷;根據(jù)各部位允許進(jìn)出水溫差計(jì)算最 小需要流量。7. 1.3實(shí)測(cè)系統(tǒng)各管段節(jié)點(diǎn)高程、壓力和流量，計(jì)算水力損失和阻力系數(shù)。7. 1.4實(shí)測(cè)水泵流量、揚(yáng)程、配套電機(jī)輸入電功率，計(jì)算水泵機(jī)組效率、水泵效率、電機(jī)效率和系統(tǒng)能效 比。7.2循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造原則7. 2. 1根據(jù)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)計(jì)算結(jié)果，分析判斷系統(tǒng)是否需要改造，確定改造方案。7. 2.2應(yīng)

29、設(shè)計(jì)多個(gè)改造方案。如果經(jīng)過(guò)改造，系統(tǒng)節(jié)能率超過(guò)15%，且投資還本年限小于6年，則需要 改造，且采用節(jié)能率高、投資還本年限低的方案，否則不需要改造。能效較好的系統(tǒng)，一般不需改造，可以 繼續(xù)運(yùn)行。但如果測(cè)試計(jì)算結(jié)果表明，只需簡(jiǎn)單改造即可顯著提高系統(tǒng)能效，技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行，則可對(duì)系統(tǒng) 進(jìn)行改造，進(jìn)一步提高能效。7. 2.3能源浪費(fèi)嚴(yán)重的系統(tǒng)，如果計(jì)算表明，通過(guò)改造，其能耗仍不能顯著下降，則該循環(huán)冷卻水系統(tǒng)應(yīng) 重新設(shè)計(jì)、拆除重建。7.3循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造方案與設(shè)備合理選型更新7. 3. 1根據(jù)計(jì)算結(jié)果需要，在高爐各部位冷卻水支路回水管路上設(shè)置閥門(mén)用于調(diào)節(jié)支路流量。7. 3. 2根據(jù)高爐各部位冷卻水最小

30、需要流量和系統(tǒng)冷卻水最小需要流量，確定系統(tǒng)工作點(diǎn)的流量和揚(yáng) 程。若現(xiàn)運(yùn)行流量偏大較多，首先考慮減少水泵機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，減小系統(tǒng)流量，減小水泵機(jī)組總功率。7. 3.3根據(jù)高爐各部位冷卻水最小需要流量和系統(tǒng)冷卻水最小需要流量，確定系統(tǒng)工作點(diǎn)的流量和揚(yáng) 程。若現(xiàn)有水泵機(jī)組即使減少開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)，流量仍偏大較多，或運(yùn)行工況偏離高效區(qū)較多，可以考慮變閥優(yōu) 化運(yùn)行，減小系統(tǒng)流量，減小水泵機(jī)組總功率。7. 3.4根據(jù)高爐各部位冷卻水最小需要流量和系統(tǒng)冷卻水最小需要流量，確定系統(tǒng)工作點(diǎn)的流量和揚(yáng) 程。若現(xiàn)有水泵機(jī)組即使減少開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)，流量仍偏大較多，或運(yùn)行工況偏離高效區(qū)較多，可以考慮增設(shè)變 頻裝置，對(duì)水泵機(jī)組進(jìn)行變頻調(diào)

31、速(降速)，保證其在高效區(qū)運(yùn)行。7.3.5根據(jù)高爐各部位冷卻水最小需要流量和系統(tǒng)冷卻水最小需要流量，確定系統(tǒng)工作點(diǎn)的流量和揚(yáng) 程。若現(xiàn)有水泵機(jī)組即使減少開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)，流量仍偏大較多，或運(yùn)行工況偏離高效區(qū)較多，可以考慮重新選 用水泵機(jī)組,保證其在高效區(qū)運(yùn)行。7. 3. 6循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造方案需要對(duì)7. 3. 27. 3. 5多種可行方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，符合7. 2. 2條的要求，通常對(duì)冷卻水管路不做大的改動(dòng)。8高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能效果計(jì)算8. 1循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的總能耗包括循環(huán)水泵機(jī)組能耗和冷卻塔風(fēng)機(jī)能耗。應(yīng)用節(jié)能技術(shù)后的循環(huán)冷卻 水系統(tǒng)運(yùn)行功率按式(21)計(jì)算：p = p 1 P =

32、v 淌凡 I v Q'A' 總繼+雌電人-L 1000調(diào)，刀傳，刀妬+10007風(fēng)機(jī)巧傳巧機(jī)、 (21 )#T/CISA 065202011式中：P.&,PA，?順從分別為采取節(jié)能措施后系統(tǒng)總輸人電功率、系統(tǒng)所有水泵機(jī)組輸人電功率和 系統(tǒng)所有風(fēng)機(jī)機(jī)組輸人電功率，單位為千瓦(kW);p冷卻水密度，單位為千克每立方米(kg/m3);g重力加速度，單位為米每平方秒(m/s2);Qi采取節(jié)能措施后第i臺(tái)水泵運(yùn)行流量，單位為立方米每秒(m3/s);mQP)7風(fēng)機(jī)；，y傳j»聊j+-采取節(jié)能措施后第i臺(tái)水泵運(yùn)行揚(yáng)程，單位為米(m);-分別為采取節(jié)能措施后第i臺(tái)水泵運(yùn)行效率

33、、機(jī)組傳動(dòng)效率和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效 率；-采取節(jié)能措施后系統(tǒng)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，單位為臺(tái)；-采取節(jié)能措施后第j臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行通風(fēng)量，單位為立方米每秒(m3/s); -采取節(jié)能措施后第j臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行全壓，單位為帕(Pa);-分別為采取節(jié)能措施后第臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率、機(jī)組傳動(dòng)效率和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效 率；真一-采取節(jié)能措i后系統(tǒng)冷卻設(shè)備中魚(yú)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，單位為臺(tái)；-物理瓦轉(zhuǎn)換成千瓦的變換系數(shù)。n1000 如果某臺(tái)水泵機(jī)組電機(jī)或風(fēng)機(jī)機(jī)組電機(jī)采用變頻調(diào)速運(yùn)行，式中還需険以對(duì)應(yīng)變頻器效率。8. 2應(yīng)用節(jié)能技術(shù)前的循環(huán)卻水系統(tǒng)運(yùn)行功率按i(22)計(jì)算：熔 Qo/H。，1000卿 7傳，機(jī)£Po總=Po栗¥人+ Po

34、風(fēng)機(jī)電人SOjpQj1000加風(fēng)機(jī)巧Oft淨(jìng)機(jī);(22 )式中：Po總，P0栗電人，P0風(fēng)機(jī)電人-分別采取節(jié)能措施前系統(tǒng)總輸入電功率、系統(tǒng)所有水泵機(jī)組輸入電功率 y系統(tǒng)所有風(fēng)機(jī)機(jī)組輸人電功率，單位為f(kW);采卑節(jié)能措施前第i臺(tái)水泵運(yùn)行流量，筍位為立方米每秒(m3 'sh 來(lái)_節(jié)_措施前第i臺(tái)水泵運(yùn)行g(shù)程，4為米(m);分另M采取節(jié)能臺(tái)水泵運(yùn)行效率、機(jī)組傳動(dòng)效率和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 效率；采取節(jié)能措施前系統(tǒng)水栗運(yùn)行臺(tái)數(shù)，單位為臺(tái)；采取節(jié)能措施前第j臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行通風(fēng)量，單位為立方米每秒(m3/s); 采取節(jié)能措施前第j臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行全壓，單位為帕(Pa);分別為采取節(jié)能措施前第7臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率、機(jī)組

35、傳動(dòng)效率和電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 效率；采取節(jié)能措施前系統(tǒng)冷卻設(shè)備中風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，單位為臺(tái)。如果采用變頻調(diào)速運(yùn)行，式中還需除以變頻器效率。8.3系統(tǒng)采取節(jié)能措施后輸人電功率減小按式(23)計(jì)算：P總P0總一P總8.4系統(tǒng)采取節(jié)能措施后的節(jié)能率按式(24)計(jì)算：P=AP.fe 總QoiH()i70呆，平傳i，70機(jī);m0QojPojTo風(fēng)機(jī))，平傳j，7o機(jī)j(23 )(24 )附錄A (資料性附錄) 熱量傳遞計(jì)算熱傳導(dǎo)是指相互接觸的物體或者物體內(nèi)部存在溫度差時(shí)，熱量從高溫處傳到低溫處的過(guò)程。熱傳導(dǎo) 功率按式(A. 1)計(jì)算：(A. 1)式中：0!傳導(dǎo)熱流量，單位為瓦(W);k 導(dǎo)熱系數(shù)，單位為瓦每米攝氏度

36、W/(m °C)，負(fù)號(hào)表示熱量傳遞的方向與溫度升髙的方 向相反；傳熱面積，單位為平方米(m2);溫度梯度，單位為攝氏度每米(°C/m),dz為rr方向在微小距離dr范圍內(nèi)的溫度變化。熱對(duì)流換熱可分為強(qiáng)迫對(duì)流換熱和自然對(duì)流換熱。流體被加熱時(shí)，對(duì)流換熱的熱流量按式(A. 2)計(jì)(A.2 )(A.3 )=hA2 (tw一iff)流體被冷卻時(shí)，對(duì)流換熱的熱流量按式(A. 3)計(jì)算： 02=AA2(ifzw)式中：中2對(duì)流熱流量，單位為瓦(W);h 表面換熱系數(shù)，單位為瓦每平方米攝氏度W,'(m2 °C); A2流體與壁面的接觸面積，單位為平方米(m2);壁面的溫度

37、，單位為攝氏度(°C);流體的溫度，單位為攝氏度(°C)。物體熱輻射傳遞熱流量按式(A. 4)計(jì)算：(A.4 )式中：辦輻射熱流量，單位為瓦(W);e 實(shí)際物體的發(fā)射率，又稱(chēng)黑度，其值總小于1，與物體的種類(lèi)及表面狀態(tài)有關(guān); A3輻射表面積，單位為平方米(m2);a 斯忒藩-玻耳茲曼常量，其值為5. 67X10-8 W；(m2 K4)；T3黑體的熱力學(xué)溫度，單位為開(kāi)爾文(K)。附錄B（資料性附錄）冷卻水與冷卻壁傳熱系數(shù)的影響因素B. 1水垢厚度的影響當(dāng)冷卻水溫度為30 °C、冷卻水管內(nèi)徑為40 mm、外徑為50 mm、冷卻水流速為1. 5 m/s時(shí)，對(duì)于鑄鐵 冷卻壁

38、，冷卻水與冷卻壁的等效傳熱系數(shù)Awb隨水垢厚度的變化見(jiàn)表B. Io表B. 1鑄鐵冷卻壁冷卻水與冷卻壁的等效傳熱系數(shù)隨水垢厚度的變化字在冷卻水管內(nèi)表面與水的對(duì)流換熱熱相同條件下，對(duì)于銅冷壁，冷卻水通道由鉆孔形成，因阻和水垢熱阻。對(duì)于基本參數(shù)相同的銅冷卻壁，冷卻水與冷卻壁的等效熱察數(shù)Awb隨水垢厚度的變化 見(jiàn)表B.2。水垢厚度_00.000200.00025543.240.50. 00030.00052107. 401.00. 00060.00081301.012.00. 00120.0014736. 993.00. 00180. 0020514. 115.00. 00290. 0031320.

39、35 j表B. 2銅；壁冷卻水與冷卻壁的等效傳熱系數(shù)隨水垢厚度的變化鑄鐵冷卻壁、銅冷卻壁冷卻水與冷卻壁的等效傳熱系數(shù)Awh隨水垢厚度的變化曲線(xiàn)分別如圖B. 1和 圖B. 2所示。總體上，銅冷卻壁等效傳熱系數(shù)較鑄鐵冷卻壁大得多。水垢厚度增加，鑄鐵冷卻壁和銅冷卻壁冷卻 水與冷卻壁的等效傳熱系數(shù)均減小。鑄鐵冷卻壁等效傳熱系數(shù)隨水垢厚度的增加下降的幅度較平 緩，銅冷卻壁當(dāng)水垢厚度由0 mm增加到0. 5 mm時(shí)，等效傳熱系數(shù)急劇下降，隨后下降趨勢(shì)逐漸變得平 緩。T/CISA 065202000500050005003 2 2 1 172.E). AV 釤賬 e«賺S到 d?愈邶爺600050

40、0000.51235水垢厚度/mm水垢厚度/mm0040O 幻300200O)0O圖B.2銅冷卻壁圖B. 1鑄鐵冷卻壁B.2流速的影響對(duì)于鑄鐵冷卻壁，當(dāng)冷卻水溫度為30 °C、冷卻水管內(nèi)徑為40 mm、外徑為50 mm、冷卻水管內(nèi)壁沒(méi)有 水垢時(shí)，冷卻水與冷卻壁的等效傳熱系數(shù)/jwb隨流速的變化見(jiàn)表B. 3。表B. 3鑄鐵冷卻壁冷卻水與冷卻壁的等效傳熱系數(shù)隨流速的變化關(guān)系流速/m s_1RiRsAwb0.50. 000430. 00010. 00010. 00370.00433229. 341.00. 000250.00415239. 501.50. 000180. 00408243. 532.00. 000140.00404245. 752.50. 000120.00402247.173.00. 00010