在炼钢浊环中提高系统水质稳定的新方式

孔玉柱 兰文艺 王超湛

1.炼钢浊环系统的水处理

炼钢浊环系统用水是指炼钢生产工艺过程中对炼钢烟气净化、降温用水。由于在净化过程中，水吸附了烟气中的氧化铁、氧化钙等杂质颗粒，使循环水的浊度升高，故称为浊环水。该水中污染物浓度随炼钢工艺过程呈现周期性变化。比如，在投料、冶炼、精炼、出钢等工艺过程，水中污染物浓度变化不一，使水的颜色时而呈棕红，时而呈灰黑；水中污染物，尤其是悬浮物浓度变化较大，一般在2000～10000mg/L之间。另外，由于生产工艺的特性，常常会因为加入造渣剂CaO，随烟气进入浊环系统，使水PH值升高，高PH值运行的循环水，会使系统设备结垢倾向增加；废水中含有大量金属颗粒（如氧化铁、氧化钙等）会导致水生生物死亡，所以炼钢浊环废水必须加以处理，才能循环使用或外排。

目前，炼钢浊环水的处理方法是：除尘水经流槽到达旋流器，除去大颗粒物质，再进入沉淀池，除去悬浮物。沉淀池溢流水进入热水井，再由泵送入冷水塔冷却后流入冷水井，由冷水井再送去除尘，构成循环。从旋流器出来的粗颗粒及沉淀池的沉泥合并去烧结，或经球团后用于炼钢。但在生产实践中，因受占地条件的限制，或因经济原因，沉淀池的沉淀时间（沉淀效果）达不到水处理要求，沉淀池溢流水中悬浮物超标，为此要在沉淀池前投加絮凝剂，提高悬浮物的沉淀效率。为避免系统设备的腐蚀与结垢，还需在系统中投加缓蚀剂和阻垢剂。根据对水质的要求和系统的特点，有时还需投加杀菌灭藻剂、消泡剂，从而提高循环水系统水质稳定的效果。总之，目前工业水处理采用水处理药剂是基本的水处理方法之一。

2.问题的提出和技术改进

对于我们接触过的一些炼钢浊环系统，如果循环水PH值较高（PH值在9～10或更高时），水质稳定的主要矛盾是结垢和阻垢问题，而且主要的结垢部位是文氏管的喉口及热水井中水泵叶轮处。当在整个系统中投加有效的阻垢剂维持系统大部分设备不结垢时，也常常在极易结垢的文氏管喉口等部位发现有轻微结垢现象。如何能在喉口等关键部位另投入少量药剂，使其不结垢或少结垢，即解决了整个系统中大部分设备的阻垢问题，又解决了极易结垢的关键部位的结垢问题。针对以上问题，我们对山西省太钢第二炼钢厂烟气除尘浊环系统加药方式和位置进行了技术改进。

2.1 改进前的系统状况：

2.1.1 浊环系统的型式：该除尘系统采用一文一塔型式，除尘采用湿式除尘法，与普通炼钢浊环系统一样，除尘水经旋流器—→沉淀池—→热水井—→冷却塔—→冷水井—→再除尘，构成循环。如图1：

2.1.2 系统水量：该系统保有水量约5000m3；循环水量约700m3/h；补充水量约22m3/h。

2.1.3 补充水水质：采用钢厂生产用水。

2.1.4 系统采用水稳剂：该系统只投加一种多功能液体型水质稳定剂，投药位置在热水井，投药方式为连续自动加药。

2.1.5 运行效果：自加药运行至今未发生因水稳变化给生产带来任何问题，只是在每年的例行停车检修中，发现在文氏管喉口处有轻微结垢，而其它设备表面，如热水井水泵叶轮表面、冷水塔及其它水泵、管道，均未见明显结垢。

2.2 原因分析。转炉炼钢产生的高温含尘煤气从炉口出来后，由活动烟罩捕集，经汽化冷却烟道吸收了部分热量后温度降为900～1100℃,再经过预洗涤塔，被冷却到70℃左右，通过重力脱水后得到初步净化，饱和的烟气进入文氏管（RS）洗涤器、脱水器后被进一步净化，含尘量达到50mg/NM3以下。净化除尘预洗涤塔、文氏管（RS）洗涤器的退水则经退水水封箱、退水槽回流到沉淀池，进行水质处理闭路循环。在文氏管（RS）洗涤器上部的喉口处设有若干喷头，将水以雾状形式喷出，从而使煤气进一步净化，这时，含有烟尘的水与热的烟气作用水温度升高，沉积于喉口处设备表面，极易产生结垢，属于局部温度过高所致。由于该洗涤水属于生产工艺用水，水量不大，实际用水量为每台设备65m3/h。该循环系统有3台同型设备，设备材质并无特殊，所以在此处洗涤水中适当加入阻垢分散剂，应能阻止上述现象的产生。

2.3 技术改进。我们分析，在一个循环系统中，由于设备功能不同，位置不同，因而结垢和腐蚀的程度也会不同。例如，局部温度过高的设备表面极容易结垢，像换热器、热水泵等。而系统中某些设备表面水流较缓的区域，水中悬浮物容易沉积，积垢下的设备就极容易腐蚀。在循环冷却水系统中的什么位置投放水处理药剂，存在着特定的技术问题。当确定了一种水处理药剂和投加剂量后，采取不同的投药位置，可以得到不同的效果。另外，投药方法，有连续和间断投药方法之分。前者投药均匀，效果理想，但采用计量泵等设施，投药成本较高；而后者投药方式中，间断时间越长，投药效果越不均匀。如：一天的药剂量，一次投入系统中，不仅会造成局部药剂浓度瞬时过大，有时还会造成浪费，这是加药对系统设备腐蚀或结垢的影响；若对系统投加杀菌灭藻剂，有时则要求采用间断式、冲击式投药方式，将一周或二周的药剂集中于一次投加。总之，投药要视药剂对水质所起的作用而定。

根据以上分析，我们将文氏管（RS）洗涤水给水管道与加药泵连接，按每天计量的药剂量在药剂贮罐中与水混合均匀，开启加药泵，使定量的阻垢药剂均匀地注入洗涤水中。自2009年对一台设备改进加药试点，经多次喉口处检查，都无结垢现象。随之将该系统3台设备均加入阻垢分散剂，至今均未发现这些设备中有结垢产生。由于该设备洗涤水与整个系统用水量比较相对少得多，故添加的阻垢剂也很少，而且该设备添加的阻垢剂最后都汇合到整个系统中，所以实际上并没有明显增加阻垢剂的投加量，只是调整了加药位置。

3.结论

在循环冷却水水质稳定技术实际操作中，首先，水质稳定药剂应具有明显效果；其次，在给定加药量的前提下，应对症选择加药位置。因为在整个循环水系统中，不同功能的设备及同一设备不同位置的表面，其结垢或腐蚀的程度可能不一样。所以在投加药剂时有必要选择一个或多个不同的点进行加药，从而提高并发挥药剂本身最大的效果。针对图1，曾有人提出这种系统加药位置应选在冷水井，以保证最大的药剂效果集中于除尘环节，其次冷水井水温低，药剂损耗少。但根据全面考虑，我们坚持药剂加在热水井。现在我们又将很少量药剂同时加在文氏管（RS）喉口的溢流水中，通过实践证明，在整个系统中，在不明显增加药剂量的情况下，药剂发挥了最大的效果，整个系统再无明显的结垢现象，从理论和实践上更趋于合理。所以，该项技术改进，在类似系统中具有推广价值。