煉鐵廠(chǎng)渣處理系統(tǒng)節(jié)水改造

徐潤(rùn)益

（河鋼宣鋼煉鐵廠(chǎng)，河北張家口 075100）

前言

宣鋼煉鐵廠(chǎng)高爐水渣處理方式，除3#高爐采用底濾法外，1#、2#、4#高爐均采用嘉恒法，即熱熔渣經(jīng)渣溝流入?；?nèi)，在流經(jīng)由沖制箱噴出水流后，經(jīng)水流沖刷和水淬將熱熔渣急速冷卻為粒徑較小的水渣可樂(lè)，并被水流帶入脫水器內(nèi)經(jīng)轉(zhuǎn)鼓渣水分離后，用皮帶將水渣運(yùn)至渣場(chǎng)。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐生產(chǎn)運(yùn)行，逐漸發(fā)現(xiàn)公司的這四座高爐渣處理系統(tǒng)，除3#爐渣處理系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定外，1#、2#、4#高爐渣處理系統(tǒng)存在諸多問(wèn)題，系統(tǒng)故障率較高，備品備件更換頻繁，檢修工作量大，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。特別是水耗嚴(yán)重。必須進(jìn)行改造。

1 節(jié)水改造的必然性分析

1.1 1#爐沖渣返渣系統(tǒng)改造中，新增了汽提機(jī)、螺旋機(jī)和小皮帶機(jī)，主要對(duì)回水含渣在沉淀池內(nèi)積聚產(chǎn)生的板結(jié)渣進(jìn)行提取、分離、輸送，汽提機(jī)提出的渣子在螺旋機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)分離，渣子落入小皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至其他皮帶系統(tǒng)，螺旋機(jī)內(nèi)回水通過(guò)回水管回流至循環(huán)池內(nèi)，螺旋機(jī)呈傾斜狀，由于螺旋機(jī)尾部置于的回水管與螺旋機(jī)頂部位置差較小，分離出的渣子仍含有少量的水，導(dǎo)致整個(gè)皮帶系統(tǒng)帶水、漏水，渣場(chǎng)污水產(chǎn)生多，給冬季皮帶生產(chǎn)帶來(lái)較大隱患，也給渣場(chǎng)污水消耗增加難度。

1.2 2#爐沖渣生產(chǎn)系統(tǒng)在在線(xiàn)生產(chǎn)3座高爐渣處理系統(tǒng)中，水資源消耗量最大，特別在1#爐沖渣生產(chǎn)使用渣場(chǎng)污水、3#爐沖渣生產(chǎn)采用焦化廢水，工業(yè)清水消耗量大幅降低的情況下，2#爐沖渣清水消耗量成為廠(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)，也成為作業(yè)區(qū)節(jié)水的主要目標(biāo)。

1.3 2016年焦化廢水引入沖渣生產(chǎn)，由于焦化廢水粘度高，加劇了過(guò)濾池內(nèi)渣子間的粘性，導(dǎo)致過(guò)濾池過(guò)濾性能變差，依靠過(guò)濾池底部鋪設(shè)的石子進(jìn)行過(guò)濾回水的能力變差，致使渣處理適應(yīng)焦化廢水的能力變差，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施在正常生產(chǎn)中的能力變差，導(dǎo)致渣溝、過(guò)濾池邊跑冒滴漏現(xiàn)象嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)綜合治理難以推進(jìn)。

1.4 3#爐沖渣過(guò)濾池底部鋪設(shè)的石子，自2016年設(shè)備能源部循環(huán)泵站溢流水及焦化廢水引入應(yīng)用以來(lái)，受此兩股廢水粘性的影響，石子粘連、透水性變差，過(guò)濾池設(shè)計(jì)使用壽命超標(biāo)，使用廢水生產(chǎn)以來(lái)，過(guò)濾池在超壽命使用三個(gè)月的情況下，過(guò)濾板結(jié)、不下水日益突出，已經(jīng)影響到正常沖渣生產(chǎn)。

1.5 1#、2#爐渣處理系統(tǒng)生產(chǎn)中，渣水分離不能做到徹底，經(jīng)皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至渣場(chǎng)的成品渣含水量依舊很大，為了減少污水外排造成水資源浪費(fèi)，對(duì)渣場(chǎng)污水進(jìn)行回收至距離較近的1#爐北場(chǎng)沖渣循環(huán)池，用于沖渣生產(chǎn)。但沖渣隨高爐倒場(chǎng)，當(dāng)北場(chǎng)停場(chǎng)檢修時(shí)，渣場(chǎng)污水不能達(dá)到定時(shí)定量的消化，導(dǎo)致污水積聚，拉渣車(chē)輛出入渣場(chǎng)通行受阻，需要外排，既給現(xiàn)場(chǎng)綜合治理帶來(lái)一定困難，又加劇了水資源的極大浪費(fèi)。

1.6 3#高爐渣處理系統(tǒng)采用底濾法，系統(tǒng)回水在冬季還將作為廠(chǎng)區(qū)附近居民樓的取暖，主要依靠熱水泵房?jī)?nèi)3臺(tái)采暖泵的作用，將回水供給居民樓采暖；夏季，在熱水泵房3臺(tái)冷卻泵的作用下將回水供給涼水塔進(jìn)行二次冷卻降溫后用于沖渣生產(chǎn)。3臺(tái)采暖泵和3臺(tái)冷卻泵的出口管道自成一體，除了冬季采暖季五個(gè)月，采暖泵運(yùn)行外，其他時(shí)間，均是冷卻泵在運(yùn)行。在冷卻泵遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采暖泵運(yùn)行的實(shí)際情況下，冷卻泵變頻器故障頻次增加，給正常生產(chǎn)帶來(lái)困難，存在生產(chǎn)隱患，采暖泵夏季停用，造成設(shè)備長(zhǎng)期閑置，降低了其利用率，有改進(jìn)的必要。

2 沖渣系統(tǒng)節(jié)水改造

2.1 1#爐沖渣螺旋機(jī)回水管改造

為了保證正常生產(chǎn)，減少皮帶含水量，2017年5月，利用高爐休風(fēng)時(shí)機(jī)，對(duì)螺旋機(jī)回水管進(jìn)行了改造，將原回水管封堵，在此基礎(chǔ)上，下降300 mm，重新設(shè)置回水管，開(kāi)挖、焊接，將整個(gè)回水管在原有基礎(chǔ)上降低300 mm，回水管降低，回水降低，同時(shí)降低了螺旋機(jī)頂部分離出渣子的含水量。螺旋機(jī)回水管整體下降后，螺旋機(jī)內(nèi)水位降低，螺旋機(jī)頂部分離的渣子含水減少，輸送至皮帶系統(tǒng)的渣子含水量減少，皮帶帶水跑水冬季結(jié)冰減少，渣場(chǎng)污水產(chǎn)生減少，污水回收工作及現(xiàn)場(chǎng)管理工作取得進(jìn)步。

2.2 2#爐沖渣系統(tǒng)節(jié)水改造

為了降低工業(yè)清水消耗，2017年5月份，對(duì)2#爐沖渣生產(chǎn)用水進(jìn)行節(jié)水改造，改造分別根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施對(duì)南北場(chǎng)污水利用進(jìn)行回收。根據(jù)設(shè)備能源部循環(huán)泵站距離2#爐沖渣北場(chǎng)較近，將泵站溢流水在加裝閥門(mén)、管路后，回抽到北場(chǎng)循環(huán)池內(nèi)，引用到北場(chǎng)沖渣生產(chǎn)中，代替工業(yè)清水的補(bǔ)充；在南場(chǎng)，對(duì)原建焦化廢水泵房設(shè)備設(shè)施進(jìn)行排查，修補(bǔ)破損部位后，打開(kāi)閥門(mén)，引入焦化廢水，在回水池內(nèi)設(shè)置潛水泵，根據(jù)回水池內(nèi)水位線(xiàn)，即水量情況，開(kāi)啟潛水泵將廢水回抽至南場(chǎng)循環(huán)池內(nèi)，用于補(bǔ)充南場(chǎng)生產(chǎn)用水，減少工業(yè)清水在南場(chǎng)沖渣生產(chǎn)中的使用。

2.3 3#高爐實(shí)現(xiàn)全廢水沖渣生產(chǎn)改造

為了更好地服務(wù)生產(chǎn)，提高焦化廢水在沖渣生產(chǎn)中的使用量，提高沖渣設(shè)備設(shè)施適應(yīng)焦化廢水的能力，提高過(guò)濾池正常保產(chǎn)能力，在泵的使用上由過(guò)去的3臺(tái)沖渣泵改為4臺(tái)沖渣泵沖渣生產(chǎn)，在過(guò)濾池操作方面，創(chuàng)新天車(chē)抓渣操作方法，在過(guò)濾池石子上面保留1 m厚的渣子作為過(guò)濾池保護(hù)石子，以此促進(jìn)過(guò)濾池回水順暢，渣溝兩邊分別加高100 mm，幾項(xiàng)舉措的實(shí)施，既保證了過(guò)濾池回水正常、沉淀池凈化正常的作用，又避免了渣溝兩邊的跑水、溢水發(fā)生，從而保證了焦化廢水在沖渣生產(chǎn)中的很好使用。

2.4 渣場(chǎng)污水在1#爐沖渣南北場(chǎng)的共同使用改造

2017年6月，對(duì)1#高爐渣場(chǎng)回水管路進(jìn)行改造，在北場(chǎng)與南場(chǎng)間加裝管路，使該管路和渣場(chǎng)與北場(chǎng)間管路接通，在渣場(chǎng)與北場(chǎng)間管路出口端加裝一個(gè)閥門(mén)。當(dāng)北場(chǎng)停場(chǎng)檢修，關(guān)閉出口端閥門(mén)，渣場(chǎng)污水改變出口方向，經(jīng)北場(chǎng)與南場(chǎng)間新增管路，流入南場(chǎng)循環(huán)池。閥門(mén)加裝位置遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于北場(chǎng)與南場(chǎng)間新增的管路，只要打開(kāi)閥門(mén)，渣場(chǎng)污水將全部回流至北場(chǎng)，即使南場(chǎng)停機(jī)檢修，不用擔(dān)心渣場(chǎng)污水進(jìn)入南場(chǎng)影響檢修工作。

2.5 3#爐沖渣過(guò)濾池性能提升改造

2017年5月至6月，組織對(duì)3#爐沖渣過(guò)濾池石子進(jìn)行集中更換。由于4個(gè)過(guò)濾池均不下水，逐步更換石子，進(jìn)度慢，生產(chǎn)難以保持，所以在更換石子前，提前對(duì)在用的2個(gè)過(guò)濾池的板結(jié)進(jìn)行疏松，滿(mǎn)足過(guò)濾池更換石子中的生產(chǎn)需要，為其他2個(gè)過(guò)濾池更換石子做保障，同時(shí)在操作上，降低蓄水池水位，使蓄水池水位低于過(guò)濾池底部，保證了另外2個(gè)過(guò)濾池石子更換工作安全穩(wěn)定有序進(jìn)行，在不影響生產(chǎn)的前提下，45天時(shí)間內(nèi)圓滿(mǎn)完成了4個(gè)168 m2過(guò)濾池石子更換工作。

2.6 提高3#爐沖渣設(shè)備性能改造

為了提高6臺(tái)泵的綜合使用性能，在采暖泵和冷卻泵出水管道用2根DN300管道連通，兩頭各安裝2個(gè)閥門(mén)，共4個(gè)閥門(mén)。這樣即使在夏季，關(guān)閉采暖泵供居民采暖管路出口閥門(mén)，依然可以用采暖泵代替冷卻泵對(duì)回水供給涼水塔的冷卻工作，給冷卻泵及其電氣設(shè)備、變頻器充足的檢修時(shí)間，以保證冷卻泵的正常使用，避免了冷卻泵變頻器老化故障多的生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，極大地提高保產(chǎn)能力。將夏季閑置設(shè)備充分利用，發(fā)揮作用，充分提高設(shè)備利用率，而且極大地提高了設(shè)備保產(chǎn)能力。

3 改造后效果分析

3.1 1#爐沖渣螺旋機(jī)回水管改造，改造中未投入任何費(fèi)用，只對(duì)回水管位置進(jìn)行了下移。改造前因渣子含水量大，導(dǎo)致工業(yè)清水補(bǔ)水量增加，年約產(chǎn)生工業(yè)清水171000 t，改造后，含水量降低，工業(yè)清水消耗量年降低至48600 t，直接節(jié)約工業(yè)清水122400 t，改造后，轉(zhuǎn)運(yùn)至皮帶輸送機(jī)上渣子含水量降低，皮帶帶水漏水冬季結(jié)冰得到極大緩減，渣場(chǎng)污水量產(chǎn)生得到緩減，促進(jìn)環(huán)保工作。

3.2 2#爐沖渣系統(tǒng)節(jié)水改造,通過(guò)南北場(chǎng)泵站溢流水和焦化廢水兩股污水的加入使用，既達(dá)到環(huán)保中廢水的高效回收利用，又極大地節(jié)約工業(yè)清水消耗，促進(jìn)了環(huán)保、能源工作的高效化、合理化。

3.3 3#高爐沖渣全用焦化廢水，加大沖渣水量，加高渣溝，保護(hù)過(guò)濾池過(guò)濾層，既可以維護(hù)過(guò)濾池正常過(guò)濾性能，延長(zhǎng)過(guò)濾池使用壽面，又可以提升焦化廢水在沖渣生產(chǎn)的適應(yīng)，使3#高爐沖渣生產(chǎn)做到了在干渣生產(chǎn)外的全廢水生產(chǎn)，大大節(jié)約了工業(yè)清水的消耗，環(huán)保效果更加突出，更為企業(yè)生存提供了強(qiáng)大保障。

3.4 改造后，實(shí)現(xiàn)了渣場(chǎng)污水在1#爐沖渣南北場(chǎng)的共同使用，提高污水利用率，減少污水外排對(duì)能源浪費(fèi)及現(xiàn)場(chǎng)的污染，促進(jìn)了環(huán)保，同時(shí)也極大地減少了工業(yè)清水在1#爐南場(chǎng)的消耗。通過(guò)改造，解決了渣場(chǎng)污水不因停場(chǎng)而停用的一系列問(wèn)題，保證了渣場(chǎng)污水的正?；爻槭褂?，避免了渣場(chǎng)因污水積聚導(dǎo)致的車(chē)輛出入帶渣帶水影響現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況的發(fā)生，環(huán)保工作效果明顯。

3.5 石子更換后，過(guò)濾池使用性能明顯增強(qiáng)，下水順暢，過(guò)濾池使用壽命延長(zhǎng)，跑水溢水等能源損耗得到遏制，回水順暢，補(bǔ)水量降低；在保產(chǎn)方面提前疏松了在線(xiàn)用的兩個(gè)過(guò)濾池，保證了石子更換中的生產(chǎn)之需；在施工中，降低蓄水池水位保證了過(guò)濾池底部無(wú)水，保證了施工人員的防燙傷工作，為施工、生產(chǎn)雙安全推進(jìn)奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

3.6 此項(xiàng)改造改變了過(guò)去20年來(lái)冷卻、采暖自成一體的工作模式，提高了采暖泵、冷卻泵在實(shí)際生產(chǎn)中綜合使用性能，更為冷卻泵正常檢修提供了充足時(shí)間保證，同時(shí)在服務(wù)高爐生產(chǎn)方面奠定良好設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。提高了采暖泵運(yùn)行率，即使不在冬季也可以用采暖泵代替冷卻泵進(jìn)行生產(chǎn)，冷卻泵恢復(fù)正常檢修，這樣冷卻泵及變頻器故障導(dǎo)致的干渣生產(chǎn)不再發(fā)生。

4 項(xiàng)目效益

項(xiàng)目實(shí)施前，各高爐沖渣生產(chǎn)用工業(yè)清水：1#爐沖渣南場(chǎng)生產(chǎn)全部使用工業(yè)清水，年均耗171000 t，2#高爐年均耗750000 t，3#高爐稀釋焦化污水工業(yè)清水年產(chǎn)生510000 t。

項(xiàng)目實(shí)施后兩股污水引入后，年均耗水量明顯降低，約424900 t，年僅2#爐沖渣直接節(jié)約工業(yè)清水750000-424900=325100 t。

提高了廢水利用率，降低了工業(yè)清水消耗，促進(jìn)了環(huán)保、能源的高效運(yùn)作，社會(huì)效益明顯。加裝閥門(mén)，回收渣場(chǎng)污水生產(chǎn)以來(lái)，年均耗水下降到48600 t，直接減少工業(yè)清水171000-48600=122400 t。

創(chuàng)新抓渣方式上不需要任何投入，改造后，除需補(bǔ)充生產(chǎn)蒸發(fā)消耗量產(chǎn)生工業(yè)清水187500 t。

焦化廢水在3#爐沖渣得到了合理使用，既節(jié)約了清水消耗，更促進(jìn)了廢水在環(huán)保中的合理消化，環(huán)保效益明顯。