水冷卻系統

水冷卻系統是指以水為冷卻介質，根據冷卻水的散熱方式不同又分為蒸髮式水冷卻、對流式水冷卻。而對流式又可分為自然對流式和強制循環式。在冶煉生產中陽極爐圓盤澆鑄機冷卻水用量特別大，使用後的廢水不僅被熱污染同時還含有銅顆粒和其它氧化物如果直接外排，不但嚴重浪費水資源，而且會增加工廠總排的污染治理壓力。針對這一問題，陽極爐圓盤澆鑄採用循環水系統最大限度地提高水的利用率，同時減少污染。

基本介紹

• 中文名：水冷卻系統
• 外文名：Water cooling system
• 介質：水
• 散熱方式：蒸髮式水冷卻，對流式水冷卻
• 對流式：自然對流式和強制循環式
• 學科：冶金工程

簡介

隨著生產力的發展人們在享受科技成果的同時，也在不斷感嘆生存的環境大不如前，很多資源也在被過度利用，特別是水資源，生產、生活都離不開它。如今，隨著“低碳生活”概念的提出，各領域都在思考如何節能減排。在冶煉生產中陽極爐圓盤澆鑄機冷卻水用量特別大，使用後的廢水不僅被熱污染同時還含有銅顆粒和其它氧化物如果直接外排，不但嚴重浪費水資源，而且會增加工廠總排的污染治理壓力。針對這一問題，陽極爐圓盤澆鑄採用循環水系統最大限度地提高水的利用率，同時減少污染。

澆鑄循環水冷卻系統簡述

澆鑄循環水系統工藝流程如下：

1.圓盤澆鑄機冷卻回水（包括噴淋回水、水槽回水）通過暗渠B1000×1800 自流至污水池沉澱。沉澱後的上清液通過180kW 的300BPFZ-BD3 型無密封自控自吸泵（污水泵）送至三台GFNDP-600型冷卻塔冷卻，冷卻後流入冷水池供圓盤澆鑄系統循環使用。由於循環回水不僅被熱污染還含有銅顆粒和其它氧化物，因此在循環回水進入冷水池之前，先經過污水泵出水管道上設定的三台GZG400-10型鋼製自清洗過濾器對循環回水進行過濾，過濾後的循環回水再進入冷卻塔。冷卻塔和自清洗過濾器分別設定有D426×6 旁通管路，用於過濾器檢修時臨時通水。

2.澆鑄機噴淋冷卻水由冷水池南面設定的BP0150-570 型單級雙吸中開蝸殼式離心泵（噴淋泵）將冷水池內水加壓，經一根D529×10 給水管路供澆鑄機噴淋冷卻用水。單台水泵功率為200kW，最大給水量為620m3/h。單台澆鑄機噴淋所需冷卻水量為550m3/h，供水壓力為0.8MPa，冷卻回水水量為500 m3/h，冷卻回水無壓。

3.澆鑄機冷卻水槽冷卻水量340m3/h，由冷水池南面設定的BP0150-280型單級雙吸中開蝸殼式離心泵水泵（水槽給水泵）將冷水池內水加壓，經一根D426×6 鋼管供給澆鑄機冷卻水槽用水。單台水泵功率為37kW，最大給水量為609m3/h。單台澆鑄機冷卻水槽所需冷卻水量為340m3/h，供水壓力為0.2MPa，冷卻回水310m3/h，冷卻回水無壓。

4.冷水池長25m、寬10m、高3m，位於污水池北面馬路另一側，封閉式建築，頂部留有觀察孔。上方安裝有三台冷卻塔，冷卻後的循環水回流至冷水池儲存備用。考慮暴雨和其它原因導致循環水系統內的水量不斷增加，冷水池設有溢流孔，當液位超過溢流孔時冷水自動排至污水池。同時污水池水位不斷上漲可能會導致圓盤電機和自吸泵被淹沒，因此在污水池設定了3 台外排污水泵，啟動外排污水泵可直接將污水排至工廠總排處理站。

5.冷卻水循環過程中，有蒸發、滲漏等損失。因此在冷水池西側設定有廠區回用水給水管、東側設定有廠區生產用水給水管，由電動閥根據冷水池水位自動給水。當冷水池水位下降設定水位以下時，廠區回用水給水閥自動打開給水，閥門開度由1%逐漸加大至全開。如果廠區回用水給水閥已經全開補水量還是不夠，冷水池水位仍舊低於設定水位。廠區生產給水閥自動打開增加給水，閥門開度由1%逐漸加大至全開。

設備現場操作

1.污水泵（ 無密封自控自吸泵180kW，300BPFZ-BD3）

現場每台泵有選擇開關控制泵的三種操作方式：“集中”“切”“機側”。選擇“集中”由爐後控制室遠程控制。選擇“機側”可通過操作盤面上每台泵“運行” 和“停止”開關控制單台泵的開停。選擇“切”進入檢修狀態。

2.噴淋泵（離心泵200kW，BP0150-570）

現場每台泵有選擇開關控制泵的三種操作方式：“集中”“切”“機側”。選擇“集中”由爐後控制室遠程操作。選擇“機側”可通過操作盤面上每台泵“運行”和“停止”開關控制單台泵的開停。選擇“切”進入檢修狀態。

3.水槽給水泵（離心泵37kW，BP0150-280）

現場每台泵有選擇開關控制泵的三種操作方式：“集中”“切”“機側”。選擇“集中”由爐後控制室遠程操作。選擇“機側”可通過操作盤面上每台泵“運行” 和“停止”開關控制單台泵的開停。選擇“切”進入檢修狀態。

4.冷卻塔風機（30kW）

現場每台冷卻塔風機有選擇開關控制風機的三種操作方式：“集中”“切”“機側”。選擇“集中”由爐後控制室遠程操作。選擇“機側”可通過操作盤面上每颱風機“運行” 和“停止”開關控制單颱風機的開停。選擇“切”進入檢修狀態。現場通過“運行” 和“停止”指示燈、電流表、監控風機的運行狀態。

系統集中控制

污水池水位的控制

3 台污水泵“自動”狀態下有3 種啟動順序可以切換。生產時把因檢修或其它原因不正常投入使用的泵排列在最後，否則到達設定水位時泵不能啟動將無法正常排水。

澆鑄開始前，在爐後DCS 上選擇正確的污水泵啟動順序後，將每台污水泵選擇到“投入”狀態，系統會根據水位自動控制污水泵的開停。注意：“投入”操作必須按照選擇好的順序逐台進行，因為排在序列前面的泵不選擇“投入”，排列在序列後面的泵選擇了“投入”即使到達設定水位時還是不會自動啟動。系統通過超音波物位計檢測到污水池的水位信號，在爐前、爐後DCS 上都有顯示。同時系統將根據預先設定的水位自動控制污水泵的開停。污水池水位分4 個控制點：超低水位、偏低水位、偏高水位、超高水位。

水位上升至“偏低水位”時：處於“自動”狀態的污水泵自動啟動。水位上升至“偏高水位”時：處於“一級備投”狀態的污水泵自動啟動。水位上升至“超高水位”時：“處於“二級備投”狀態的污水泵自動啟動。如果水位繼續上升超過2.6m 時，應急的外排污水泵會自動啟動，向外排出污水池內過量的水。外排泵排水至2.4m 時停止外排。應急的外排污水泵由獨立的水位檢測系統控制不受主系統的影響。

水位由“超高水位”下降至“高水位”時，處於“二級備投”狀態的污水泵自動停止。水位下降至“偏低水位”時，處於“一級備投”狀態的污水泵自動停止。水位下降至“超低水位”時處於“自動”狀態的污水泵自動停止，三台泵全部停止運行。

爐前DCS 可監視各台泵“運行”“停止”信號、電流、轉速、流量、出口閥門開閉信號。以及污水池水位狀態和液位顯示。

冷水池水位控制

系統通過超音波物位計檢測到污水池的水位信號，在爐前、爐後DCS 上都有顯示，同時根據爐前DCS 預先設定的水位（3.5m）控制補水閥的開停。在冷水池西側設定有廠區回用水給水管、東側設定有廠區生產用水給水管，由電動閥根據冷水池水位自動給水。當冷水池水位下降設定水位以下時，廠區回用水給水閥自動打開給水，閥門開度由1% 逐漸加大至全開。如果廠區回用水給水閥已經全開補水量還是不夠，冷水池水位仍舊低於設定水位。廠區生產給水閥自動打開增加給水，閥門開度由1% 逐漸加大至全開。如果電動閥門故障還可以通過打開旁通閥人工“手動”補水。水位下降至爐後DCS 設定的“超低水位”（3m）時，處於運行狀態的噴淋泵和水槽冷卻水泵全部自動保護停車，“手動”也不能啟動。只有通過補水，讓水位超過設定的“超低水位”（3m）後才能啟動噴淋泵和水槽給水泵。當冷水池水位過高達到滿水水位時，通過溢流管道流回污水池。

單體設備的集中控制

正常生產時，噴淋泵和水槽給水泵都應處在“集中”狀態下，由爐後DCS 通過點擊“啟動” 和“停止”按鈕開停泵。噴淋泵和水槽給水泵與冷水池水位和污水泵的“投入”信號聯鎖。冷水池水位降至“超低水位”時噴淋泵和水槽給水泵聯鎖保護停機。至少一台污水泵選擇至“投入”狀態才能“集中”啟動噴淋泵和水槽給水泵。

冷卻塔風機“集中”狀態下的冷卻塔風機與污水泵聯鎖，並設定有“冬季模式”和“夏季模式”兩種狀態供選擇。“夏季模式”下只要有任意一台污水泵啟動，處於“集中”狀態下的冷卻塔風機都會連鎖啟動，三台污水泵全部停止冷卻塔風機才會聯鎖停止。“冬季模式”下風機不自動啟動。

爐前DCS 監控

爐前DCS 主要控制冷水池東西兩側的自動補水閥，正常情況下可根據設定水位自動控制。但爐前操作人員必須監視冷水池和污水池水位。同時爐前DCS 還要監視各台水泵、風機的“運行”“停止”和電流、轉速信號，以及循環水系統各點的壓力、流量、溫度參數。

過濾器（GZG400-10）

現場每台過濾器有選擇開關控制攪拌機和排污閥的的三種操作方式：“自動”“切”“手動”。“自動”狀態下過濾器會根據出入口壓差和設定的間隔時間自動控制過濾器攪拌機和排污閥的“運行”和“停止”。“手動”狀態下可通過操作盤面上攪拌機和排污閥“運行” 和“停止”開關在機側控制單台過濾器的攪拌機和排污閥“運行”和“停止”。選擇“切”進入檢修狀態。

總結

循環水系統將圓盤澆鑄機產出的廢水經沉澱、過濾、再採用機械通風方式冷卻後進入冷水池。然後根據澆鑄機噴淋和冷卻水槽對供水壓力的不同要求通過兩個相對獨立供水系統採用分壓供給圓盤澆鑄機循環使用。通過此項技術的使用水循環利用率達到98%~99%，超過了國家復水利用率97.5% 的最新高標準，達到了節水減排的目標 。