高强度棒材水系统优化设计与实施

郭九生

（河北钢铁集团宣钢公司规划发展处,河北张家口075100）

高强度棒材水系统优化设计与实施

郭九生

（河北钢铁集团宣钢公司规划发展处,河北张家口075100）

介绍了宣钢高强度棒材水系统优化改造设计，设计中利用了原来废弃的循环水泵站建筑,降低了建设成本，采用高效浊水净化器加纤维球过滤器的工艺，实现水质分级使用.

棒材;水系统;改造

1 前言

宣钢公司是河北钢铁集团长材生产基地，共有轧材生产线10条，年钢产量600多万t。轧钢系统工程异地改造高强度棒材生产线2条，原设计的集中水处理系统位于该生产线的北侧，由于拆迁制约，暂无建设场地，为了高强度棒材工程一棒生产线能够按时投产，决定择地建设高强度棒材水处理系统。

2 改造及实施方案

2.1 水处理工艺

根据设计方案任务，首先对宣钢目前在用的轧线水处理进行详细的考察，并了解当前国内轧钢浊水处理工艺，以确定高强度棒材工程的水处理技术水平。

公司水处理现状：小型厂采用第一代斜板化学除油器，运行负荷低，抗冲击能力弱，药剂费用高；一高线的平流池工艺，精轧机组采用的石英砂过滤，滤后水无法达到处理效果，只能依靠药剂维持，悬浮物含量太高。二高线的稀土磁盘，处理不干净，悬浮物含量高。三高线采用二代斜板化学除油器+纤维束过滤器，目前纤维束全部堵死，已经接近报废。棒材的化学除油工艺和小型厂一样，全靠加大药剂量维持。

根据轧钢用水经验，水温、含油量、悬浮物含量越低，越有利于轧件表面蒸汽破膜，提高冷却效果，降低轧辊消耗。

经过考察和了解采用高效浊水净化器化学除油和特种纤维球过滤设备为主组成的水处理工艺。

⑴高效浊水净化器占地面积小，立式布置，只有传统化学除油器的25%，可节约相当大占地面积并减少土建基础的工程量。

⑵无动力混合比传统化学除油器的搅拌机搅拌每台节约1.8万元/年的电费，并减少维护检修费用。

⑶高效浊水净化器有较强的抗冲击能力，水量波动基本不影响出水水质，出水水质悬浮物≤15 mg/L，含油量≤1.5 mg/L，非常适合轧钢生产。

⑷该设备技术先进可靠，在净化器内部使用先进的污泥回流技术，充分利用回流的污泥中的未利用的药剂成分，延长了泥渣和来水的絮凝接触时间，使其可以再次得到利用，从而减少药剂的投加，节省运行成本约30%～50%。

⑸特种纤维球过滤器，在炼钢厂120 t炉区和轧钢厂穿水冷却改造已经应用，过滤效果极佳，出水水质悬浮物≤5 mg/L，含油量≤1 mg/L。

2.2 水系统规模和设计参数

高强度棒材工程原设计用水参数见表1。

表1 高强度棒材工程原设计用水参数

根据宣钢目前生产安排情况，一棒材生产后主要以螺纹钢为主，目前穿水工艺河钢集团暂停使用，超细晶粒钢的开发目前还未进行，所以该水系统应以考虑轧线低压浊环能力为主，二棒材只考虑轧线低压浊环用量，穿水用量根据日后开发需要增上；净循环流量不随产品调整，按原设计参数执行，根据以上情况考虑循环系统流程如下：

浊循环水系统流程按生产品种不同，分为两个水处理工艺流程。

⑴生产一般钢种：使用后的浊循环水沿渣沟自流至一次铁皮沉淀池，沉淀后用提升泵将上清液送至高效浊水净化器，经高效浊水净化器处理后余压直接上冷却塔，冷却后进入浊循环冷水池，再由加压泵送至浊循环各用户，沉淀的泥浆利用抓斗放入渣池中，晾干后运输至炼铁厂烧结使用。

⑵生产特种、品种钢：使用后的浊循环水沿渣沟自流至一次铁皮沉淀池，沉淀后用提升泵将上清液送至高效浊水净化器，经高效浊水净化器处理后自流回浊循环热水池，再由上塔泵加压送至纤维过滤器，过滤后余压上冷却塔，冷却后进入浊循环冷水池，再由加压泵送至浊循环各用户，沉淀的泥浆利用抓斗放入渣池中，晾干后运输至炼铁厂烧结使用。

净循环水系统流程：循环水泵（出口设全自动管道过滤器）加压送至棒线的净循环设备中，净循环水冷却设备升温后利用余压回流至密闭式空冷器，降温后由供水泵再加压送至棒线循环使用，压力调整采用氮气加压罐自动定压。

2.3 水系统场地选址优化

经过对周边的现场和设施进行详尽考察，拟定了2个方案。（1）利用炼钢150 t转炉大方坯水系统方案，（2）利用5#、6#高炉水系统方案。经技术论证炼钢150 t转炉大方坯水系统距轧钢系统较远（约1100 m），管道费用及运行成本不经济，大方坯的水工艺和轧钢有较大区别，改造难度大，日后大方坯投运，所有改造的设施均需要报废，不经济，所以此方案排除；利用5#、6#高炉报废的水泵站设施改造供高强度棒材工程，距离约500 m，可节约大量建筑工程投资，并且部分设备设施可以利旧，投资及运行费用相对较低，经过详细考察和优选，选择利用5#、6#高炉报废的水泵站设施进行优化改造。

2.4 方案设计具体内容

根据拟定的水系统规模和参数，结合轧钢生产用水的处理流程，对5#、6#高炉报废的水泵站设施进行详细的调查，确定了以3#泵站作为浊循环水泵站，4#泵站作为密闭净循环水泵站。

2.4.1选择4#软水循环水泵站作为净循环水泵站

泵站内2台（流量790 m3/h、扬程58 m）水泵能满足一棒生产线净循环用水；2台（流量684 m3/h、扬程43 m）水泵能满足二棒生产线净循环用水；20 m3软水箱1个，2台（流量30 m3/h、扬程100 m）多级供水泵，5#泵站内部的4台软水制备设备、软水泵、补水管经过测算可以满足补水要求，屋顶上9台300 m3/h密闭式空冷器可满足净循环水冷却需要。

原系统比较老旧没有定压排气系统和过滤系统，系统完善需要增上全自动氮压罐一台、全自动过滤器一台，保证系统恒压输出，实现自动排气、自动过滤。

主供、回水管路考虑净循环系统运行比较稳定，介质干净，为节省投资，主供、回水管路按照两条棒线共同使用设计，在进入棒材生产线厂房后再单独分开循环。

2.4.2选择3#泵站作为浊环水泵站

泵站内3台（流量1170 m3/h、扬程58 m）水泵作为棒材轧线供水泵，一备两用；因纤维球过滤器上

冷却塔的压力为≥0.4 MPa，所以3台（流量1170 m3/h、扬程26 m）水泵不能满足需要，重新更换3台（流量1170 m3/h、扬程58 m）水泵作为上塔泵，利旧原有水管；2台（流量280 m3/h、扬程150 m）多级供水泵不能满足排泥水功能，利旧原电控、原有水管，增上2台（流量280 m3/h、扬程65 m）渣浆水泵作为排污水循环回用水泵，泵房外7×30×5米钢筋混凝土水池分隔为三个水池，分别为热水池、冷水池、排污沉淀池，4×500t净水冷却塔原为净环冷却塔，改造成污水冷却塔。

3#泵站东侧布置6台处理量500 m3/h高效浊水净化器、6台处理量423 m3/h高效全自动过滤器、排泥池、龙门吊抓泥等设备设施。

考虑到轧钢生产的非连续性质，主供水管路按两条棒材生产线单独供给，主回水管路因两条高强棒生产线只有一座一次沉淀池故只设计一根回水管；在经过高效浊水净化器处理进入热水池后，上塔泵组将处理后的水增压进入纤维球过滤器再分别进入每一条棒线各自冷却塔及冷水池。

2.4.3二期工程在过滤间南侧场地布置第二条棒线的2×700t浊水冷却塔、循环水池；5#软水循环水泵站内2台（流量1170 m3/h、扬程58 m）水泵作为二棒浊水供水泵组。

3 改造后效果

3.1 使用效果

投运后运行状态良好，达到了改造目的。水系统工况稳定，可实现自控运行，由于设施完善，管理到位，净循环水系统自动运行，无跑冒滴漏现象，达到了设计水平；浊循环水系统运行平稳，无跑冒滴漏现象，各项指标远优于宣钢现有轧钢水系统。

3.2 效果比较

效果比较详见表2。

每月消耗药剂对比见表3。

表2 原轧线和新一棒材生产线水系统运行指标比较

表3 旧棒材和新棒材浊循环水处理每月消耗药剂对比(包月总价)

4 结术语

该项目在设计中利用了报废的净环、软环循环水泵站的已有建筑，降低成本，新水指标0.3 m3/t，达到国内同行业先进水平，取得了良好的经济效益。同时实现水质分级使用，在轧制特种、品种钢时采用高效浊水净化器+纤维球过滤器的工艺，轧制普通螺纹钢时采用高效浊水净化器工艺，实现公司低成本轧制的战略。

Optimized Design of Water System for High-strength Bar Mill and Implementation

GUO Jiusheng
(Planning and Development Dept.of Xuanhua Steel,Hebei Iron&Steel Group,Zhangjiakou,Hebei 075100,China)

The optimized design of the water system for Xuanhua Steel’s high-strength bar mill is introduced.The design utilized the abandoned existing building of circulating water pump station to reduce construction cost and adopted the process of high-efficiency turbid water purifier combining fiber filter to achieve graded use of water

steel bar;water system;transformation

TQ085

B

1006-6764（2014）05-0071-03

2013-12-23

郭九生（1983-），男，大学本科学历，工程师，现从事技改工程管理等工作。