中陽鋼鐵1780m3高爐爐渣處理系統(tǒng)工藝設計

何 強,文輝正,李兵兵,秦秀玉,王利軍

(1.中冶賽迪工程技術股份有限公司,重慶401122; 2.山西中陽鋼鐵有限公司,山西中陽033400)

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中陽鋼鐵1780m3高爐爐渣處理系統(tǒng)工藝設計

何 強1,文輝正1,李兵兵2,秦秀玉2,王利軍2

(1.中冶賽迪工程技術股份有限公司,重慶401122; 2.山西中陽鋼鐵有限公司,山西中陽033400)

摘 要:對中陽鋼鐵1780m3高爐爐渣處理系統(tǒng)工藝設計進行了介紹和總結。生產實踐證明: CISDI轉鼓法水渣工藝安全可靠,生產穩(wěn)定,在環(huán)保、節(jié)能方面優(yōu)勢明顯,具有突出的經濟和社會效益,值得大力推廣。

關鍵詞:高爐;水渣;CISDI轉鼓法;設計

1 引言

中陽鋼鐵公司1780m3高爐是山西省最大的民營企業(yè)高爐,其爐渣處理系統(tǒng)采用CISDI環(huán)保節(jié)能轉鼓法水渣處理工藝。本文將就該高爐爐渣處理系統(tǒng)工藝設計作一個較為全面的介紹和總結。

2 系統(tǒng)組成

高爐設2個鐵口、2個出鐵場,即C1出鐵場和C2出鐵場。根據(jù)鐵口及總圖布置、設備運行維護檢修等方面綜合考慮,2個鐵口的下渣共用1套CISDI環(huán)保節(jié)能轉鼓法爐渣處理裝置,同時還設有1條事故水渣溝,并在C1、C2出鐵場內各設有1個簡易事故干渣坑。

采用CISDI節(jié)能環(huán)保轉鼓法爐渣處理工藝,其主要由水渣?；到y(tǒng)、脫水系統(tǒng)、水渣輸送系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、補充水系統(tǒng)、事故供水系統(tǒng)等組成。其工藝設備及設施主要有沖制箱、水渣溝、水渣槽、水渣槽下部結構及出口裝置、高空排汽管、轉鼓過濾器、水渣分配器、緩沖槽、轉鼓罩、水渣膠帶運輸機;水系統(tǒng)設施主要有集水槽、沉淀池、清水池、?；谜?渣貯運系統(tǒng)主要設備有水渣排出膠帶機、水渣裝車槽。

3 工藝流程

其工藝流程為(如圖1):熔渣在渣溝末端被沖制箱噴出的高速水流水淬粒化,渣水混合物沿水渣溝前行并匯集到水渣槽,經水渣槽下部出口裝置及水渣分配器進入轉鼓過濾器進行渣水分離,脫水后的水渣經排出膠帶機運至水渣裝車槽,汽車外運;濾出水進入集水槽,經水溝流入沉淀池,然后溢流至清水池,通過?；谜舅椭翛_制點,循環(huán)使用;沖制水渣時產生的大量有害蒸汽、水渣溝及渣水分離產生的殘余蒸汽通過水渣槽上部排汽管及C2水渣溝排汽管集中高空排放。

4 主要工藝特點

4.1 渣處理系統(tǒng)布置緊湊,事故措施功能完善

由于該工程為鐵廠老區(qū)淘汰落后產能、升級改造項目,部分設施需利舊使用,導致總圖布置非常緊張,水渣系統(tǒng)限制在一條狹長的區(qū)域內布置。根據(jù)鐵口及總圖布置、設備運行維護檢修等方面綜合考慮,我們充分結合新老渣處理工藝的特點,將2個鐵口的下渣完成沖制?；笸ㄟ^各自獨立的水渣溝匯集到水渣槽內,其后共用1套CISDI環(huán)保節(jié)能轉鼓爐渣處理裝置及水渣輸出裝置,實現(xiàn)了水渣的順利沖制、脫水與運輸。

圖1　中陽鋼鐵1780m3高爐水渣工藝流程簡圖

同時,渣處理系統(tǒng)還設有1條事故水渣溝,并在C1、C2出鐵場內各設有1個簡易事故干渣坑:在開爐初期爐渣不宜沖制水渣或水渣設施出現(xiàn)故障等異常情況時,熔渣可直接進入事故干渣坑進行處理;當水渣轉鼓設施發(fā)生故障需較長時間維護檢修時,可將C2水渣溝內的渣水混合物導入事故水渣溝,而后進入沉淀池進行渣水沉淀分離。正常情況下100％沖制水渣,事故干渣坑及事故水渣溝僅作為事故備用手段。

4.2 水渣脫水效果好,運行安全可靠

轉鼓過濾器是渣和水的分離設備,亦是水渣設施的核心設備,主要由轉鼓本體、支撐裝置、驅動裝置、清洗裝置、潤滑裝置及附件組成。轉鼓本體由四個托輥支承在支座上,筒內支承梁支承膠帶輸送機和分配器,轉鼓外設有保護罩,兩端設有溢流接水管。當轉鼓轉動至上部時,過濾后的渣由于重力作用落到伸入轉鼓過濾器的膠帶輸送機上,隨膠帶機外運輸出,而濾出的水則進入下方的集水槽,匯入沉淀池進行后續(xù)處理。轉鼓過濾器驅動方式為電動,鏈輪鏈條傳動,采用變頻調速,可以根據(jù)渣流量大小調節(jié)其轉速,調速范圍0.2 r/min～1.4 r/min。

水渣在轉鼓內經過一次濾水后,還將通過膠帶機輸送到水渣裝車槽進行貯存及二次濾水,貯存時間約2h,確保最終裝車運輸時水渣含水率≤15％,避免水渣運輸過程中殘留水分四處滴落,減少了環(huán)境污染。

4.3 沖渣蒸汽高空集中排放,更加環(huán)保和節(jié)能

熔渣溝端頭沖制水渣過程及轉鼓內渣水分離過程中均會產生大量蒸汽,該蒸汽中含有SO2、H2S等有害物質,具有較強的酸性,若不統(tǒng)一收集排放,不僅惡化現(xiàn)場環(huán)境,還會對出鐵場廠房鋼結構和爐頂鋼結構及設備造成嚴重腐蝕,影響其使用壽命。

鑒于此,我們分別在水渣槽上部及C2水渣溝上設置排汽管,并且在水渣溝上均設置溝蓋,對蒸汽進行有效的捕集。其中,C2水渣溝上排汽管沿著出鐵場廠房屋頂、爐頂框架敷設,出口高度高于爐頂放散閥,消除了水渣蒸汽對爐頂鋼結構和設備的腐蝕;水渣槽上部排汽管由于距離高爐較遠,同時也考慮了當?shù)爻Ｄ觑L向因數(shù),所以該排氣管采用傳統(tǒng)自立式結構,出口高度高于爐頂?shù)踯嚇烁?。通過上述蒸汽收集及排放措施,實現(xiàn)了水渣沖制區(qū)無蒸汽外溢,大大改善了操作人員的工作環(huán)境。

水渣蒸汽高空集中排放,不僅具有顯著的環(huán)保效果,還有明顯的節(jié)能作用,蒸汽沿排汽管上升過程中,通過排汽管側壁與外界空氣自然換熱,蒸汽逐步冷卻形成冷凝水,沿排汽管內壁自然回流,既減少了蒸汽排放量,又可作為系統(tǒng)補水,減少新水補水量。某鋼廠采用此高空排放工藝高爐與采用環(huán)保英巴工藝高爐相比,噸渣補水量減少,投資和運行費用相應降低,其水渣排汽管硫化物排放濃度也低于國家排放標準[1]。

4.4 沖渣循環(huán)水水質好,循環(huán)水管路磨損小

水渣系統(tǒng)循環(huán)水為含有固體懸浮物顆粒的渣漿水,對循環(huán)水管路有較大磨損,水中懸浮物顆粒數(shù)量多少將會直接影響管路及閥門的使用壽命。CISDI轉鼓過濾器采用細網(wǎng)眼濾網(wǎng),有利于渣水分離,不僅提高了水渣脫水率,還降低了循環(huán)水中的細渣含量;同時,在轉鼓過濾器下部設置錐形集水槽及底流泵,將集水槽中收集的細渣用底流泵打回水渣槽進行循環(huán)過濾,從而進一步降低循環(huán)水中的細渣含量,最終水中的懸浮物顆粒數(shù)量減少,減小了對管路及閥門的磨損。

另一方面,我們通過優(yōu)化工藝技術方案,進一步提高沖渣循環(huán)水水質條件。原舊高爐區(qū)域水渣水系統(tǒng)設有二級沉淀池及清水池,而且設施保存較好。鑒于此,我們結合總圖布置,充分利用已有設施以節(jié)省投資,在新高爐設計時創(chuàng)新性地保留了此沉淀池及清水池,把它作為CISDI轉鼓法水渣處理設施的一部分,將集水槽中的過濾渣漿水及事故水渣溝直接引至沉淀池進行二級沉淀過濾,沉積于沉淀池底部的細渣通過抓斗起重機定期清理,從而確保了清水池中沖渣用水的優(yōu)良水質。

5 生產情況

中陽鋼鐵1780m3高爐自2013年9月點火投產至今,高爐水渣系統(tǒng)基本一直保持正常生產狀態(tài)。其中,2014年水渣系統(tǒng)主要生產運行指標見表1。

表1　中陽鋼鐵1780m3高爐水渣系統(tǒng)主要生產運行指標(2014年)

由表1可見,1780m3高爐水渣系統(tǒng)實際運行指標均已達到或優(yōu)于設計指標,水渣沖渣作業(yè)率高,設備運行狀況良好。

6 結語

CISDI環(huán)保節(jié)能轉鼓法水渣處理工藝是中冶賽迪積累多年高爐設計和生產實踐經驗,在因巴法爐渣處理工藝基礎上改進及優(yōu)化而來,所有設備實現(xiàn)全國產化制造。生產實踐證明CISDI轉鼓法水渣工藝安全可靠,生產穩(wěn)定,在環(huán)保、節(jié)能方面優(yōu)勢明顯,具有突出的經濟和社會效益,值得大力推廣。

參考文獻:

[1] 范志剛,林西平,鄒忠平,等.轉鼓法水渣工藝的環(huán)保和節(jié)能[J].鋼鐵技術,2011(2):11 -16.

信息

The Slag Granulation Process Design for 1780 m3BF of Zhongyang Steel

HE Qiang1,WEN Hui-zheng1,LI Bing-bing2,QIN Xiu-yu2,WANG Li-jun2
(1.CISDI Engineering Co.,Ltd.,Chongqing,401122; 2.Zhongyang Iron and Steel Co.,Ltd.,Zhongyang,033400,Shanxi,China)

Abstract:Slag granulation process design for 1780 m3BF of Zhongyang Steel is introduced and summarized.Production practice has proved that,dewatering drum process of CISDI is safe,reliable and stable in productive process,and has obvious advantage on Environmental protection and energy conservation,and has prominent economic and social benefits,so it deserves be popularized rapidly.

Key words:blast furnace;slag granulation;dewatering drum process of CISDI;design

作者簡介:何 強,碩士,工程師,主要從事高爐設計與研究。

文章編號:1001-5108(2016)01-0021-04

中圖分類號:TF321

文獻標識碼:A