90 t 转炉除尘循环水水处理技术改造及其效果分析

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　　　2006年　4月・4　　　4・第34卷第2期钢铁研究

ResearchonIron&Steel　　Apr.2006Vol.34　No.2

90t转炉除尘循环水水处理技术改造及其效果分析

张　润　华

(武汉钢铁集团公司设备能源部,湖北武汉430083)

摘　要:结合武钢某钢厂3座90t转炉除尘废水处理技术改造工程的设计、施工和运行实践,分析“双文一塔”烟气除尘流程废水的水质、水量特征。提出了转炉除尘循环水水处理的最佳工艺流程,包括工艺设计、主要构筑物设计参数、设备选型以及稳定水质的措施等。实施改造后该钢厂转炉除尘废水由直排改为闭路循环,获得了巨大的经济效益和社会效益。关键词:转炉除尘;循环水处理;技术改造;效果分析

中图分类号:X756　　文献标识码:A　　文章编号:100121447(2006)0220044205Technologicalreconstructionofcirculatingwatertreatment

forconverterdedustingandanalysisofitseffect

ZHANGYun2hua

(EquipmentandEnergyResourcesDepartment,WISCO,Wuhan430083,China)

Abstract:Incombinationwiththedesign,constructionandrunningpracticeofatechno2logicalreconstructionprojectofwastewatertreatmentfor3×convertersdedusting,thispaperanalyzesthefeaturesofwastewatervolumeandqualityforthefumededustingprocessof\"doubleventuritubeandatower\".Aoptimalwastewatertreatmentprocess,includingtechnologicaldesign,designparametersofmainconstruction,equipmentse2lectionandmeasurestostabilizewaterquality,isputforwardinthepaper.Duetotherevampingproject,thedrainageofwastewaterforconverterdedustingwaschanged2fromdirect2drainagetypetoclosedlooprecirculationtype,whichbroughtaboutobviouseconomicandsocialeffects.

Keywords:converterdedusting;recirculationwatertreatment;technologicalrecon2struction;effectanalysis

　　冶金企业的环境保护和三废综合利用问题,

是当今钢铁企业和社会都十分关心的热点。目前,新建钢厂大多采用湿法除尘,将极细的氧化铁等杂质通过净化装置转移到水中,达到净化烟气的目的。但是,这些含尘废水处理不当,不仅造成严重的二次污染,而且造成了极大的资源浪费。武钢某炼钢厂烟气除尘废水,原来几近直排,后经数次改造,目前,循环利用率已达95%以上。下面,笔者结合该工程的技术改造设计,施工管理,现场调研、回访以及生产运行管理中现场收集的大量实际运行资料,就转炉除尘废水水质、水量特

征及要求,工艺流程的合理确定及特点,处理构

筑物及工艺参数的选择确定,主要设备选型以及水质稳定措施等问题作比较系统的阐述,并分析计算说明“双文一塔”湿法除尘废水处理循环利用,具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。

1　水质、水量特征及要求

转炉除尘废水水质、水量根据工艺情况都是在不断变化的,武钢某炼钢厂3座90t氧气顶吹转炉烟气采用的是“双文一塔”湿法除尘工艺,设计循环水量1680m3/h“双文一塔”,实际用水量

作者简介:张润华(19-),男,武汉人,高级工程师,主要从事冶金能源工作.

第2期张润华,等:90t转炉除尘循环水水处理技术改造及其效果分析・45　　・

为1100m3/h左右,详见表1。另有其它用水

500m/h左右。标准状态下,烟尘进口浓度109g/m,其烟尘含量及成分和粒径重量分散

Ca(OH)2,因此,除尘废水中的Ca2+浓度相当高,

度分别见表2、表3。烟气经过两级文氏管和洗涤

塔后,绝大部分烟尘都转移到水中,因而水中悬浮物浓度很高。另外,在氧气顶吹转炉炼钢过程中,必须投加石灰(CaO)以形成炉渣,在吹氧时,部分石灰粉还未与钢液接触就被吹出炉外,随烟气一道进入除尘系统,烟气洗涤时进入系统生成

呈碱性。同时,烟气中又有大量可溶于水的CO2(约18%～30%),与水接触,部分溶解于水中,形成CaCO3沉淀,至使转炉除尘水的结垢倾向严重。无论是悬浮物浓度还是Ca2+浓度,随吹炼期不同,其数值变化很大,悬浮物浓度一般为200～

16000mg/L,表4为投运后转炉烟气除尘循环水

水质分析结果(1997年1～6月化验结果统计)。转炉烟气除尘水经处理后,设计要求:悬浮物不大

表1　“双文一塔”实际用水量情况日　期

2005204201200520420820052042152005204224

3号炉水量时间

9:009:009:009:00

1号炉水量2号炉水量一文二文喷淋塔合计1561152156155

119118117110116

7068686869

345340337334340

一文二文喷淋塔合计11631591160

112110106108109

7172696870

347345334330339

一文二文喷淋塔合计

1481601591155

117106105108109

6372727170

328338336338334

总水量

10101023100710021013

平均

表2　烟尘含量及成分(wB)

时　期

回收期燃烧期

Fe3O44.2

MgO0.39

Fe2O316.284.9

FeO67.2

Fe63.4

MnO0.74

SiO23.

CaO9.044.28

P2O50.57

C1.6

微微

表3　烟尘粒径重量分散度

dp/μm740

527

10.55

0.7.9

0.55.45

重量/%14.447.07

于50mg/L,循环率达到95%,污泥滤饼含水率

达到25%～30%,全部回收利用。表5为投运后回水水质分析结果。

表4　烟气洗涤循环水水质分析

项　目最大值

平均值

pH11.939.87

悬浮物/

(mg・L21)158296244

P碱/(mmol・L21)

9.252.45

M碱/(mmol・L21)

9.453.75

总硬度/

(mmol・L21)

5.662.06

C(Ca2+)/(mg・L21)225.2574.12

氯化物/

(mg・L21)26.615.51

表5　烟气洗涤水回水水质分析

日　期

2005204201200520420820052042152005204224

时　间

8:008:008:008:00

pH11.711.1411.5511.11.48

悬浮物/

3638343535.75

P碱/5.36.88.38.37.18

M碱/9.011.512.913.211.65

总硬度/

0.070.080.070.050.068

C(Ca2+)/0.81.621.21.4

氯化物/

(mg・L21)78.0169.1583.3372.6975.80

(mg・L21)(mmol・L21)(mmol・L21)(mmol・L21)(mg・L21)

平均值

　　　　・46・钢铁研究第34卷

2　工艺流程的选择确定

类似污水处理工艺流程有多种,经过综合分析比较,武钢某炼钢厂转炉除尘循环水水处理工艺流程确定为:转炉除尘水出厂后由架空的加衬钢板水槽流经新建粗颗粒分离装置,然后经由新建分配槽向三座已建浓缩池及新建VC沉淀装置配水,沉淀后的水自流入冷却塔泵房吸水井,再由泵扬送至冷却塔冷却,冷却水自流至循环加压泵房吸水井,最后由泵加压送至转炉烟气除尘用水。浓缩池和VC沉淀装置的沉淀污泥分别由其底部的地下污泥泵房打至污泥脱水间上部的泥浆浓缩锥斗,浓缩至含固率30%～50%后流入带式压滤机,再进行脱水过滤,含固率70%的泥饼经由污泥溜槽至地面污泥堆场,定期由汽车外运,综合利用。滤液及浓缩锥斗上清液自流回分配槽再次处理。工艺流程图见图1。

下部为圆锥形的钢筋混凝土结构,由于水在粗颗粒分离槽内主要确保停留时间的条件,让粗颗粒自然沉淀,因此没有考虑污水在槽内呈旋流方向流动,它的出水是通过槽的四周锯齿形溢流堰流入分离槽外围的环形水道。具体设计参数:分离槽圆筒体有效直径5.3m、有效深度1.0m、圆锥体锥形角度53°、槽内正常运行时停留时间为2min、最高负荷时为1.33min;螺旋输送机安装总长度15840mm,有效长度12600mm、螺旋体外径600mm、中心轴直径377mm、螺旋叶片间

(实际安装距为200mm、轴与水平设计夹角25°

)、调整为22°螺旋转速4.6转/min、输送机输送装置装机功率7.5kW。图1　

3　主要处理构筑物及其设计参数的确定

处理构筑物及其设计参数的合理选择是确保转炉除尘循环水水处理正常运行的关键。

3.1　粗颗粒分离装置

根据转炉烟气除尘污水特点,为降低浓缩池、沉淀池的负荷量,以及对设备的磨损、管道的堵塞,特别是为延长过滤机滤布的寿命,在沉淀池、浓缩池前首先进行粗颗粒分离很有必要。武钢某炼钢厂转炉除尘废水处理,设有粗颗粒分离装置两套,并联运行,它由分离糟、分离机和卸料装置三部分组成,转炉除尘废水经分配槽流出后成2个方向进入分离槽,分离槽是一个上部为圆筒形、

3.2　沉淀池

经粗颗粒分离装置处理后的污水,需进一步沉淀,根据现场实际和污水特点,武钢某炼钢厂转炉除尘废水处理设有一座VC沉淀装置和三座浓缩池,它们的具体设计参数为:

周边辊轮传动式浓缩池:一座,内直径24m,深度3.7m,沉淀面积452m2,处理能力

150m/h,耙架每转时间12.7min,轨道中心圆直径4.36m,减速机中心距250mm,速比106,电机功率7.5kW;中心传动式浓缩池二座,内直径20m,深度4.407m,池底面积314m2,倾斜板水平投影面积1.400m2,倾斜板安装倾角60°,垂直高度1.5m,处理能力310t/(h・座),耙架每转时间14.7min,传动电机功率4.2kW,提升电机功率2.2kW,提耙高度0.4m,提耙速度109.2mm/min;VC沉淀装置:14格,12格运行,2格备用,外型尺寸长×宽×深=22.80m×

22.76m×7m,处理能力1120m/h,表面负荷32

4m/(m・h),填料直径25mm,倾斜角度55°,出水水质浓度不大于50mg/L。

3座浓缩池的沉淀污泥由位于其下部的地下污泥泵房内的6台ZBC1002802250污泥泵送往高位浓缩锥斗,每个浓缩池设2台泥浆泵,1用1备。VC沉淀装置的沉淀污泥由螺旋输泥机输出,经渣浆泵送高位浓缩锥斗,螺旋输泥机共14台,直径30cm,输入功率4kW,气动隔膜泵14台,Q=1040L/min,H=8.3m。

为提高沉淀效果,转炉除尘废水进入沉淀池前要投加絮凝剂。武钢某炼钢厂转炉除尘废水投加的是聚丙酰胺,其投加量为7t/a,投加点为新建的分配槽,由计量泵定量投加。

第2期张润华,等:90t转炉除尘循环水水处理技术改造及其效果分析・47　　・

3.3　冷却塔

为保证烟气净化冷却效果,一般均设置冷却设施,当烟气冷却要求不严,循环系统的补充水温较低,使循环水温能够平衡的情况下,也可不设冷却设施,武钢某炼钢厂转炉除尘废水处理设有ф4.7m冷却塔3座,间断运行,上冷却塔加压泵房内设有3台10sh29A型和1台250S239A型加压泵,其参数:Q为320～576m3/h,H为25～35.5m,N为55kW,3用1备。

3.4　清水循环加压泵房

清水加压泵站应考虑同时工作的炉子座数,炉子分期投产或单独运行的需要。一般1台炉子配1台水泵,同时应设1台或2台备用泵。武钢某炼钢厂转炉除尘循环水处理加压泵房内设有5台10SA26型水泵,3用2备,具体参数:Q为0～720m3/h,H为94～m,N为250kW。3.5　污泥脱水

污泥脱水装置有真空、板框、带式等脱水机,根据转炉污泥特点,目前采用较多的为带式压滤机,它工作的整个过程主要分为絮凝、给料、重力脱水、低压脱水、高压脱水、滤饼剥离,网带清洗再生等过程,循环连续作业。武钢某炼钢厂转炉污泥采用的是CPF2000-S5B型带式压滤机,其单台处理能力(干固含量)2.5～3.5t/(m・h),泥饼含水率不大于30%,主机电耗5.5kW,4台,3用1备,设有自动调偏和变频调速传动装置。在污泥进入带式压滤机前,投加絮凝剂聚丙烯酰胺,使其物理性能发生变化-变为絮凝团和游离水,武钢某炼钢厂转炉污泥聚丙烯酰胺由计量泵定量投加,投加量为23t/a,聚丙烯酰胺的浓度为1%。

用,水稳剂的存在会削弱絮凝效果,而絮凝过程又会加速水稳剂的消耗,因此,合理选择确定水稳剂的种类和投加量是确保系统正常运行的关键之一。武钢某炼钢厂转炉除尘循环水经过多方案比较,确定采用碳酸钠软化法,通过小型试验和工业化试验并经过多年实践摸索得出如下经验:(1)当回水中钙大于10mg/L或总硬度大于0.3mmol/L时,应考虑向清水泵房吸水井投加碳酸钠;(2)当水中P碱度=M碱度时,说明

2-w(CO3)为0,此时必须投加碳酸钠;(3)当水中2倍的P碱度小于M碱度或P碱度=0时,水中碱度主要以HCO3-为主要存在形式,与Ca2+、Mg2+形成碳酸氢化物,为微溶性物质,不宜被沉淀除去,此时加入一定的液碱(NaOH),同时,还可以去除水中非碳酸盐硬度;(4)特殊情况下,当系统内有泄露,补充水量大时,应考虑投加碳酸钠。

事实上碳酸盐碱度的控制是确保系统不结垢的关键,实际运行中控制总碱度不小于5mmol/L,其中M碱度-P碱度大于2mmol/L,即可保证水中硬度不大于0.3mmol/L,系统可不产生结垢,一般情况下,碳酸钠的投加量为:每月投加5t,年投加量60t。

5　运行效果分析

转炉除尘废水处理循环利用在保护环境,节约资源等方面,经过生产实践检验,已显示出其巨大优越性。下面以武钢某炼钢厂转炉除尘废水处理由直流改为闭路循环的实际运行资料为基础,对其效益进行分析对比。

4　水质稳定措施

一般情况下,补水硬度较低(武钢补水Ca2+硬度3.51°～5.88°dH,总硬度6.3°～5.88°dH)。经絮凝沉淀后的回水悬浮物浓度也已较低,发生自然沉淀的可能性很小,但由于蒸发浓缩以及石灰溶解,导致水中盐类浓度增加,系统发生结垢及垢下腐蚀的可能性很大,因而需对回水进行水质稳定处理。水质稳定剂的种类国内各厂不一,特别是其投加量需由实验和现场运行后确定。投加过少,在运行过程中,由于自身水解和悬浮物的吸附,水质稳定剂会逐渐消耗,从而减弱其缓蚀阻垢性能;也不宜过多,因为水质稳定剂和絮凝剂二者相互制约,前者起分散作用,后者起絮凝作

5.1　具有显著的环境效益

避免了对水体的热污染和水质污染,免交很可观的排污费,同时,也降低了对水资源费,保护了环境,合理地利用了水资源。按有关规定转炉排水需交纳排污费0.08元/t,转炉用水收取水资源费0.02元/t,因此,闭路循环较直流系统年节省排污费和水源费共计123.65万元。

5.2　节水效果显著

闭路循环系统除了渗漏、蒸发等以外,无其它水损失,按5%计,则年补充水量为70.56万t,根据现场实际调查,这部分水并没有直接补充到处理后的净水系统中去,而是用于带式压滤机的冲洗,冲洗水又回到系统中再次处理,作为整个系统的补充用水。实际上处理完回水作为转炉烟气除

　　　　・48・

尘之用还是有富裕的。

钢铁研究

药剂费:130.10万元。

第34卷

冲洗水为工业生产水,按0.12元/t计,烟气除尘水为工业净化水,按0.26元/t计,则年节约新水费用:358.455万元。

5.3　污泥回收、合理利用资源

污泥全部回收利用,年回收污泥量4.6万t,按武钢内自售价格50元/t,则年创经济效益230万元。

5.4　增加电费和药剂费

按现场实际运行资料统计,由直流改为闭路循环后,年增加电耗费用113万元。同时,增加了药剂费,聚丙烯酰胺按2700元/t、纯碱Na2CO3按1500元/t,则改为闭路循环后,年增加电费和5.5　社会效益显著

从实际运行情况看,直流改循环后,可满足某炼钢厂的正常生产,消除了因水质差而引起系统结垢堵塞问题,避免了除尘系统和水处理站设备、管道等的非计划检修;并从根本上改善了厂容环境,受到上级主管部门一致好评;污水不再外排,保护了自然水体不受污染,排水干管不致因污泥含量多而造成堵塞,大大减少了排水管网的维护、维修费用。因此,其社会效益是巨大的。

(收稿日期:2005209208)

(上接第40页)

3.4　轧件形状的稳定

控冷后轧件形状稳定,未出现内并外扩等变形,而且由于上冷床温度低,轧件冷床上不易变形,不再出现冷床上倒伏现象。

表1　断面不同部位性能比较

部位屈服强度/MPa抗拉强度/MPa腿部

R部

275.45270.

443.88444.25

件力学性能,满足用户的要求。

[参考文献]

[1]　G.V.Stepanov,L.N.Kallina.UnitforControlledcooling

offlat2rolledproductsonthe2800mill[J].Metallurgist(HistoricalArchive),vol.29(10):325～326.

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TemperatureTrackingforAcceleratedcoolingProcessesinHotRollingofSteel[J].DynamicsandControl,vol.7(4):327～340.

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RegionWithIndependenceoftheWallTemperature[J].HeatandMassTransfer,vol.36(2):165～171.

[4]　小指军夫.控制轧制:控制冷却[M].北京:冶金工业出版

伸长率/%

36.2535.85

4　结　论

气雾冷却装置的使用,在保证轧制节奏的前

提下实现了轧后H型钢在短距离内大幅降温。通过控制冷却降温,提高了冷床的生产能力,减少了轧件上冷床后氧化铁皮的厚度,避免了氧化皮脱落的锈蚀,均匀并细化了轧件的组织,提高了轧

社,2002.

(收稿日期:2005206205)

宝钢一号连铸机中间包烘烤烧嘴技术改造成效显著

2005年,宝钢分公司炼钢厂通过对一号连铸机中间包烘烤烧嘴进行技术攻关和改造,使中间包烘

烤噪音由93分贝降至81分贝,烧嘴寿命由两个月延长至6个月以上,中间包烘烤用煤气节约18%,节电14%。

(摘自中国冶金信息网)

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