CN117051435A - 一种提高硅整流冷却效能的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高硅整流冷却效能的工艺方法，是属于湿法冶炼技术领域，包括如下步骤：S1.优化喷淋方式：S2.优化布水结构：S3.革新填料敷设方式：S4.升级冷却塔风机机组，其有益效果在于：硅整流循环系统实现了安全、稳定经济运行，为锌电解高效生产提供有力保障，提高了生产效率；选用高效能、低噪音的机组，消除了因设备噪声引发岗位设施设备的共振，为岗位职工创造良好的操作环境，降低岗位噪声对职工造成的身体伤害，提升职工的幸福感；可减少排水量，有效控制和降低循环冷却水所产生的各种危害，降低污水处理量，减少污水对环境的污染；简化了操作，降低了职工的劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于湿法冶炼技术领域，具体涉及一种提高硅整流冷却效能的工艺方法。
背景技术
硅整流是锌湿法冶炼中关键的设备，给锌电解槽提供直流电源，锌电解硅整流系统采用水冷却方式，其冷却效果直接决定锌电解能否稳定生产。由于硅整流循环供水系统冷却能力不足的问题和单一的循环供水工艺流程，再者外网供水流量、压力不稳定，都能够使硅整流冷却效能低下，引发硅整流高温报警，导致电解降电流生产，因此硅整流能否安全、可靠运行，直接关系到湿法炼锌行业生产目标的完成。
电解硅整流系统采用的水冷却方式，一般采用内循环和外循环，内循环用纯净水冷却设备，外循环用生产水冷却纯净水，设备内部的板式换热器其冷却效果是一定的，而外循环的生产水随时变化的，如何使外循环水的温度降下来成了关键的因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，解决了硅整流冷却风量低、补水不均和回水偏流的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种提高硅整流冷却效能的工艺方法，包括如下步骤：
S1.优化喷淋方式：根据逆流式冷却塔的大小和喷头的喷淋面积，计算得出喷头的安装数量和位置，要求喷头喷洒的水滴细小均匀，无明显的伞膜及中空现象；
S2.优化布水结构：布水主干、支线部分均采用无缝钢管制作，主干部分配置DN200、长为3800mm的管路四组，支线部分配置DN100管路八组，整个布水呈伞状交错配置，根据淋水面积喷头安装位置及数量；
S3.革新填料敷设方式：填料的选用满足其适应温度、化学稳定性、阻燃自熄性、氧指数、低温对折试验耐寒温度等性能指标，冷却塔填料用“宽-窄-窄-宽”五层的敷设方式，总计高度为1500mm,施工作业时，保持填料层面的平整和片型的完好，不能出现凹陷和倒伏现象，对填料层间、层面及组装块内残留碎片进行及时清理，对边角、柱周、塔周的不规则部位按实际边界条件正确裁切，要求盖严密，最大缝隙不超过20mm；
S4.升级冷却塔风机机组：
冷却塔电机采用变速电动机+减速箱+风叶的形式；
详细计算确定循环流量，依据《电动机能效等级》标准，选择技术参数和能效高的循环机组，循环流量从50m3/h增至100m3/h，供水压力从0.48MPa降至0.38MPa，循环量的增加主要是对吸水管路、机组基础、压水管路进行优化设计，其主要内容如下：
①机组吸水管路的设计：一般情况下，水泵吸水管的管径要大于水泵进水口的管径，吸水管与进水口采用偏心管连接，吸水管的设计水流速在管径<250mm时，1.2m/s；管径>250mm时，为1.6～2.0m/s，在安装吸水段的时候，不得存有气囊，且偏心异径管的水平段要朝上，水管的顶部标高要等于或略低于水泵进水口的顶部标高，另外吸水管路要尽可能避免采用焊接或法兰连接方式；
②机组基础设计：设备基础与中心线、管路部分与基础中心线必须一致，机组底座边缘与基础边缘的距离不应小于100mm，二次浇灌层的厚度为50mm,确保在安装机组时，有充足的空间加垫铁调整，在一次浇灌后，水泵基础的标高要低于标高20～30mm；
S6.构建新型硅整流循环水系统：确定热水设备出水压力值和生产水管线供给压力值两者之间的数值关系，增设冷水池与热水池之间相互调节的旁流平衡管路，使循环水二次降温，并确定其承载量标准，使冷却效能进一步提升，实现循环回水“零”排放，根据环境温度，构建循环系统，主要实施内容如下：
①当室外气温<22℃硅整流循环水系统采用小循环降温方式：在现用的循环系统中，增设DN50的生活供水管线；
②当室外气温≥22℃硅整流循环水系统采用大循环降温方式：硅整流回水，通过扬程为94m,流量为54m3/h的机组输送至生产水主管线，生产水供水压力正常为0.5MPa,流量为280m3/h,使热水通过全厂生产水主管网循环冷却，如此循环；
③在冷却塔和热水池之间增设DN150的旁路平衡管路，要求管路坡度不小于0.03‰，安装高度距离集水池上沿不低于300mm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
采用本工艺后，硅整流循环系统实现了安全、稳定经济运行，为锌电解高效生产提供有力保障，提高了生产效率；选用高效能、低噪音的机组，消除了因设备噪声引发岗位设施设备的共振，为岗位职工创造良好的操作环境，降低岗位噪声对职工造成的身体伤害，提升职工的幸福感；可减少排水量，有效控制和降低循环冷却水所产生的各种危害，降低污水处理量，减少污水对环境的污染；简化了操作，降低了职工的劳动强度。
附图说明
图1是本发明实施例中的小循环工艺流程图。
图2是本发明实施例中的大循环工艺流程图。
图3是本发明实施例中的旁流平衡管路示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1-3所示，本发明所述的一种提高硅整流冷却效能的工艺方法，包括如下步骤：
S1.优化喷淋方式：根据逆流式冷却塔的大小和喷头的喷淋面积，计算得出喷头的安装数量和位置，要求喷头喷洒的水滴细小均匀，无明显的伞膜及中空现象；若干个喷头组成逆流式冷却塔的喷淋装置，喷淋装置的整体喷淋效果要具备喷洒的水滴细小均匀，无明显的伞膜及中空现象，喷洒半径由近及远(沿径向)呈递减分布、组合均布系数小、工作水头适应性强、不易堵塞，具有良好的工作特性和对水质变化的适应性，喷头用收缩管嘴流出，便于根据喷头的水量、水压、喷嘴间距合理配置，又可降低喷嘴出水口的阻力，喷头的流量系数较大，在水压较低时，也能喷溅均匀，其不均匀系数较小。易清洗，整体稳固耐用等构造特点行条件下能承受长期脉动水荷载；
S2.优化布水结构：布水主干、支线部分均采用无缝钢管制作，主干部分配置DN200、长为3800mm的管路四组，支线部分配置DN100管路八组，整个布水呈伞状交错配置，根据淋水面积喷头安装位置及数量；淋水面积为40.69m2,喷头淋水面积0.68m2，分布喷头60个，花式喷淋，落水压力降低，减少对填料的冲击，实现布水均匀；
S3.革新填料敷设方式：填料的选用满足其适应温度、化学稳定性、阻燃自熄性、氧指数、低温对折试验耐寒温度等性能指标，冷却塔填料用“宽-窄-窄-宽”五层的敷设方式，总计高度为1500mm,施工作业时，保持填料层面的平整和片型的完好，不能出现凹陷和倒伏现象，对填料层间、层面及组装块内残留碎片进行及时清理，对边角、柱周、塔周的不规则部位按实际边界条件正确裁切，要求盖严密，最大缝隙不超过20mm，解决填料回水偏流问题；
S4.升级冷却塔风机机组：
冷却塔电机采用变速电动机+减速箱+风叶的形式，采用该结构使冷却塔低噪音，在湿热环境中的正常工作，机组高效节能、防水防潮。杜绝了汽水通过电机轴端渗入电机内部，致使冷却塔电机频繁烧毁的现象；
详细计算确定循环流量，依据《电动机能效等级》标准，选择技术参数和能效高的循环机组，循环流量从50m3/h增至100m3/h，供水压力从0.48MPa降至0.38MPa，循环量的增加主要是对吸水管路、机组基础、压水管路进行优化设计，其主要内容如下：
①机组吸水管路的设计：一般情况下，水泵吸水管的管径要大于水泵进水口的管径，吸水管与进水口采用偏心管连接，吸水管的设计水流速在管径<250mm时，1.2m/s；管径>250mm时，为1.6～2.0m/s，在安装吸水段的时候，不得存有气囊，且偏心异径管的水平段要朝上，水管的顶部标高要等于或略低于水泵进水口的顶部标高，另外吸水管路要尽可能避免采用焊接或法兰连接方式，以免因橡皮垫老化而出现漏气等现象；
②机组基础设计：设备基础与中心线、管路部分与基础中心线必须一致，机组底座边缘与基础边缘的距离不应小于100mm，二次浇灌层的厚度为50mm,确保在安装机组时，有充足的空间加垫铁调整，在一次浇灌后，水泵基础的标高要低于标高20～30mm；
完成后，使设备循环流量增加，降低压力，机组采用电机直联结构，机械密封性能，结构紧凑，振动小，噪音低，运行可靠，节约设备运行管理费50％-70％，实现了综合效能提升。
S6.构建新型硅整流循环水系统：确定热水设备出水压力值和生产水管线供给压力值两者之间的数值关系，增设冷水池与热水池之间相互调节的旁流平衡管路，使循环水二次降温，并确定其承载量标准，使冷却效能进一步提升，实现循环回水“零”排放，根据环境温度，构建循环系统，主要实施内容如下：
如图1所示：(图中S1：生产水主管线、S2：生活水主管线)①当室外气温<22℃硅整流循环水系统采用小循环降温方式：在现用的循环系统中，增设DN50的生活供水管线；解决因生产水压力、流量不足导致硅整流不稳定的问题。具体流程为：生产水支线输送给硅整流循环水泵房冷却塔集水池，由循环冷水泵输送给硅整流设备，经冷却换热后，自流回循环泵房200m3的热水池，再由循环热水泵输送给冷却塔进行热交换，利用风机强行制冷，生成冷却水，如此循环。若出现生产水流量、压力不足时，利用生活水管线补水，解决因生产水供给不足影响生产的问题。
如图2所示：(图中S1：生产水主管线、S2：生活水主管线)②当室外气温≥22℃硅整流循环水系统采用大循环降温方式：大循环解决了回水的溢流的问题，可节约新水量650m3/d，实现循环回水“零”排放，降低污水处理量，达到节能减排的良好效果。硅整流回水，通过扬程为94m,流量为54m3/h的机组输送至生产水主管线，生产水供水压力正常为0.5MPa,流量为280m3/h,使热水通过全厂生产水主管网循环冷却，如此循环；解决了夏季硅整流供水温度大于28℃的问题。同时大循环生产水管网“S1-硅整流-S1”工艺，通过备用设备的不断调试、管线压力的试验，收集对比压力、流量数据，确立技术关键点，获取热水设备出水压力值和生产水主管线供给压力值两者之间的数值关系，取得当满足P出＝1.6P生条件时，大循环系统方能平稳运行。并在实践生产中加以应用，指导生产生产高效运行
如图3所示：(图中S1：生产水主管线、S2：生活水主管线)③在冷却塔和热水池之间增设DN150的旁路平衡管路，要求管路坡度不小于0.03‰，安装高度距离集水池上沿不低于300mm。将集水池部分循环水通过平衡管线自流入热水池，以降低热水的初始温度，解决冷却塔集水池“一边溢流，一边补水的问题”，解决集水池、热水池循环量平衡问题，使循环回水实现二次降温；大循环热水泵前段和热水池之间加装DN32旁通管路，解决热水池循环水量不足的问题。
技术指标及效果
①储水池135m3，冷却风量较前提高了2.9倍，热交换面积较前提高了5.35倍；
②循环水量较前提高了50％，实现硅整流冷却循环水供水温度＜28℃；
③创新开发硅整流循环水系统流程，实现循环水补水温度≤19℃，循环水冷却效能提升40％。
④创新构建新型硅整流循环水系统，使硅整流循环水系统达到“双系统”循环，确立热水设备出水压力值和生产水主管线供给压力值两者之间的数值关系，实现循环热水“零”排放，一天节约新水约650m3。
经济效益
采用本工艺后通过构建新型硅整循环系统和设备升级优化，选用变速机组，节约电能2.53万元。
22*24*120*0.4＝2.53万元/年(运行时间按30天/月，一年按4个月算，电费按0.4元/KW.h)。
实现循环回水“零”排放，一天节约新水约650m3，直接经济效益达40.95万元/年。
650*210*3＝40.95万元(补水时间按30天/月，一年按7个月算，水费按3元/m3)
减少了由于硅整流温度过高，被迫降电流限产，所造成的产品损失，约123.675万元。
24250*51＝123.675万元(年节约51吨，锌价24250元/t)。
采用本工艺后，硅整流循环系统实现了安全、稳定经济运行，为锌电解高效生产提供有力保障，提高了生产效率；选用高效能、低噪音的机组，消除了因设备噪声引发岗位设施设备的共振，为岗位职工创造良好的操作环境，降低岗位噪声对职工造成的身体伤害，提升职工的幸福感；可减少排水量，有效控制和降低循环冷却水所产生的各种危害，降低污水处理量，减少污水对环境的污染；简化了操作，降低了职工的劳动强度。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理。
Claims (1)
1.一种提高硅整流冷却效能的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.优化喷淋方式：根据逆流式冷却塔的大小和喷头的喷淋面积，计算得出喷头的安装数量和位置，要求喷头喷洒的水滴细小均匀，无明显的伞膜及中空现象；
S2.优化布水结构：布水主干、支线部分均采用无缝钢管制作，主干部分配置DN200、长为3800mm的管路四组，支线部分配置DN100管路八组，整个布水呈伞状交错配置，根据淋水面积喷头安装位置及数量；
S3.革新填料敷设方式：填料的选用满足其适应温度、化学稳定性、阻燃自熄性、氧指数、低温对折试验耐寒温度等性能指标，冷却塔填料用“宽-窄-窄-宽”五层的敷设方式，总计高度为1500mm,施工作业时，保持填料层面的平整和片型的完好，不能出现凹陷和倒伏现象，对填料层间、层面及组装块内残留碎片进行及时清理，对边角、柱周、塔周的不规则部位按实际边界条件正确裁切，要求盖严密，最大缝隙不超过20mm；
S4.升级冷却塔风机机组：
冷却塔电机采用变速电动机+减速箱+风叶的形式；
详细计算确定循环流量，依据《电动机能效等级》标准，选择技术参数和能效高的循环机组，循环流量从50m3/h增至100m3/h，供水压力从0.48MPa降至0.38MPa，循环量的增加主要是对吸水管路、机组基础、压水管路进行优化设计，其主要内容如下：
①机组吸水管路的设计：一般情况下，水泵吸水管的管径要大于水泵进水口的管径，吸水管与进水口采用偏心管连接，吸水管的设计水流速在管径<250mm时，1.2m/s；管径>250mm时，为1.6～2.0m/s，在安装吸水段的时候，不得存有气囊，且偏心异径管的水平段要朝上，水管的顶部标高要等于或略低于水泵进水口的顶部标高，另外吸水管路要尽可能避免采用焊接或法兰连接方式；
②机组基础设计：设备基础与中心线、管路部分与基础中心线必须一致，机组底座边缘与基础边缘的距离不应小于100mm，二次浇灌层的厚度为50mm,确保在安装机组时，有充足的空间加垫铁调整，在一次浇灌后，水泵基础的标高要低于标高20～30mm；
S6.构建新型硅整流循环水系统：确定热水设备出水压力值和生产水管线供给压力值两者之间的数值关系，增设冷水池与热水池之间相互调节的旁流平衡管路，使循环水二次降温，并确定其承载量标准，使冷却效能进一步提升，实现循环回水“零”排放，根据环境温度，构建循环系统，主要实施内容如下：
①当室外气温<22℃硅整流循环水系统采用小循环降温方式：在现用的循环系统中，增设DN50的生活供水管线；
②当室外气温≥22℃硅整流循环水系统采用大循环降温方式：硅整流回水，通过扬程为94m,流量为54m3/h的机组输送至生产水主管线，生产水供水压力正常为0.5MPa,流量为280m3/h,使热水通过全厂生产水主管网循环冷却，如此循环；
③在冷却塔和热水池之间增设DN150的旁路平衡管路，要求管路坡度不小于0.03‰，安装高度距离集水池上沿不低于300mm。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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