原兵燕 王慶豐 劉宏祿 寧小鋒

(安陽鋼鐵集團(tuán)股份有限公司 河南安陽455004)

大型高爐爐渣系統(tǒng)溢流渣的防治及水資源再利用

原兵燕①王慶豐 劉宏祿 寧小鋒

(安陽鋼鐵集團(tuán)股份有限公司 河南安陽455004)

安鋼現(xiàn)有2000級以上大型高爐3座，高爐爐渣處理系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中，有些指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計要求且存在一些不足,特別是轉(zhuǎn)鼓渣水溢流造成熱水池、冷卻塔積渣、泡沫渣大量外溢及每小時近200m3/h循環(huán)水外排，造成生產(chǎn)受到制約，附近河道污染及大量水資源的流失。針對上述情況，就相關(guān)改造情況進(jìn)行了闡述。

泡沫渣 污染 防治 回收水 再利用

1 前言

安鋼煉鐵廠現(xiàn)有2000級以上大型高爐3座，1、2號高爐為熱式INBA法爐渣粒化裝置，由PW公司設(shè)計制造的，3號高爐工程爐渣處理系統(tǒng)采用中冶賽迪設(shè)計院設(shè)計的節(jié)能環(huán)保轉(zhuǎn)鼓水渣工藝，每套CISDI節(jié)能環(huán)保轉(zhuǎn)鼓水渣系統(tǒng)主要由爐渣?；?、蒸汽高空排放、水渣過濾、射出成排列的高壓水水柱射程之外，沒有進(jìn)行切水渣運(yùn)輸與貯存、水循環(huán)系統(tǒng)及電氣控制組成。其工藝流程(圖1)。

高爐熔渣在主鐵溝中與鐵水分離后進(jìn)入熔渣溝，至渣溝末端被沖制箱噴出的高速水流水淬粒化，渣水混合物匯集到水渣槽，再經(jīng)水渣槽下部裝置、水渣分配器、緩沖槽進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓過濾器進(jìn)行渣水分離，脫水后的水渣跌落到排出膠帶運(yùn)輸機(jī)上，經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)站、轉(zhuǎn)運(yùn)膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至成品槽，貯存一段時間后，汽車外運(yùn)；濾出水進(jìn)入集水槽，經(jīng)排水溝流入熱水池，再用粒化水回水泵將其打入冷卻塔，冷卻后的水通過粒化水供水泵送至水渣沖制點(diǎn)，循環(huán)使用；集水槽底部細(xì)渣通過底流泵打入水渣槽，循環(huán)過濾；沖制水渣時產(chǎn)生的大量有害蒸汽及渣水分離產(chǎn)生的殘余蒸汽通過水渣槽上部排汽筒集中高空排放，部分蒸汽在上升過程中遇冷冷凝，冷凝水沿排汽筒筒壁回流入水渣槽。

爐渣處理設(shè)備技術(shù)復(fù)雜，機(jī)械、電氣、管網(wǎng)、自動化儀表及計算機(jī)等多專業(yè)交叉，綜合性強(qiáng)，與生產(chǎn)聯(lián)系密切，故要求可靠性較高。由于設(shè)計及施工等諸多方面的因素，實(shí)際運(yùn)行過程中，有很多指標(biāo)達(dá)不到要求，特別是水渣轉(zhuǎn)鼓渣水及泡沫渣的大量外溢及每小時近200m3/h循環(huán)水外排，造成生產(chǎn)受到制約、附近河道污染及大量水資源的流失。有效解決河道染污及控制水資源的流失是目前急待解決的問題。

圖1 安鋼高爐水沖渣渣處理系統(tǒng)工藝流程

2 泡沫渣的產(chǎn)生的原因及對策

1)水渣處理系統(tǒng)在進(jìn)行渣處理過程中，若泡沫渣產(chǎn)生的量超過了渣總量的5%，將對生產(chǎn)及環(huán)境直接造成嚴(yán)重的后果：大部分泡沫渣由導(dǎo)出管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，由于泡沫渣中含有大量的水份，而泡沫渣在轉(zhuǎn)鼓中不能很好的進(jìn)行水、渣脫離而直接進(jìn)入運(yùn)行皮帶，致使轉(zhuǎn)鼓及皮帶超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而速度減慢，隨著渣量的增多最終導(dǎo)致淤渣嚴(yán)重，轉(zhuǎn)鼓、皮帶超過額定負(fù)載而停機(jī)，嚴(yán)重制約了高爐的正常生產(chǎn)；另外部分渣水混合物由溢流口進(jìn)入熱水池，一部分沉淀池底，一部分由回水泵進(jìn)行冷卻塔，另一部分由熱水池的排出口直接排入周邊河道，造成河道的污染。

2)泡沫渣的產(chǎn)生主要是在粒化池塔,產(chǎn)生的主要原因有三方面：一是進(jìn)入?；卦髁客蝗辉黾映^額定值，安裝在熱渣溝下方終端處的?；鲊娚涑龀膳帕械母邏核鶎t渣流進(jìn)行切割冷卻不充分；二是進(jìn)入?；卦魉俣瓤?，落入?；丶t渣拋射流線落在?；瘒姼罾鋮s直接跌落?；?；三是?；{(diào)節(jié)門高度過高，導(dǎo)致爐渣和冷卻水未能充分融合直接通過導(dǎo)渣管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓。

3)針對以上原因，經(jīng)過反復(fù)研究、論證，決定從以下三個途徑著手解決泡沫渣的產(chǎn)生。首先對沖渣箱噴嘴的角度及壓力進(jìn)行調(diào)整，通過沖渣箱及?；馨惭b法蘭中的長方形孔和給料管處的松套法蘭來調(diào)節(jié)噴嘴的角度，使之射程在渣流最快速度時落入?；丶t渣拋射流線之外，然后通過水力計算，將噴嘴排孔封堵一部分使之壓力能夠?qū)t渣流進(jìn)行充分切充分割。從而解決了上述泡沫渣產(chǎn)生的前兩個原因; 其次，嚴(yán)格控制?；{(diào)節(jié)站口度在100mm～200mm之間使?fàn)t渣和冷卻水充分融合后自由狀態(tài)下由調(diào)節(jié)門及調(diào)節(jié)門上方出口兩個途徑進(jìn)入導(dǎo)渣管再進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，從而?；恼Ｐ纬桑畲笙薅鹊販p少了泡沫渣及渣水溢流;第三，在熱水池上方靠渣漿泵吸入口較遠(yuǎn)側(cè)均勻鋪設(shè)三根φ89、壓力為0.5MPa～0.8MPa的沉渣攪拌管，以防止沉的大量沉積影響高爐生產(chǎn)。

4)在生產(chǎn)過程中，由于理論及實(shí)際方面的差異，泡沫渣的產(chǎn)生不可能完全消除，泡沫渣產(chǎn)生的總量不超過了渣量的2%，完全符合工藝要求。但這符合工藝要求泡沫渣的產(chǎn)生對生產(chǎn)雖然沒有影響，但對環(huán)境卻能造成一定污染，為此，通過考慮，在溢流槽進(jìn)入集水池之前，增設(shè)了過濾裝置，使進(jìn)入回收池的水不再帶有泡沫渣，而存入溢流槽的泡沫渣定期派人進(jìn)行清理送到渣堆廠，既增加了經(jīng)濟(jì)效益又消除了環(huán)境污染。

圖2 水沖渣?；Y(jié)構(gòu)示意圖

3 水沖渣水系統(tǒng)的改造及回收水的再利用

1)表1為安鋼2000m3級高爐爐渣處理系統(tǒng)部分技術(shù)參數(shù)。

表1 安鋼2000m3級高爐爐渣處理系統(tǒng)部分技術(shù)參數(shù)

由以上參數(shù)可以算出主要耗能指標(biāo)水每天正常運(yùn)行狀態(tài)下的理論耗水量為：

Qmin=(①×③×⑦+⑤×⑧) =(5060×0.3×0.14)+(6×0.07)(5060×0.3) =212.52+637.56 =850.08t

Qmax=(5500×0.3×0.16)+(8×0.07)(5500×0.3) =264+924 =1188t

由以上數(shù)據(jù)再乘以5%的正常損耗，每座高爐兩套水渣系統(tǒng)每天總用水量應(yīng)該在890t～1250t之間。

以上數(shù)據(jù)和渣處理系統(tǒng)改造為內(nèi)部閉路循環(huán)后實(shí)際每天用水量1200t～1450t相差不大。改造成功，且經(jīng)濟(jì)效益顯著，單用水一項(xiàng)每年就能節(jié)約近8×105t。

改造前渣處理系統(tǒng)每日用水總量約在3100m3左右，幾乎是設(shè)計要求的3倍，而遇到非正常情況用水量會更大。這對于水資源日益緊缺的今天來說的確是個巨大的浪費(fèi)。鑒于以上情況，通過分析、計算及目前現(xiàn)場實(shí)際情況，在不影響生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，我們對水循環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

2)水沖渣系統(tǒng)轉(zhuǎn)鼓基坑渣漿泵傳動軸冷卻水及軸封漏水每天近700m3左右流入集水池，再由排水泵直接排入污水管網(wǎng)，在原有基礎(chǔ)上，將排水泵出口增設(shè)管道進(jìn)入熱水池，既實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部循環(huán)，又降低了熱水池的環(huán)境溫度；另一方面，補(bǔ)充水附置?；鲊娚渌赏獠咳∷挠苫厥粘鼗厥毡醚a(bǔ)水，杜絕了回收池每小時近50m3/h溢流水排，單這項(xiàng)每天節(jié)水高達(dá)1200m3左右。

3)通過上述兩方面的改造，每天每座高爐水沖渣系統(tǒng)實(shí)際日用水量將能節(jié)約近2000m3左右。3座高爐每天節(jié)約水資源6000m3左右，再加上上述對溢流渣及泡沫渣的防治措施及操作人員的精心操作，水渣在由轉(zhuǎn)鼓進(jìn)入皮帶運(yùn)至水渣堆場過程中，水渣含水量的減少，每日能節(jié)約水量約200m3左右，總計節(jié)約高達(dá)7000m3左右，基本接近理論參數(shù)要求，具有明顯的可操作性，效果顯著。

4 應(yīng)用效果

通過以上技術(shù)設(shè)備及工藝方面的改進(jìn)，在原有系統(tǒng)設(shè)備各方面參數(shù)不變的情況下，很大程度上提高了高爐爐渣處理系統(tǒng)的運(yùn)行效率，為高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，在避免了泡沫渣對周邊環(huán)境造成污染的同時也為高爐創(chuàng)造了較高經(jīng)濟(jì)效益，單是回收水利用一項(xiàng)每年就能為公司節(jié)約大量的資金。實(shí)踐證明，以上技術(shù)設(shè)備及工藝方面改造的應(yīng)用，在技術(shù)、安全、操作等方面切實(shí)可行，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。同時也產(chǎn)生了良好的社會效應(yīng)。

[1]付祥釗.流體輸配管網(wǎng).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

SlagOverflowPreventionSystemsandWaterReuseofLargeBF

Yuan Bingyan Wang Qingfeng Liu Honglu Ning Xiaofeng

(Anyang Iron & Steel (Group) Co., Ltd. Anyang 455004)

Anyang Iron & Steel Co., Ltd 2200m3blast furnace dregs treating system has some deficiency, which are not meet the needs of the design in the Anyang I/S Co., Ltd, especially the bubble dregs overflows and the circular water drains at a speed of 200m3/h, which affects the output of the production, the pollution of the nearby rivers and the great loss of water resources. According to the problems, this thesis deals with the improvement of such device.

Bubble dregs Pollution Prevention Recycling water Reuse

原兵燕，男，1974年出生，畢業(yè)于河南科技學(xué)院，工程師，一級建造師，從事設(shè)備管理方面的工作

TF703.6

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.05.020

2014-05-08)