摘 要：为了解决转炉活动烟罩冷却循环水结垢并腐蚀管壁的问题，济钢第一炼钢厂安装了电场水处理器对烟罩水进行处理。使用证明，电场水处理器能有效阻垢、降垢、降腐蚀，可延长设备使用寿命，具有可靠性强、节水降耗、运行费用低的优点。
关键词：电场水处理器；水垢；转炉；活动烟罩；冷却循环水
中图分类号：TF341.1 文献标识码：B 文章编号：1004-4620(2002)05-0065-03 Applying Electric Field Water Treatment Equipment to Cooling
Water of Converter's Movable Pettcoat Pipe JIANG Yong-bo, JI Yuan-hui, LI Zhi-guang, LIU Shao-shun （Jinan Iron and Steel Group,Jinan 250101,China） Abstract：In order to solve the problem of scale formation of cooling circulating water in converter's movable pettcoat pipe and the corrosion of tube wall,the electric field water treatment equipment is installed to deal with the water in pettcoat pipe at the No.1 steel-making plant of Jigang.It has proved that the electric field water treatment equipment can anticlogging, descaling and corrosion inhibition effectively,extend the equipment's life,and has the advantage of strong dependability,saving on water,lower consuming and low running charge.
Key words：electric field water treatment equipment；scale；converter；movable pettcoat pipe；cooling circulating water 1 前言
济南钢铁集团总公司第一炼钢厂(简称济钢第一炼钢厂)3×25t转炉的年产量已达220万t，炉龄最高达9000炉，在2002年炉龄将要提高为15000炉。因而如何让设备来满足日益提高的工艺要求，便成了当前设备管理的主要工作。济钢第一炼钢厂转炉活动烟罩采用强制水冷方式，这是一种冷却效果较好的冷却方式，但是漏水事故频频发生，严重影响了正常的安全生产。25t转炉在采用溅渣护炉技术后，随着炉龄逐步提高，炉体设备越来越不稳定。炉体设备在长时间受热状态下主要表现出三个环节的不足，一是炉口水管漏水；二是烟罩冷却水结垢使围管堵死漏水；三是水封长时间受热变形漏水。其中第二方面的问题最为严重。活动烟罩冷却循环水为净水,这种烟罩循环水在高温使用中严重结垢并对管壁腐蚀,在炉龄逐步提高前提下不能与转炉其它设备同步维修,严重影响了生产连续进行。一般在冶炼3000炉左右时,活动烟罩就会因结垢腐蚀严重造成烟罩烧坏,被迫提前修理,造成生产无法顺利进行。
2 解决措施
方案一：软化水处理。即从方坯连铸结晶器软水系统，引出部分软水供活动烟罩闭路循环使用。此方案必须增加补水量，增设新的管路循环系统，并开启原备用冷却塔降温，增加两台大功率循环水泵提高循环水量。由于新增设管道须从循环水泵站穿越生产厂房，造成施工难度大，安全系数小，转炉停产时间长。预计设备及管路施工费用在60万左右，并且每日须补软水100t、运行能耗及管理费用大约为1500元/d，年费用约为54万元。
方案二：化学水处理。该方法是添加化学阻垢、缓蚀剂，来保持水质稳定。但一种好的化学稳定剂需要长时间的试验，而且它对操作工人定时定量添加化学药剂来保持水质稳定也提出更高的责任要求。加药设备的投入及运行费用也是一笔不小的开支。
方案三：电场水处理器。目前国内外有大量的电场水处理器，从理论上说是可行的。造成设备结垢主要原因是由于水中的金属离子(Ca2+，Mg2+)，在温度、压力变化后发生结垢现象。而水经过磁化处理后会有以下变化：(1) 水中产生的电荷可以使水及水中的杂质也带上电荷,产生电位,使其变成有极性的物质，改变了杂质原来的静电引力状态，有利于阻止水中钙、镁等离子杂质通过离子引力的结合产生结晶类水垢附着在管壁上，而是形成松软的结晶物，易于集聚和从水中沉淀析出，避免或减少了锅炉及容器管道的结垢。同时水被磁化时会产生氢离子，在管壁上形成对其有良好保护作用的氢离子被膜。(2) 能产生明显的电化学反应。(3)使水的酸碱度发生变化，pH值向碱性的方向约上升0.4～1.0。(4)使水的表面张力下降,水对固体物质的浸润角增大,浸润能力增强，蒸发速度提高。(5)使水对一些盐类的溶解度提高。(6) 磁化后的水改变了水中微生物、生物的生长环境。
综上所述，根据现场水质设备(冷却水含有氧化铁皮等杂质，设备冷却水必须连续处理，电磁场作用于整个水系统)情况，决定使用投资少、安装简单、运行费用低的高科技产品——C160型电场水处理器。2001年9月初济钢第一炼钢厂D2#转炉中修，安装使用了新的活动烟罩，决定先试用一台C160型电场水处理器，投资额为7.5万元。
3 场水处理器的工作原理
电场水处理器应用高频交变电场原理，在水中释放大量电磁波（120～200kHz），电磁波在水中产生原子核——母子（Nuclci）。当水加热时，通常沉淀在热表面上的沉淀物，即形成水垢的物质吸附在母子上，形成晶核，随水流冲走。这个电磁场作用于上下水流的整个系统，从而达到防止并瓦解水垢的作用。为了产生电流，必须形成与管道水流方向一致的电压，这是用一个高频率变压器来完成的。变压器通过安装在水管附近的铁酸盐线圈产生电磁场，任何导体、水和管道系统(如果它是一传导性的材料)形成平行变压器铁酸盐线圈的二级绕组。在水中，这种波可以使盐形成晶体的母子核，随着距离不断的增加，信号也将不断的衰竭。
电场水处理器必须在水系统中产生足够的晶核，保证形成稳定的晶体。由于所形成晶核的原子簇是易变并且不断地回到溶液中去，电场水处理器的技术能高效地产生很多晶核在饱和或不饱和溶液中，这一过程总是在整个管道系统中不断发生，并且逐渐成长，防止结垢。
在每个水系统中，都有水垢的形成和水垢的分解这一过程。当平衡朝结垢方向发展时，系统通常结垢；当平衡是朝溶解水垢方向发展，系统将抑制水垢的形成，表示如下：
电场水处理器在转炉烟罩冷却水上的应用
电场水处理器在转炉烟罩冷却水上的应用
电场水处理器简单地打破了溶液平衡，这有利于除去旧垢，因它提供大量的不饱和溶液可以溶解表面的旧垢，这一过程是在不断反复中进行的。它能溶解表面的旧垢并且形成稳定的晶体，用均相晶体代替非均相晶体。
从电磁学的观点来看，大多数水系统是敞开式的。电场水处理器能产生合理的电流，提供高频率的电磁场来源。图1显示出200KHz的电磁波，波长是1500m。图2、3分别是T1,T2的电场情况。
电场水处理器在转炉烟罩冷却水上的应用
图1 水处理器的电磁波
电场水处理器在转炉烟罩冷却水上的应用
图2 T1的电场
电场水处理器在转炉烟罩冷却水上的应用
图3 T2的电场
电场水处理器技术性能：(1)所产生电磁波所保护的直接距离可达到1500m，保护范围远。(2)运行费用较低，每小时耗电量1.2W。(3)使用寿命长，无备品备件，降低使用成本。(4)无安装费用，只需卡在管道上通电即可。(5)原理先进、技术含量高，可实现远程计算机对其进行监控。
电场水处理器所能达到效果如下：(1)有效防止新垢形成；(2)逐渐瓦解清除旧垢；(3)有效的杀菌、灭藻；(4)减少管道设备腐蚀，延长设备使用寿命。
4 安装及使用情况
根据使用技术规范及济钢第一炼钢厂系统现状，在D2#转炉活动烟罩冷却循环水管道上安装，如图4所示。
电场水处理器在转炉烟罩冷却水上的应用
图4 电场水处理器安装示意图
2001年11月初，由于济钢第一炼钢厂停产设备检修，D2#转炉已炼钢3000多炉，决定打开活动烟罩，检查使用情况如下：(1)活动烟罩大围管的进出水管道，有一薄层软垢；(2)密排管管道无结垢现象；其管壁没有发现腐蚀现象。
由于目前国家还没有制定和推行相应的电子除垢器的检测标准，因此使用的好坏不能用传统检测水质硬度的化学分析方法来检测，可以通过检测硬度变化的方式来判断使用效果，根据实际使用情况来判断是否有效。根据D2#转炉已炼钢3000多炉的情况判断，活动烟罩完全满足在炼钢10000多炉的情况下，不会因烟罩结垢造成损坏，达到同转炉同步检修的目的。
济钢第一炼钢厂在活动烟罩上使用电场水处理器后，满足了设备工艺要求，提高了设备作业率，为连续生产减少维护创造了必要条件，同时减少了设备投资及运行费用，为降低吨钢成本增加企业效益起到了积极作用。由于节水工作的需要，水处理技术正向深度和广度发展，考虑到节能降耗，增加社会效益，电场水处理器成功使用取得了非常满意的结果。电场水处理器作为新一代的高科技专利产品，在水中的阻垢、除旧垢、杀菌灭藻、防腐等方面效果明显，具有推广价值。与传统的化学水处理方法相比，使用电场水处理器成本可降低很多，而且无需维护，能持续稳定地运行，对环境没有任何污染，适合高浓度悬浮物的水中，可提高设备的使用寿命，保证设备的安全高效运行，具有节能、低耗、高效、实用的优点。 | 
