大型高炉炉渣系统溢流渣的防治及水资源再利用

原兵燕 王庆丰 刘宏禄 宁小锋

(安阳钢铁集团股份有限公司 河南安阳455004)

大型高炉炉渣系统溢流渣的防治及水资源再利用

原兵燕①王庆丰 刘宏禄 宁小锋

(安阳钢铁集团股份有限公司 河南安阳455004)

安钢现有2000级以上大型高炉3座，高炉炉渣处理系统在实际运行过程中，有些指标达不到设计要求且存在一些不足,特别是转鼓渣水溢流造成热水池、冷却塔积渣、泡沫渣大量外溢及每小时近200m3/h循环水外排，造成生产受到制约，附近河道污染及大量水资源的流失。针对上述情况，就相关改造情况进行了阐述。

泡沫渣 污染 防治 回收水 再利用

1 前言

安钢炼铁厂现有2000级以上大型高炉3座，1、2号高炉为热式INBA法炉渣粒化装置，由PW公司设计制造的，3号高炉工程炉渣处理系统采用中冶赛迪设计院设计的节能环保转鼓水渣工艺，每套CISDI节能环保转鼓水渣系统主要由炉渣粒化化渣、蒸汽高空排放、水渣过滤、射出成排列的高压水水柱射程之外，没有进行切水渣运输与贮存、水循环系统及电气控制组成。其工艺流程(图1)。

高炉熔渣在主铁沟中与铁水分离后进入熔渣沟，至渣沟末端被冲制箱喷出的高速水流水淬粒化，渣水混合物汇集到水渣槽，再经水渣槽下部装置、水渣分配器、缓冲槽进入转鼓过滤器进行渣水分离，脱水后的水渣跌落到排出胶带运输机上，经转运站、转运胶带运输机运至成品槽，贮存一段时间后，汽车外运；滤出水进入集水槽，经排水沟流入热水池，再用粒化水回水泵将其打入冷却塔，冷却后的水通过粒化水供水泵送至水渣冲制点，循环使用；集水槽底部细渣通过底流泵打入水渣槽，循环过滤；冲制水渣时产生的大量有害蒸汽及渣水分离产生的残余蒸汽通过水渣槽上部排汽筒集中高空排放，部分蒸汽在上升过程中遇冷冷凝，冷凝水沿排汽筒筒壁回流入水渣槽。

炉渣处理设备技术复杂，机械、电气、管网、自动化仪表及计算机等多专业交叉，综合性强，与生产联系密切，故要求可靠性较高。由于设计及施工等诸多方面的因素，实际运行过程中，有很多指标达不到要求，特别是水渣转鼓渣水及泡沫渣的大量外溢及每小时近200m3/h循环水外排，造成生产受到制约、附近河道污染及大量水资源的流失。有效解决河道染污及控制水资源的流失是目前急待解决的问题。

图1 安钢高炉水冲渣渣处理系统工艺流程

2 泡沫渣的产生的原因及对策

1)水渣处理系统在进行渣处理过程中，若泡沫渣产生的量超过了渣总量的5%，将对生产及环境直接造成严重的后果：大部分泡沫渣由导出管进入转鼓，由于泡沫渣中含有大量的水份，而泡沫渣在转鼓中不能很好的进行水、渣脱离而直接进入运行皮带，致使转鼓及皮带超负荷运转而速度减慢，随着渣量的增多最终导致淤渣严重，转鼓、皮带超过额定负载而停机，严重制约了高炉的正常生产；另外部分渣水混合物由溢流口进入热水池，一部分沉淀池底，一部分由回水泵进行冷却塔，另一部分由热水池的排出口直接排入周边河道，造成河道的污染。

2)泡沫渣的产生主要是在粒化池塔,产生的主要原因有三方面：一是进入粒化池渣流量突然增加超过额定值，安装在热渣沟下方终端处的粒化器喷射出成排列的高压水水柱对红渣流进行切割冷却不充分；二是进入粒化池渣流速度快，落入粒化池红渣抛射流线落在粒化喷割冷却直接跌落粒化池；三是粒化塔调节门高度过高，导致炉渣和冷却水未能充分融合直接通过导渣管进入转鼓。

3)针对以上原因，经过反复研究、论证，决定从以下三个途径着手解决泡沫渣的产生。首先对冲渣箱喷嘴的角度及压力进行调整，通过冲渣箱及粒化管安装法兰中的长方形孔和给料管处的松套法兰来调节喷嘴的角度，使之射程在渣流最快速度时落入粒化池红渣抛射流线之外，然后通过水力计算，将喷嘴排孔封堵一部分使之压力能够对红渣流进行充分切充分割。从而解决了上述泡沫渣产生的前两个原因; 其次，严格控制粒化塔调节站口度在100mm～200mm之间使炉渣和冷却水充分融合后自由状态下由调节门及调节门上方出口两个途径进入导渣管再进入转鼓，从而粒化渣的正常形成，最大限度地减少了泡沫渣及渣水溢流;第三，在热水池上方靠渣浆泵吸入口较远侧均匀铺设三根φ89、压力为0.5MPa～0.8MPa的沉渣搅拌管，以防止沉的大量沉积影响高炉生产。

4)在生产过程中，由于理论及实际方面的差异，泡沫渣的产生不可能完全消除，泡沫渣产生的总量不超过了渣量的2%，完全符合工艺要求。但这符合工艺要求泡沫渣的产生对生产虽然没有影响，但对环境却能造成一定污染，为此，通过考虑，在溢流槽进入集水池之前，增设了过滤装置，使进入回收池的水不再带有泡沫渣，而存入溢流槽的泡沫渣定期派人进行清理送到渣堆厂，既增加了经济效益又消除了环境污染。

图2 水冲渣粒化塔结构示意图

3 水冲渣水系统的改造及回收水的再利用

1)表1为安钢2000m3级高炉炉渣处理系统部分技术参数。

表1 安钢2000m3级高炉炉渣处理系统部分技术参数

由以上参数可以算出主要耗能指标水每天正常运行状态下的理论耗水量为：

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

由以上数据再乘以5%的正常损耗，每座高炉两套水渣系统每天总用水量应该在890t～1250t之间。

以上数据和渣处理系统改造为内部闭路循环后实际每天用水量1200t～1450t相差不大。改造成功，且经济效益显著，单用水一项每年就能节约近8×105t。

改造前渣处理系统每日用水总量约在3100m3左右，几乎是设计要求的3倍，而遇到非正常情况用水量会更大。这对于水资源日益紧缺的今天来说的确是个巨大的浪费。鉴于以上情况，通过分析、计算及目前现场实际情况，在不影响生产的基础上，我们对水循环管网系统进行了改造。

2)水冲渣系统转鼓基坑渣浆泵传动轴冷却水及轴封漏水每天近700m3左右流入集水池，再由排水泵直接排入污水管网，在原有基础上，将排水泵出口增设管道进入热水池，既实现了内部循环，又降低了热水池的环境温度；另一方面，补充水附置粒化器喷射水由外部取水改由回收池回收泵补水，杜绝了回收池每小时近50m3/h溢流水排，单这项每天节水高达1200m3左右。

3)通过上述两方面的改造，每天每座高炉水冲渣系统实际日用水量将能节约近2000m3左右。3座高炉每天节约水资源6000m3左右，再加上上述对溢流渣及泡沫渣的防治措施及操作人员的精心操作，水渣在由转鼓进入皮带运至水渣堆场过程中，水渣含水量的减少，每日能节约水量约200m3左右，总计节约高达7000m3左右，基本接近理论参数要求，具有明显的可操作性，效果显著。

4 应用效果

通过以上技术设备及工艺方面的改进，在原有系统设备各方面参数不变的情况下，很大程度上提高了高炉炉渣处理系统的运行效率，为高炉的稳产、高产奠定了基础，在避免了泡沫渣对周边环境造成污染的同时也为高炉创造了较高经济效益，单是回收水利用一项每年就能为公司节约大量的资金。实践证明，以上技术设备及工艺方面改造的应用，在技术、安全、操作等方面切实可行，具有可观的经济效益和环境效益。同时也产生了良好的社会效应。

[1]付祥钊.流体输配管网.北京：中国建筑工业出版社，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，毕业于河南科技学院，工程师，一级建造师，从事设备管理方面的工作

TF703.6

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10.3969/j.issn.1001-1269.2014.05.020

2014-05-08)