高炉水冲渣系统节能改造

贾友剑，薛鹏，蒋彦刚

（山钢股份莱芜分公司，山东莱芜 271104）

节能减排

高炉水冲渣系统节能改造

贾友剑，薛鹏，蒋彦刚

（山钢股份莱芜分公司，山东莱芜 271104）

为了有效降低高炉冲渣系统动力运行成本，采取焦化废水替代新水、高炉渣沟密封、应用管改沟、提高冲渣水泵运行效率、利用冲渣循环水余热等措施，有效降低了高炉冲系统水电动力成本，同时降低了生活区域蒸汽消耗量，年节约动力成本2 000余万元。

高炉；渣池；图拉法；水泵；换热器

1 前言

山钢股份莱芜分公司炼铁厂现有6座高炉，年产生铁480余万t，水渣192万t，除3#高炉外其他高炉采用水力冲渣，其中1#、2#、4#高炉共用1座冲渣水池，5#、6#高炉共用1个循环水池。高炉冲渣系统循环水泵20余台，冲渣系统总循环水量19 500 m3/h，耗水量200 m3/h。动力运行成本4 364万元/a，其中电耗成本3 500万元/a，新水成本864万元/a。为此，采取多种节能降耗技术，尤其是在高炉冲渣系统进行节能改造，以有效降低高炉冲渣系统运行成本。

2 存在问题分析

2.1 高炉冲渣系统耗水较高

高炉冲渣系统设计吨渣耗水量1 m3，由于高炉冲渣系统循环水温高，导致高炉冲渣循环水泵振动，效率下降，渣沟泛渣、跑水较为严重，造成不必要的水资源浪费，高炉吨渣水耗高达1.4 m3。

2.2 高炉渣沟盖板密封效果差

1#、2#高炉冶炼过程中产生的熔渣，通过水力冲渣方式对熔渣进行水淬，水淬后的渣水混合物经过高炉渣沟流至高炉水渣过滤池，过滤后的冲渣循环水再被循环水泵加压实现循环使用，水渣通过汽车或火车运输外运回收利用。熔淬后的渣水混合物在渣沟中的温度高达85～108℃，且含有硫等腐蚀物质，由于盖板之间及盖板与沟壁之间的缝隙无法实现可靠密封，导致高炉渣沟区域蒸汽外溢，严重影响渣沟区域的金属结构件的使用寿命。

2.3 冷却设备老化严重

3#高炉于2002年10月份投产，2008年6—7月对高炉进行扩容大修改造。3#高炉图拉法冷却系统采用循环冷却水泵2台、冷却塔2台，正常生产时采用一用一备的运行方式。随着冷却塔运行年限的增长，冷却塔布水系统及布水喷头堵塞，无法形成均匀的雾状水流，影响冷却效果；且冷却塔收水器老化破坏严重，风机将冷凝水直排至大气中，增大冷凝水泄漏量。

2.4 回水管道磨损严重

高炉图拉法回水系统采用DN600的螺旋焊管焊接而成，利用图拉法沉渣井及渣池的高差自流回渣池循环使用。由于使用年限较长，管道腐蚀、磨损严重，存在漏水、跑汽现象，严重制约高炉渣处理系统的安全稳定运行。

2.5 冲渣循环水余热未回收利用

5 座高炉使用水力冲渣，水力冲渣无冷却设备，全部依靠渣池、渣沟自然冷却散热。冲渣系统循环水平均水温85℃，最高温度为108℃；老区渣池总容积为5 000 m3，循环量约为9 000 m3/h；二区渣池为5#、6#炉共用，总容积为6 000 m3，循环量约为6 000 m3/h。高炉熔渣的比热容约为1.2 kJ/（kg·℃）［1］，其温度一般在1 400℃左右，年产渣量200余万t，余热资源丰富，未有效回收利用造成能源浪费。

3 高炉冲渣系统节能改造

3.1 高炉冲渣系统节水改造

3.1.1 焦化废水替代冲渣补充新水

焦化蒸氨废水采用国内最先进的A2O废水处理系统，处理能力达140 t/h。焦化蒸氨废水在通过厌氧池、缺氧池、好氧池、MBR膜池等废水工艺，实现焦化废水达标，满足高炉冲渣循环水补水的需要。经现场勘察，在焦化厂蒸氨废水排水池处安装2台流量60 m3/h、扬程40 m的离心泵，将处理后的蒸氨废水分别引入老区冲渣系统和二区冲渣系统补水池，作为冲渣系统的新水补充，其中老区节约焦化废水342 901 m3，二区节约焦化废水331 5325 m3，有效地减少高炉冲渣系统工业新水消耗。

3.1.2 提高冲渣水泵运行效率

通过对1#、2#、4#高炉冲渣循环水泵现场数据分析，水泵运行效率下降主要是由水泵产生汽蚀造成的［2］。根据水泵产生汽蚀的机理分析，降低冲渣水温可有效避免水泵汽蚀发生。1#、2#、4#高炉冲渣循环水无冷却设备，主要依靠水池表面自然降温，冷却效果较差，通常渣池的水温都在85℃以上，夏季高温时水温能达到108℃，易产生汽蚀现象。由于现场空间无法满足新增冷却塔要求，通过高炉冲渣系统现有条件进行系统优化，降低高炉冲渣循环水温度。

1）在每座高炉冲渣循环水供水管道上开DN150分支管道，高炉不出渣时，打开此阀门；利用高炉循环水泵输送至厂区废水回水沟（长300 m，深1.5 m，宽2.0 m），在废水沟自然降温后流至厂区废水回收水池，通过废水回收水泵回收至渣池循环利用。2）应用长臂挖掘机定期清理渣池边角及池底残渣，确保渣池的有效容积，降低循环水温。优化改造后，高炉冲渣循环水温可下降5～8℃，有效减少水泵发生汽蚀的概率，提高冲渣循环水泵的运行效率。

3.2 高炉渣沟密封改造

为了解决高炉渣沟跑蒸汽问题，将原来的单一的轻型长方体盖板改造为高炉渣沟加重大小头盖板，梯形盖板、自动泄压定向溢流盖板，有效解决了高炉渣沟盖板之间以及高炉渣沟曲线部位跑蒸汽问题；同时，在高炉渣沟蒸汽大的区域新增排气烟筒，高炉渣沟蒸汽由无序排放转为定向可控排放。高炉渣沟实施密封后，高炉渣沟蒸汽实现100%密封，改善高炉渣沟区域的现场环境。

3.3 冷却塔升级改造

为了有效降低图拉法循环水温度，对图拉法冷却塔布水系统进行升级改造。将原冷却塔支状布水改为环状布水，将散射式喷头改为吊篮式喷头，有效增大了水流与空气的接触面积，保证了布水量均匀，减少喷头杜塞、损坏的数量。同时，对冷却塔塔体密封玻璃钢密封面和收水器进行优化改型，改造后图拉法系统循环水温下降3～5℃，冷却能力显著提高，蒸发、飘逸损失降低。

3.4 应用“管改沟”技术

4#高炉渣处理系统采用3台循环泵供水，通过阀门切换可实现水冲渣及图拉法的处理工艺。利用4#高炉年修的机会对图拉法回水管道组织实施了“管改沟”技术改造，将回水管道进行彻底拆除，清除原回水管道中的垃圾，浇注钢筋混凝土回水沟（宽0.8 m、深1.0 m、壁厚0.3 m、长130 m），混凝土回水槽的上方安装混凝土盖板及检修门，根据图拉法沉渣井以及渣池进水口确定回水沟的坡度，以提高高炉图拉回水系统的稳定性，降低图拉法系统新水消耗。

3.5 高炉冲渣水余热回收利用改造

通过现场设备运行参数、现场可利用空间分析，5#、6#1 080 m3高炉满足高炉冲渣余热利用改造条件，即在现有高炉冲渣系统北侧建立换热站，可满足周边4.8万m2生活区域的采暖要求。主要包括冲渣换热含渣系统和不含渣系统的改造。

3.5.1 冲渣换热含渣循环系统

冲渣换热含渣循环水系统主要包括闸板阀、水渠、循环水泵、换热器系统。冲渣热水首先通过高炉渣池2 m×2 m方孔、闸板阀，自流进入新建5 m× 4 m×3 m沉渣池，经过水渠自流进入沉沙井，然后通过渣浆泵加压进入渣水换热器（参照工业循环水冷却设计规范GB/T 50102—2003，其换热量6 000 kW），进行换热循环利用，冲渣热循环水系统流程如图1所示。

图1 冲渣换热水循环系统示意图

3.5.2 冲渣换热不含渣循环水系统

冲渣换热不含渣循环水系统主要包括供热循环水泵、供热管道、散热设备以及补水系统。工业新水经换热设备换热后，通过循环水泵加压至0.7～0.8 MPa，通过供水管道输送至各采暖用户。散热器采用铜铝复合柱翼型散热器。供暖补水系统采用2台（1用1备）变频补水泵，其流量35 m3/h，扬程15 m，管道进行喷砂防腐保温处理。

4 结语

高炉冲渣系统节能改造实施后，提高了高炉冲渣系统设备运行稳定性，降低了高炉渣沟区域跑水、跑蒸汽现象，彻底消除高炉渣沟区域的安全隐患；减少渣沟跑蒸汽对金属结构的腐蚀性，提高渣沟周围金属结构的使用寿命；渣沟周围的环境有效改善，促进厂容厂貌整体水平的提升；特别是焦化废水、高炉冲渣循环水余热技术的应用，年节约动力成本2 000余万元。

［1］张西鹏，周守航.高炉炉渣显热回收前景分析［C］//中国金属协会.第七届中国钢铁年会论文集，2009.

［2］王芴槽.钢铁工业给排水设计手册［M］.北京：冶金工业出版社，2002：400-490.

Energy Saving Transformation for Slag Flushing Water System in BF

JIA Youjian,XUE Peng,JIANG Yangang

（Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

In order to reduce the power running costs of blast furnace slag system,by taking measures to replace fresh water by coking wastewater，to seal ditch of the slag,to change the ditch to the pipeline,to improve the efficiency of the pump slag,to use waste heat of slag circulating water,it is effectively to reduce the cost of blast furnace system of hydropower power,reduce steam consumption of living area at the same time,save power cost more than 2 000 ten thousand Yuan per year.

blast furnace;slag pool;TYNA;water pump;heat exchanger

TF546.2

B

1004-4620（2015）03-0043-02

信息园地

2014-12-29

贾友剑，男，1971年生，1995年毕业于鞍山钢铁学院冶金机械专业。现为山钢股份莱芜分公司炼铁厂机动设备科科长，高级工程师，从事机械设备维护及管理工作。