湛江钢铁炼钢循环水处理站设计

周其其

（宝钢工程技术集团有限公司，上海 201900）

1 概述

湛江钢铁是新建的1000 万t 级钢铁基地，炼钢工程是湛江钢铁工程核心环节，是生产链承上启下、确保湛江钢铁联合企业稳定顺行的环节，更是最终产品内在质量的决定性环节。炼钢循环水处理站是保障炼钢正常生产的重要辅助设施。以下就炼钢循环水处理站设计方法及相关技术进行探讨。

2 水处理站简介

湛江炼钢工程包括铁水预处理中心、转炉系统、精炼设施、渣处理及配套工程等。炼钢车间生产规模为年产892.8×104t钢水。主体设备包括：

北区：铁水预处理、2 座350 t 转炉、2 套精炼设施（1套单工位RH、1座双工位LF）；

南区：1 座350 t 转炉（预留1 座）、3 套精炼设施（2套LATS、1套单工位RH）。

本设计为炼钢配套公辅给排水及水处理设施，水处理设施还包括2150 连铸和2300(预留1650）连铸净循环水及闭路纯水循环水系统。

整个循环水处理站考虑紧邻工艺，按南区、北区集中布置，包括循环水处理站、沉淀池、脱水机房、加药间及电气室等。

3 处理水量及水质

整个循环水处理站分为炼钢LF闭路循环水、炼钢净循环水、连铸闭路循环水、连铸净循环水、RH浊循环水、OG 浊循环水以及污泥处理系统、加药系统等。具体水量见表1。循环水系统供水水质要求见表2。

表1 循环水处理水量 m3/h

表2 循环水水质表

4 水处理工艺流程

4.1 炼钢连铸净循环水处理系统

净循环系统主要供给炼钢转炉氧枪、副枪，转炉炉口、托圈、耳轴水冷；转炉洗涤塔水冷夹套、板式换热器及RH 机械设备等；板坯连铸设备间接冷却、板式换热器、火焰清理冷却器、液压站、空调，炼钢设备及空压站等用户。

根据用户对水压及供水制度的要求，由各泵组分别将水加压送用户使用，水在使用过程中仅温度升高，未受其它污染，回水直接利用余压上冷却塔冷却，冷却后的水再用泵加压供用户循环使用。炼钢设施设置独立的循环水池及冷却塔，连铸设施设置独立的循环水池及冷却塔。基本流程：冷水池→循环供水泵→自清洗过滤器→供水至设备→回水至冷却塔。

为保证净循环的供水水质，在冷水池中取出一部分水（约为总循环量的5%）由旁滤泵提升至旁滤过滤器进行过滤后再回到冷水池中。净环旁滤装置采用KEPD全自动过滤器。

为防止系统结垢及藻类繁殖，在净循环冷水池中投加阻垢剂及杀菌灭藻剂。

旁滤的反冲洗排污水和自清洗过滤器的反洗排水均排至废水池，然后经废水泵提升后排至OG浊循环水处理分配槽作为补充水。

4.2 炼钢连铸纯水闭路循环系统

纯水主要用户为LF设备及连铸结晶器，经用户使用后的纯水仅温度升高，未受其它污染，回水利用余压经板式换热器冷却后，再用泵组加压送用户循环使用。LF 设施和连铸结晶器分别设置独立的板式换热器及循环泵组。基本流程：用户→自清洗过滤器→板式换热器→纯水循环供水泵→供水至设备。

在整个系统的正常运行过程中，系统由于泄漏等损失，造成系统的水量减少，需要不定时的向系统补充纯水。由系统设置的补水泵将纯水池的水加压送入循环水管网膨胀罐。

纯水池水位自动(也可手动)进行补水，补充水由全厂纯水管网供给。

4.3 浊循环系统

炼钢浊循环系统包括RH 浊循环水系统、转炉烟气除尘OG 浊循环水系统以及泥浆处理系统。其中：

1)RH浊循环水系统

RH 浊循环水用户为RH 蒸汽喷射泵。RH 蒸汽喷射为间断性运行，在运行周期内尾气的含尘量及温度是变化的，由此造成真空泵蒸汽冷凝器循环水排水的SS和温度呈周期性变化。

单套RH 装置共需浊循环水量2212 m3/h，给水SS≤100 mg/L，回水SS 最大增加80 mg/L，冷却水供水温度34 ℃，最大温升15 ℃。

RH 冷凝器压力回流入调节池调温调质，投加药剂后进入钢结构斜板沉淀器混凝沉淀，经冷却塔冷却后的水进入冷水池，最后用泵加压送设备循环使用。

斜板沉淀器底部设螺旋输送机及电动排泥泵，经泥浆调节池均质后送OG 辐流式沉淀池分配槽处理。

本系统根据循环水的电导率进行人工排污，排污水进入全厂废水管网。

2)转炉OG浊循环水系统

循环水量为1000 m3/h·转炉，3 座转炉，共计3000 m3/h。供水温度≤40 ℃，SS≤100 mg/L；最大回水温度约57 ℃，SS值5000～20000 mg/L。水处理站分北区、南区布置。

OG 除尘浊循环处理系统主要包括高架排水溜槽、粗颗粒分离器、分配槽、辐流式沉淀池、冷水池、热水池、循环泵房等。

OG 除尘废水经高架排水溜槽自流进入粗颗粒分离器，去除大颗粒(大于60 μm)的悬浮物后,流经分配槽进入辐流式沉淀池；在分配槽前加入高分子助凝剂，以实现悬浮物的凝聚沉淀；沉淀后的溢流水经流槽流入热水池，由热水泵提升送至冷却塔后，再经冷水泵加压送至除尘用户循环使用。

循环系统水量损耗主要为在洗涤塔随烟气蒸发、循环水降温蒸发、随污泥带走和系统漏损等。损耗的水部分由水封排水及RH 泥浆水补充，其余由全厂生产、工业水系统补充。

由于OG 循环水pH 高、碱度高，与其它废水混合后易结垢堵塞管道，南北区各设置缓冲池2座，每座300 m3，用于收集定修及年修产生的溢流水和清池水。缓冲池内水优先回补OG 系统，多余水量经pH调整后排入全厂废水专用OG废水收集管。

4.4 污泥处理系统

本系统主要处理净环过滤器反洗废水，RH 浊循环泥浆及OG 除尘泥浆水。过滤器反洗水及RH泥浆水均在OG 分配槽内混合，OG 除尘水每座浓缩池下设地下污泥泵房，内设污泥泵，将浓缩池排泥提升送至污泥脱水间贮泥槽（槽内设有搅拌器），由污泥进料泵提升送至脱水机脱水，滤液回至滤液贮存池，由泵返送至浓缩池分配槽前排水渠。

北区OG 污泥日产干重约318 t，设置5台OG 板框压滤机，该板框机单台处理干污泥能力6 t/h，可以满足要求。

南区OG 污泥日产干重约159 t，选用板框压滤机3台（预留2台位置），单台处理干污泥能力5 t/h。

污泥脱水后含水率≤38%，由全厂统一考虑汽运及回收处理。

4.5 加药系统

1)净循环水处理系统加药

为了保证净循环水系统的稳定运行，防止设备及管道的腐蚀、结垢，净循环系统设置了防腐阻垢剂加药装置。加药装置风别设置在南、北区净循环加药泵房内。

2)纯水闭路系统加药

为确保纯水闭路系统循环冷却水系统的稳定运行，防止设备及管道的腐蚀，系统设置了缓蚀剂和杀菌剂加药装置，加药装置风别设置在南、北区净循环加药泵房内。

3)浊循环系统加药

在浊循环水处理系统中共用到6 种药剂，分别为絮凝剂、混凝剂、纯碱、分散剂、阻垢剂和硫酸。其中絮凝剂投加至RH 反应槽；混凝剂分别投加至RH 反应槽和OG 进水流槽；混凝剂用于去除RH 和OG 浊循环水系统中的悬浮物形成污泥沉淀。纯碱药剂用于降低OG 浊循环水中的硬度，调节辐流式沉淀池内PH 值，增强沉淀效果；分散剂和阻垢剂用于防止OG 浊循环水在高硬度高碱度水质条件下管道结垢；硫酸用于调节OG 浊环水供水pH 值。上述各套加药装置均布置在浊循环水处理集中加药间内。

5 水处理控制

5.1 水处理操作

水处理操作有操作地点选择和操作方式选择两种选择方式。

按操作地点可区分为“机旁操作”和“远程操作”两种模式,设备机旁箱上操作设为“机旁操作”；水处理操作室或转炉操作室或精炼操作室控制系统上操作设为“远程操作”。

按操作方式可区分为“机旁手动”、“CRT 手动”和“自动”三种模式。在机旁箱上手动操作设为“机旁手动”；在水处理操作室或转炉操作室或精炼操作室手动操作设为“CRT 手动”；在水处理操作室或转炉操作室或精炼操作室自动控制设为“自动”。操作方式的优先级为：机旁手动 ＞CRT 手动＞自动。

5.2 主要设备功能

1)冷却塔

冷却塔配套恒速风机。风机按操作指令运行。机旁手动和水处理操作室集中自动/手动。当风机振动而使振动开关动作时，风机停止运行并报警,报警信号送CRT 画面上显示。风机的振动、油温、自动预警、运行、故障、停机等信号，均送水处理操作室CRT 上显示。风机电机电流信号送CRT 画面显示。

2)循环供水泵

学习最终是学以致用，良好的学习知识方式是离不开社会环境下的实践环节的。加强社会相关实践活动的教学将是改善教学方式的好方法。

当工作泵故障时备用泵自动投入工作，备用泵可任意选择。工备切换时，需待备用泵投入后工作泵方可停机，切换完后自动进入手动模式，由人工选择进入自动模式。水泵与水池水位联锁（低液位报警但不自动停泵），在水池启泵水位以上时允许开泵。开泵应以操作指令。泵组出水总管设置流量检测、压力检测、温度检测，信号送CRT 画面显示。高压10 kV 电机的定子温度、轴承温度检测信号和高温报警信号送CRT画面显示。

3)水泵出水管电动阀

电动蝶阀为就地操作及水处理操作室集中手动或自动操作；集中手动为操作员用鼠标操作，集中自动时阀门的开关与水泵联锁。泵后电动阀门的启闭与对应水泵的启动信号联锁。P101 水泵开启，3 s 后电动阀门打开；水泵需要关闭时，在电动阀门关闭动作3 s 后关泵（泵启动后阀门动作时间间隔需现场可调）。

4)补水电动阀和强制排污电动阀

补水管电动阀的开、闭由该水池的水位自动控制，当炼钢净环水池水位降到一定水位时，净循环水池补充水阀自动打开，向净循环水池补水。当净循环冷水池的水位升到一定水位时，净循环水池补充水阀自动关闭。补水阀的运行状态和故障信号在CRT 画面上显示。补水管电动阀在中央和现场均有手动操作功能。并具有点动功能。

强制排污电动阀根据净循环水池的电导率值现场手动或集中控制；当电导率＞2500 μS/cm 时，阀门开启，当电导率≤2000 μS/cm时，阀门关闭；

5)水处理设备

5.3 其它

电机的运行故障具有记录功能。30 kW 容量（含）以上的MCC 柜（数显表）、操作箱（指针式）上要设置电流表，信号进PLC，在CRT上显示。

现场报警信号应同时在操作室设有报警信息及颜色变化（分重、中、轻报警）等。

液位、温度、压力、流量等设定值可调。

能环部管理设备集中控制在水处理操作室，部分信号送转炉操作室或精炼操作室进行监视；炼钢厂管理设备通过转炉子站将信号送转炉操作室，通过精炼子站将信号精炼操作室，部分信号返送水处理操作室进行监视。

连铸单元送炼钢水处理信号有：连铸准备、浇注中、浇注结束信号，采用硬接线方式。

EMS 在炼钢北区综合楼设置信号交接柜，水处理的相关信号通过以太网通讯方式到转炉共用PLC后再进入EMS信号交接柜。

电导率计信号进水处理PLC，信号传送到转炉共用PLC。

炼钢（净循环、RH、OG供水）送水泵后出口的水温检测信号送转炉PLC，通过通讯返送水处理PLC。

6 小结

湛江钢铁炼钢循环水处理站为大型综合水处理站，处理水量大、系统复杂、设备众多、控制功能要求高，该水站的设计方法对于大型钢铁企业循环水处理站的设计具有很好的借鉴作用。