某钢铁厂高炉炉渣INBA排渣系统改造研究

郑 俊

（瑞和安惠项目管理集团有限公司，湖北武汉430000）

0 引言

钢铁绿色生产是目前世界钢铁工业追求的主要目标和研究课题，主要是对废渣、废气的处理和再利用。其中，高炉炉渣是高炉炼铁产生的主要废物，对它的处理和再利用是实现钢铁生产循环经济的重要途径之一。高炉炉渣处理后主要用途是作为生产水泥的原料，处理后的粒化渣质量越好，其被再利用的经济价值就越高。

20世纪50年代，我国大部分高炉炉渣处理方式是露天堆放任其自然冷却。这种方法占用了大量的土地，浪费了能源，污染了水源，同时造成了炉渣的巨大浪费，因此早已被弃用。之后，我国钢铁厂先后从国外引进了沉淀池法、底滤法（OCP法）、因巴法（INBA法）、拉萨法（RASA法）、图拉法（TYNA法）等。它们各有优势，其中因巴法因其设备简单、占地面积小、能耗较低、便于自动化控制等优点得到了广泛应用。

因巴法的主要工艺流程是：高炉熔渣由熔渣沟流入粒化塔，由粒化塔内喷出的高速水流将熔渣水淬、粒化、冷却，形成玻璃体颗粒；之后将渣水混和物输送进脱水转鼓中进行渣水分离。随着脱水转鼓的旋转，固体被带到转鼓上部，脱水后的水渣落到转鼓内皮带机上，运送到成品水渣仓内，在进一步脱水后，固形物被运到水泥厂生产水泥。滤出的流水经可循环使用，该炉渣处理工艺基本能解决烟尘、蒸汽雾霾对环境的污染，理论上能达到系统零排放的目的。

1 问题的提出

20世纪90年代，我国某大型钢厂某3200m3高炉采用INBA炉渣处理方案，取得了良好的经济、环境效益。但是由于INBA法本身固有原因，在多年的使用当中，水渣冲制率始终维持在70%～85%，每年均有若干次因炉渣处理设备故障而造成高炉减产，水渣设备检修工作量巨大，备件更换费用每年均在300万元以上，维护工人劳动强度巨大。故障具体表现如下：

（1）原输水管道由衬塑低碳钢材料制造，由于炉渣冲蚀，塑料内衬很快脱落，造成管道、阀门堵塞；

（2）废水呈酸性，转鼓及滤网在使用一定时间后需要更换（图1），增加了维护成本；

（3）脱水转鼓表面网格较小，而炉渣生成的玻璃体颗粒较大，因此滤网易堵塞，减弱了过滤效果；

（4）在输送皮带输送炉渣过程中，炉渣易堆积（图2）；

（5）炉渣容易外溢，堵塞废水收集系统滤网，易造成废水外溢至路面，影响了人员通行，同时严重污染了厂区环境，并且除渣成本高。

图1 转鼓维护作业

图2 传送带炉渣外溢

2 问题分析与改进

针对以上问题，我们进行了分析和论证，发现炉渣颗粒的尺寸是转鼓、排水系统堵塞的关键因素。颗粒过大，渣水混合物中含水量高，产生了超出实际的出渣量，皮带无法及时运走，导致转鼓被埋；若颗粒过小，转鼓过滤出的水会变得浑浊，水中有大量细渣泡状物，并在冷却塔、集水槽、热水池沉淀淤积，导致泵体和管道磨损加剧，负荷增大，严重时甚至会卡住水泵叶轮，损坏滤网。因此我们主要从改进造渣工艺，适度减小炉渣颗粒尺寸以及更换管道材料等两方面着手解决这一系列问题。

我们进行了相关实验，经过对比分析，发现炉渣颗粒大小与造渣工艺之间有以下规律：

（1）炉渣化学成分对成渣颗粒大小无直接影响关系。

（2）成渣水温有一定影响，水温高则渣水比高，40℃以下为3～7，40 ℃以上为5～10。

（3）冲渣水压对炉渣颗粒尺寸起决定性作用。

通过多次实验，我们绘制出了图3。

图3 造渣水压与颗粒直径及渣泡产生率的关系

从图中可以看出，当冲渣水压从0.05MPa升至0.20MPa时，水渣颗粒度下降较快，同时渣泡产生率上升也较快；当冲渣水压继续增加至0.35MPa时，水渣二维颗粒度下降速度减缓，同时渣泡产生率上升幅度也逐渐减小。

3 优化改造方案

基于以上分析，我们对造渣工艺及生产设备进行了以下优化与改造：

（1）将冲渣水压控制在0.24MPa左右，在此水压下炉渣颗粒尺寸较小，基本稳定在1.5～4mm左右，同时渣泡产生率也较低，两者相对均衡；

（2）造渣水温控制在60～90℃，减少炉渣的含水量；

（3）将原有冲渣小泵换为大泵，提升原有转鼓冲渣水压至0.3MPa，减少转鼓滤网堵塞情况；

（4）输水、送渣管道更换为耐酸、耐磨合金，并在关键部位采用喷涂耐磨陶瓷、镶套等工艺进一步提升耐磨性。

4 结语

经过以上各方面的优化升级，INBA炉渣处理设备运行稳定，水渣冲渣率稳定在97%以上，达到国内领先水平，较好地解决了原INBA系统的缺陷，最大程度上减少了渣泡的产生，进而减少了转鼓滤网的堵塞，单台设备使用周期由原来的半个月延长至近一个月，大大延长了维护周期；同时在保证冲渣效率的基础上，炉渣处理系统减少了1座冷却塔、3台冷却泵、3台冷却风机、2台循环泵等装备，相关管线减少了五成，最终设备硬件减少了近三成，这也大大降低了运行成本。

优化升级半年以来，厂区基本没出现过明显的路面积水情况，说明改造的思路和措施是有明显成效的，达到了预期目标。

［参考文献］

[1]孙华，熊光华，习明安，等.一种控制高炉INBA循环系统水体含砂量的方法及其限流装置：201110156948.2[P].2011-06-13.

[2]申金涛.1260m3高炉转鼓过滤法渣处理工艺改进措施[J].冶金动力，2014（9）：53-55，58.

[3]刘森，赵忠东，陈健，等.高炉冲渣水及冲渣乏汽余热回收系统的综合研究应用[C]//2015钢铁企业中低温余热回收与高效利用新设备、新技术交流会论文集，2015：23-30.

[4]颜斌.高炉冲渣水处理工艺技术的研究[D].武汉：武汉科技大学，2013.