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贵冶精矿预干燥循环水改造工程设计探究

来源:未知 编辑:admin 时间:2017-07-31
摘 要 :简要介绍了江铜贵溪冶炼厂精矿预干燥循环水系统的建设和投入使用情况,并对系统的相关改造情况进行了说明 ;阐述了设施配备和循环水应用控制原理,并对系统的设施维护及成本消耗情况进行了统计计算。分析了循环水系统改造过程中出现的问题,并提出了改进建议。
  
  关键词 :精矿 ;预干燥 ;循环水 ;应用 ;实践。
  
  1 引言。
  
  江铜贵溪冶炼厂(以下简称贵冶)精矿预干燥循环水系统,是贵冶节水减排工艺改造项目的重要组成部分。贵冶节水减排包括对现有水复用率低的车间增设循环水系统,改造原有循环水系统,增加全厂给水计量系统[1].2011 年 10 月至 2012 年 5月,经过近半年多的施工,贵冶预干燥循环水系统正式建成投入使用。长期以来,贵冶预干燥的净化水使用都集中在一系统精矿预干燥工序,并一直作为设备冷却水使用。应用于热风炉防焦器、加料机槽体及盖板、9# 下料斗,以及各类泵、风机等部位。
  
  由于这部分冷却水采取直排的形式,造成车间工业复水利用率多年来处于较低水平。废水处理以成本低工艺简单为上,达标排放和废水回用是目的[2].
  
  该系统的全面投入使用,提高了工厂复水利用率,有效减少了工序废水外排,在类似的节能减排工艺改进中,具有一定的参考和推广价值。
  
  2 基建情况。
  
  贵冶精矿预干燥工序采用的是气流干燥工艺,气流干燥器是比较成熟的干燥设备[3].可实现精矿干燥处理量 270t/h,满足闪速炉的用料需求。其循环水系统设计规模 250m3/h,布置于一系统配料仓北侧,场地标高 47.80m,建筑物(与熔炼和动力工序共用)占地面积 305m2.设计建设总成本332.00 万元。其中,建筑工程 82.44 万元,设备购置 115.05 万元,安装工程 134.50 万元。设计建设冷却水池 1 座,热水池 2 座,各类水泵 6 台,冷却风机 1 台。设计方案采用冷水集中使用,热水分系列返回的方式,实现预干燥生产工艺的用水循环。
  
  同时兼顾设备故障检修需要,保留了原净化水补充管路,确保特殊情况下净化水管路和循环水管路的互联互通(见图 1)。
  
贵冶预干燥循环水系统工艺流程简图
  
  2.1 冷水供应。
  
  冷水供应方面,项目选择在一系统配料仓北侧与熔炼、动力车间共用一个冷水池集中供水。根据设计用水需要,项目配置了一用一备两台水泵,作为冷水输送设备。冷水输送设计管路 φ250mm,输送水量 216m3/h,水压 0.3MP.管道通过桥架进入车间一系统区域后,与车间预埋管道对接,车间一系统用水区域原管道布置保持不变。
  
  具体设计配置为 :
  
  (1)冷水池 1 座 :按 20min 的循环水量计,需蓄水池有效容积约为 72m3,与熔炼、动力车间共用。
  
  (2)冷却塔 1 台 :型号 :GFNDP-250.性能参 数 :Q=250m3/h、τ=28 ℃、t1=42 ℃、t2=32 ℃。配用电机功率 :N=11kW.
  
  (3)冷水泵两台 :型号 :SLW150-400A 卧式离心泵。性能参数 :Q=180m3/h,H=44m.配用电机功率 :N=37kW.
  
  (4)纤维过滤器 1 台 :型号 :HQXG-800.性能参数 :φ800mm,Q=15m3/h.配用电机功率 :N=4.0kW.
  
  2.2 热水返回。
  
  热水返回方面,项目根据预干燥一、二系列区域分布情况,分别为两套系列的返回热水设计了集水池,并为每个热水池配置了一用一备两台热水泵。
  
  具体设计配置为 :
  
  (1)热水泵 4 台 :SLWR100-160 卧式离心泵。性能 :Q=90m3/h,H=32m.配用电机功率 :N=15kW.
  
  (2)热水池 2 座 :按单系列保持 15min 的循环水量计,需蓄水池有效容积约 27m3计算,并结合现场地势设计。
  
  ① 1# 热水池设计为 4.0×3.0×1.85m=22.2m3,加上底部抽水凹槽容积约 4m3,实际可蓄水约 26.2m3;② 2# 热水池设计为 4.0×3.5×1.70m=23.8m3,加上底部抽水凹槽容积约 3.5m3,实际可蓄水约27.3m3.
  
  3 系统控制。
  
  系统控制方面,贵冶预干燥循环水系统的操作控制已纳入预干燥 DCS 控制系统,并设计了独立的控制页面。可实现控制室集中开停,以及现场手动控制开停两种控制模式。同时,预干燥循环水系统增加了液位实时检测,具备“高液位开泵,低液位停泵”的自投控制功能。即 :
  
  (1) 当 1# 热 水 池 液 位 达 到 高 位(L=1.7m)时,1# 热水泵开泵 ;当 1# 热水池液位达到低位(L=0.0m)时,1# 热水泵停泵 ;(2)当 2# 热水池液位达到高位(L=1.75m)时,2# 热水泵开泵 ;当 2# 热水池液位达到低位(L=0.0m)时,2# 热水泵停泵。
  
  此外,冷水池也通过液位控制,具备同样的补水控制功能。贵冶也根据人员培训和标准化操作的需要,对泵阀开停、切换的操作流程进行了文件规范。
 4 成本消耗。
  
  4.1 电力消耗。
  
  (1)设计电耗(见表 1)。
  
预干燥循环水系统设计设备电耗统计表
  
  (2)电单耗。
  
  ①年电耗 (kWh) :1872×365=683280kWh ;②年循环水量(t):250×24×365=2190000t ;③考核电单价(元):0.51 元 /kWh ;④ 电 单 耗( 元 /t):683280÷2190000×0.51=0.159 元 /t.
  
  4.2 药剂消耗。
  
  (1)设计水耗 :贵冶预干燥循环水系统设计耗水量 250t/h.
  
  (2)设计水处理费用 :
  
  ①药剂费用(见表 2)。
  
备料循环水系统年水处理设计费用统计表
  
  ②水处理费用(元 /t):25600÷2190000=0.012 元 /t.
  
  5 存在问题及改进。
  
  5.1 管路结构改进。
  
  预干燥循环水设施中,走桥架部分的冷、热水管路分别采用的是 φ250mm 和 φ200mm 的普通A3 钢材质焊接管道。地下预埋的是 φ200mm 的PSP 材质管道。其中,普通焊接钢管在使用不到一年时间,开始发生腐蚀穿孔现象。后因漏水情况加剧,于 2013 年 10 月,对其进行了整体检修更换,原管道改进为更耐冲刷的螺旋式焊接管。
  
  5.2 操作页面改进。
  
  2013 年 5 月,结合精矿预干燥 DCS 控制系统的升级,车间对循环水系统操作页面也同步进行了改进。新的操作页面减少了不必要的管线绘图,更为简洁,操控调整和泵阀切换也更为方便,达到了设备一键开停和运行情况一目了然的操控管理目标(见图 2)。
  
预干燥循环水系统控制页面示意图
  
  此外,根据节能降耗的实际需求,建议在今后建设类似循环水系统时,一是可以根据热水温度情况连锁冷却风机,自动控制风机开停 ;二是冷、热水泵可以使用变频调速技术,使热水池进、出水达到平衡,既可节能,又可减少对气动阀等补水设备的资金投入。
  
  6 结束语。
  
  面对日益严峻的能源供应紧张,环保要求日益提高的现实,节能减排是缓解能源短缺的重要手段[5].通过近几年的使用摸索,目前贵冶预干燥循环水系统运行良好,节水效果明显。对循环水备用设备,车间也已经形成了半个月一切换的固定管理模式。
  
  2016 年,因天然气改造、循环水用水量减少,车间再次施工将 1#、2# 热水池底部用管道连接,实现了两个热水池的互联互通,从而实现了单台热水泵的热水返回输送模式,减少了设备开启频次,从而有效实现了降本增效,达到降耗和降低成本的目的[6].并通过工艺改造,使得贵冶预干燥工业复水利用率达到 97% 以上,超过了工业用水重复利用率≥ 95%的指标[7].减少净化水直排 5000 余 m3/d,为工厂的节水减排工艺改造提供了有力地支撑。
  
  参考文献:
  
  [1]贺武。贵溪冶炼厂节水减排与废水处理实践[J].铜业工程,2015(3):32-35.  
  [2]胡震嘉 .铅锌有色金属矿山废水处理 [J].世界有色金属 ,2016(6)下 :171-172.  
  [3]郭年详 .有色冶金化工过程原理及设备 [M].北京 : 冶金工业出版社 ,2008:338-339.  
  [4]白耀峰 ,史会卿 .现代仪器分析技术在水质分析化验中的应用研究[J].世界有色金属 ,2015(9):74-75.  
  [5]樊斌 .浇铸循环水冷却系统的应用 [J].铜业工程 ,2015(4):81-84.  
  [6]刘博文 .降本增效 , 加大电气节能力度 [J].铜业工程 ,2015(5):83-85.  
  [7]HJ558-2010 清洁生产标准铜冶炼行业 [S].


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