轉(zhuǎn)爐除塵濁循環(huán)水處理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

郭亮 李少坤

摘要：隨著某轉(zhuǎn)爐煉鋼廠鋼產(chǎn)量不斷提高，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐煙氣量相應(yīng)增大，轉(zhuǎn)爐煙氣濕法除塵系統(tǒng)用水量需求量增加。本文通過對(duì)原除塵循環(huán)水處理系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行分析，提出在不改造原沉淀池的情況下，增加砂水分離裝置，改造脫水設(shè)備，改造污水泵站等措施，滿足了轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的要求。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐除塵;水處理;砂水分離裝置;沉淀池

中圖分類號(hào)：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）11-0-02

Abstract： With the continuous increase of steel output in a converter steelmaking plant， the amount of converter flue gas generated increases correspondingly， and the water demand of the converter flue gas wet dedusting system increases. This paper analyzes the problems existing in the original dust removal circulating water treatment system， and proposes to increase the sand water separation device， transform the dewatering equipment， and reform the sewage pumping station without modifying the original sedimentation tank to meet the converter steelmaking production.

Key words： Converter dust removal;Water treatment;Sand water separation device;sedimentation tank

某煉鋼廠原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為年產(chǎn)60萬t鋼，通過新增轉(zhuǎn)爐和擴(kuò)大爐容比等升級(jí)改造措施，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到年產(chǎn)300萬t鋼的能力。鋼產(chǎn)量增加就意味著轉(zhuǎn)爐煙氣量的增大，因此，必須在原有轉(zhuǎn)爐除塵循環(huán)水處理系統(tǒng)上行適應(yīng)性改造，在不改變轉(zhuǎn)爐除塵濁循環(huán)水沉淀池?cái)?shù)量的前提下，通過一系列的技術(shù)改造，保障轉(zhuǎn)爐除塵循環(huán)水的質(zhì)量和流量。

1 原除塵系統(tǒng)循環(huán)冷卻水運(yùn)行狀況

1.1 除塵循環(huán)水系統(tǒng)冷卻水的特點(diǎn)

轉(zhuǎn)爐除塵循環(huán)水分為凈循環(huán)水系統(tǒng)和濁循環(huán)水系統(tǒng)，凈循環(huán)系統(tǒng)是為活動(dòng)煙道、煙道一段、煙道二段提供冷卻水的閉路系統(tǒng)，而濁循環(huán)系統(tǒng)是采用為“兩文三脫”煙氣“濕法”凈化工藝提供冷卻水的開路系統(tǒng)，即除塵器包括“一文”“二文”、90°彎頭脫水器、背包脫水器、平旋脫水器、開式回水槽等，其回水呈灰黑色，以顆粒較大的FeO為主。

1.2 原循環(huán)濁水處理的工藝流程

4座轉(zhuǎn)爐除塵濁循環(huán)水通過轉(zhuǎn)爐活動(dòng)煙道水封槽、“兩文三脫”，除塵脫水器中給煙氣降溫、除塵后，形成的回水由各自回水槽流入主回水槽，再通過主回水槽分別進(jìn)入污水處理間進(jìn)行污水處理。該廠設(shè)置污水處理間一座，其配置有13座容積為75 m3的斜板沉淀池，沉淀下來的泥漿由于其含鐵量高達(dá)60%，而且污水中氧化鈣含量高，pH值>10，硬度高，可降低燒結(jié)過程中石灰需要量，因此可回收到燒結(jié)工藝使用。每座沉淀池底部沉淀下來的泥漿通過管道渣漿泵匯集到各座沉淀池對(duì)應(yīng)的渣漿罐中，再使用壓縮空氣作為動(dòng)力將渣漿罐中的泥漿輸送到污泥造球間，造球后形成的含F(xiàn)eO污泥球再由汽車送至燒結(jié)廠。

2 鋼產(chǎn)量增加帶來的問題

2.1 沉淀池處理能力不足

13座斜板旋流沉淀池是除塵濁循環(huán)水系統(tǒng)重要的處理設(shè)施。在這里，回水中的懸浮物沉降至池底，在渣漿罐中進(jìn)行初步濃縮，通過輸泥管道外送，實(shí)現(xiàn)污泥和水初步分離。

在實(shí)際生產(chǎn)中，除塵濁循環(huán)水的懸浮物含量一般要求控制在50～200mg/L，如果泥水分離效果不理想，懸浮物含量高達(dá)400mg/L，那么就會(huì)造成“一文”“二文”文氏管中的冷卻水噴嘴堵塞，致使噴嘴布水不均勻，煙氣凈化效率降低。雖然該廠曾經(jīng)考慮到除塵濁水水質(zhì)較差時(shí)會(huì)產(chǎn)生的影響，將文氏管中的噴嘴由碗型噴嘴改為螺旋型噴嘴，減少噴嘴堵塞的概率，除塵效果仍不理想。

2.2 污泥處理間泥漿處理能力不足

由于污水處理量的增加，相應(yīng)污泥沉淀池污泥處理量增加，在污泥沉淀不充分的情況下，必須將含水量較大的泥漿外送，造成原系統(tǒng)中箱式壓濾機(jī)中脫水時(shí)間增長，工作效率大幅度降低，滿足不了生產(chǎn)要求。

2.3 除塵回水主槽無法滿足回水量要求

該煉鋼廠投產(chǎn)時(shí)僅有1#、2#轉(zhuǎn)爐，主回水槽設(shè)計(jì)為高500mm×寬500mm的開口槽，除塵回水量為400m3/h，在3#、4#轉(zhuǎn)爐的投產(chǎn)后，除塵回水量相應(yīng)增至800m3/h。由于轉(zhuǎn)爐建設(shè)不是系統(tǒng)規(guī)劃，致使3#轉(zhuǎn)爐除塵回水需要通過1#、2#轉(zhuǎn)爐的主回水槽才能回到污水處理間，該處約50m主回水槽回水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)初設(shè)計(jì)能力，因此導(dǎo)致1#、2#轉(zhuǎn)爐的主回水槽更容易結(jié)垢，嚴(yán)重會(huì)造成除塵回水堵塞，將會(huì)是很嚴(yán)重的安全生產(chǎn)隱患，而且1#—3#轉(zhuǎn)爐主回水槽瓶頸清垢必須要3座轉(zhuǎn)爐同時(shí)停產(chǎn)的情況下才能施工。

3 研究方案及實(shí)際應(yīng)用效果

根據(jù)該廠轉(zhuǎn)爐煙氣凈化除塵的工藝要求，結(jié)合原除塵濁循環(huán)水處理工藝狀況，采取最優(yōu)化原則，確定改造方案如下：

3.1 淘汰箱式壓濾機(jī)，增設(shè)砂水分離裝置

在不增加沉淀池的前提下，必須及時(shí)處理沉淀池中沉淀的泥漿，效率極低且污染環(huán)境的箱式壓濾機(jī)就完全滿足不了生產(chǎn)要求，此時(shí)增加一套污泥處理能力較高的砂水分離設(shè)備是該次綜合改造的重要措施之一。

如下圖所示，在砂水分離裝置沉淀池底部，粗顆粒沉淀下來形成的泥砂被螺旋輸砂機(jī)連續(xù)排出到泥砂池，用汽車外運(yùn)到原料廠作為配精礦的原料使用，該廠泥砂實(shí)際產(chǎn)量達(dá)到每月120t。未沉淀下來的細(xì)顆粒含在污水中，形成含泥量約為15%的泥漿，再通過渣漿泵以150 m3/班外送燒結(jié)廠直接使用。

3.2 將旋流沉淀池中的斜板改造為斜管

根據(jù)哈真（Hazen）提出的淺池理論，即在理想狀態(tài)下，L/H=V/u0，其中旋流沉淀池池長為L，池中水平流速為V，顆粒沉速為u0。由上式可知，當(dāng)L與V值不變時(shí)，而池深H越淺，沉淀池中可被去除的懸浮物顆粒越小。在實(shí)際應(yīng)用中，斜板或者斜管的作用都是將沉淀池分層，與水平方向成60度角依次排放在沉淀池中。若將H分成2層，每層層深為H/2，在不改變沉淀池原有長寬結(jié)構(gòu)的情況下，水平流速增加到2v，仍能將沉速為u0的顆粒除去，也即處理能力提高2倍。該廠使用的是4mmPVC板作為斜板，由于泥漿沉淀后在斜板上重量增大，加之固定用槽鋼在水下腐蝕加快，使用約1年后部分斜板坍塌，失去泥漿分離的作用。而斜管是使用管徑為50mm;長度為1米的PVC管制作，12根為一組，采用12mm圓鋼在PVC管中間的上中下部穿過固定。將若干組依次排列固定，形成分層。從結(jié)構(gòu)上比較，斜管的緊密排列強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于斜板，即使固定槽鋼在水下被腐蝕，斜管仍然能夠依靠本身排列形成淺池。因此，通過這一改造措施，很好地保證了沉淀池污泥處理能力的穩(wěn)定、高效，使用壽命周期長。

3.3 增加3#轉(zhuǎn)爐除塵主回水槽一段

為解決該廠在1#—2#轉(zhuǎn)爐主回水槽易結(jié)垢的問題，根據(jù)原有主回水槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為3#轉(zhuǎn)爐段新增加一段尺寸規(guī)格為500mm×500mm的主回水槽約50m，將3#轉(zhuǎn)爐主回水槽直接接入到4#轉(zhuǎn)爐主回水槽，同時(shí)，將4#轉(zhuǎn)爐主回水槽處側(cè)壁高度由500mm加到800mm，滿足轉(zhuǎn)爐除塵濁循環(huán)水使用工藝要求。

4 結(jié)束語

通過本次應(yīng)用性改造，除塵濁循環(huán)水供水量控制在800～1000m3/h，懸浮物指標(biāo)為20～50mg/L。轉(zhuǎn)爐除塵文氏管噴嘴布水均勻，噴嘴堵塞現(xiàn)象明顯減少，煙氣凈化效果在50mg/m3，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。此次轉(zhuǎn)爐煙氣“濕法”凈化除塵濁循環(huán)水處理改造措施取得的良好效果，對(duì)類似轉(zhuǎn)爐“濕法”除塵工藝改造及污水處理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

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收稿日期：2019-07-23

作者簡介：郭亮（1978-），男，漢族，機(jī)械工程碩士，機(jī)械高級(jí)工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)備維修;PLC技術(shù)應(yīng)用。