济钢4#3 200 m3高炉冲渣系统优化

方 伟，刘世文，樊增彬

（山钢股份济南分公司，山东 济南250101）

1 前言

济钢4#3 200 m3高炉冲渣系统采用改进后的图拉法进行处理，水和渣经脱水器分离后，经皮带机运至指定位置。图拉法粒化渣处理工艺作为一种引进的技术，已经在全国各大钢铁生产企业得到广泛应用。济钢3 200 m3高炉共4个铁口，分为南北两个渣处理系统，采用图拉法改进的熔渣水淬方式。设备投产运行后，冲渣系统存在脱水器筛网堵塞、泡沫渣和设备磨损等问题，为此，对冲渣系统进行工艺和设备改造。

2 冲渣工艺存在问题分析

2.1 冲渣工艺

济钢3 200 m3高炉冲渣工艺分为熔渣粒化、冷却、水渣脱水、水渣输送、外运及冲渣水循环等，其中熔渣冲制和脱水两部分是渣处理的关键，工艺流程如图1所示。

图1 济钢图拉法渣处理工艺流程

渣浆泵提供高压水，炉渣经渣沟流嘴流入粒化塔，首先被粒化器粒化，粒化后的炉渣颗粒在空中被水冷却，落到粒化塔底部后，进行二次水淬冷却。在粒化塔底部有两道助冲水，渣在助冲水的冲击下流入脱水器进行渣水分离。转鼓外侧为不锈钢制作的外筛网，鼓内有沿圆周向均布的隔板，隔板上安装有内筛网，把转鼓分为若干区间，这样在转动过程中，水被逐步脱去；到达安装位置的最上部时，过滤脱水基本结束，渣粒落入导向漏斗，由皮带机运走。而转鼓脱去的水则由转鼓下方的回水槽流入沉淀池，再进入吸水池，循环使用。

2.2 存在问题及分析

1）脱水器筛网堵塞，在筛网外侧形成结晶层，大大降低了水与渣的分离效果，增大了设备运行负荷。这主要是由于冲渣循环水中含有的细小渣颗粒及沉淀物较多，这些物质被渣浆泵吸走后通过脱水器侧喷喷嘴打在筛网外侧，较小的颗粒卡在筛网上，越积越多。改善侧喷水水质是关键，同时控制水渣颗粒。

2）容易产生虚假的大渣量（泡渣）。由于堆比重小，造成渣中含水量大，水渣的相对体积过大，此时若脱水器效果差，就会出现皮带机上水渣漂浮的现象，造成水渣无法正常运输，增大冲渣设备负荷，严重时会将皮带机掩埋，降低运输效率。水渣颗粒的粒度与堆比重是衡量水渣效果的重要参数，它们主要由冲制水压决定，其关系见图2。

图2 水压与水渣堆比重及水渣粒度的关系

从图2可以看出，随着冲渣水压增大，水渣堆比重就越大，水渣粒度越小，水渣越重。但当水压超过0.196 MPa，水压进一步增大时，水渣堆比重增加趋势变缓，水渣粒度的减小也趋于平缓，此时，水压对水渣冲制的影响较小，说明增大堆比重不能靠无限增大水压的方式进行。如果进一步增大水压，水渣颗粒就会变得愈来愈小，这就增大了进入循环池的渣量，并且水压越大，增大水压所需的能耗就越大，对设备的磨损也就越大。因此，可以通过控制水压在一定范围内，保证水渣颗粒及堆比重的大小，从而避免泡渣产生，也可以避免过多细小渣颗粒的产生。同时满足冲渣堆比重与颗粒度的水压在0.2～0.3 MPa之间。

3）侧喷喷嘴及冲制器的磨损，冲制器为整体箱式结构，前面冲制面板上分布有冲制孔，这些孔的大小及形状也决定着熔渣的冲制效果。由于循环水中含有大量的细渣颗粒，加上水压较高，水流从面板出来后，会对面板上的冲制孔产生磨损，如果更换不及时，也将会对熔渣的冲制效果产生影响。喷嘴为普通钢管焊接在侧喷主管上，更换与维护不便，这主要是由于循环水压力较高且水内含有细渣颗粒，磨损大造成的，可通过改变设备材质及结构的形式延长其寿命。

3 冲渣系统优化

3.1 增设侧喷装置

通过前面分析，解决脱水器筛网堵塞问题，关键是水质与侧喷水压力，因此对脱水器侧喷进行单独改造。在脱水器与循环池之间的空地上增设侧喷装置，利用原有储渣池作为蓄水池，补水时先在此池中补充。外接加压泵，连至脱水器侧喷。水冲洗完筛网后通过回水沟进入循环池，作为循环池循环用水使用；同时为了调节水压，保证侧喷对筛网的冲洗效果，在管道上安装有电动调节阀。为了延长喷嘴的使用寿命，对喷嘴进行改造。将喷嘴分为3部分（见图3），有内螺纹的外管套一焊接在侧喷主管上，有外螺纹的管套二与管套一配合连接，中间为陶瓷管。由于陶瓷管耐磨，且更换时只需单独更换，检修维护方便。

图3 改进后的喷嘴结构

3.2 增加水压调节装置

从水压对水渣堆比重及水渣颗粒度的影响可以看出，通过调节水压的方式，可杜绝泡沫渣的产生，需保证水压稳定在0.196 MPa以上。因此采用在管道上增设溢流阀门的方式来调节水压，使冲渣水压稳定在0.20～0.24 MPa，冲制的水渣二维颗粒度可控制在4.5 mm2左右，远离产生泡渣的危险水压带，同时也保证了水渣的颗粒度，减少了进入循环池的细渣颗粒，降低了管道等设备的磨损。

3.3 改进冲制箱

冲制箱是熔渣处理的关键，原来的冲制箱为整体结构，更换困难。为方便维修，对冲制箱进行重新设计制作安装。将原来一体式结构改为分体式，面板与箱体分开，通过法兰连接，这样每次更换时，只需更换面板。当磨损影响到冲制效果后，仅需对前端面板进行更换，不仅保证了冲制效果，也大大降低了检修维护时间，保证了生产的稳定。

4 结语

冲渣系统改造后，冲渣水压稳定在0.20～0.24 MPa，杜绝了泡沫渣的产生，保证了设备的稳定运行，同时也提高了运输效率，冲制的水渣二维颗粒度可控制在4.5 mm2，同时水中细渣颗粒明显减少，降低了设备的磨损量。冲制箱的改进提高了设备的检修效率，保证了熔渣的冲制效果。侧喷改造完成后解决了筛网堵塞的问题，使得脱水器脱水能力大大提高，南北两侧冲渣系统可停运1台脱水器及相应皮带机，年节约电耗及压缩风消耗约100万元，年节约筛网等备件成本约40万元。