鞍鋼高爐沖渣水溢流問題的分析與控制

孟凡雙，田葉軍，姜偉，孫成國(guó)，朱紅東，葉楠

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021）

鞍鋼高爐沖渣水溢流問題的分析與控制

孟凡雙，田葉軍，姜偉，孫成國(guó)，朱紅東，葉楠

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021）

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠高爐沖渣工藝多樣、復(fù)雜，針對(duì)不同的高爐沖渣工藝特點(diǎn)，分析了影響高爐沖渣水溢流的問題，提出了改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)了高爐沖渣水內(nèi)部動(dòng)態(tài)平衡，逐步實(shí)現(xiàn)高爐沖渣水的零排放。

高爐；沖渣水；溢流；零排放

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠共有8座高爐，4座2580 m3高爐和4座3200 m3大型高爐，1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)和4號(hào)高爐沖渣工藝為冷茵芭工藝；10號(hào)高爐沖渣工藝為熱茵芭工藝；7號(hào)高爐和11號(hào)高爐沖渣工藝為輪法工藝，7號(hào)、11號(hào)高爐輪法工藝仍保留原有的渣池系統(tǒng)，工藝落后，設(shè)備缺陷比較多，嚴(yán)重影響沖渣系統(tǒng)水平衡，導(dǎo)致有大量沖渣水溢流（溢流量為1 200～1 500 m3/h），廢水排往鞍山市西大溝，對(duì)地下水資源產(chǎn)生污染，同時(shí)浪費(fèi)大量的凈環(huán)水。

根據(jù)新環(huán)保法的要求，必須嚴(yán)格控制鞍鋼外排水水量，因此，控制高爐沖渣水溢流尤為重要。通過對(duì)鞍鋼高爐沖渣工藝系統(tǒng)分析，找出水系統(tǒng)運(yùn)行不平衡的原因，并提出解決辦法，逐步實(shí)現(xiàn)沖渣水零溢流，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

1　沖渣工藝分析及存在的問題

1.1沖渣工藝分析

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠8座高爐沖渣工藝差別在于脫水器的結(jié)構(gòu)，而其外部管道和設(shè)備布局都是相同的，冷茵芭工藝主要原理就是以大量的水為介質(zhì)對(duì)高溫液態(tài)熔渣進(jìn)行水淬處理，?；蟮脑旌衔飬R集到集水渣槽，通過水渣槽下部結(jié)構(gòu)進(jìn)入分配器，再流入轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行渣水分離，分離后的渣由膠帶輸送機(jī)運(yùn)出，渣水分離后的熱水進(jìn)入集水槽和熱水池，通過粒化渣回水提升泵送冷卻塔冷卻，冷卻后的水進(jìn)入冷水池，用泵送沖制箱循環(huán)使用。轉(zhuǎn)鼓、接受塔、熱水池和冷卻塔溢流都進(jìn)入回收池，回收池的水重新進(jìn)入沉淀池參加沖渣水循環(huán)系統(tǒng)。高爐沖渣冷茵芭工藝流程如圖1所示。

高爐沖渣冷茵芭工藝存在如下缺點(diǎn)：

（1）循環(huán)沖制水中含細(xì)渣量大，泵體、閥門壽命短，經(jīng)常卡死、失靈，且磨損嚴(yán)重；

（2）管道磨損嚴(yán)重，補(bǔ)漏量巨大，檢修時(shí)需降水位，檢修時(shí)間長(zhǎng)，且污染環(huán)境；

（3）由于泵體磨損而造成冷卻泵和?；媚芰Σ黄ヅ洌鋮s塔水位平衡困難，易造成淹泵坑或產(chǎn)生泡渣埋轉(zhuǎn)鼓；

（4）冷卻塔、熱水池和集水槽大量積渣，清渣難度大。

鞍鋼10號(hào)高爐熱茵芭工藝與上述高爐冷茵芭工藝不同之處在于，其沒有冷卻塔和回收池，此高爐沖渣工藝的缺點(diǎn)是，水溫高，熱水池為主要集水池，容積只有300 m3左右，不能及時(shí)換熱，?；貌坏匠浞掷鋮s，需要大量補(bǔ)水置換冷卻，導(dǎo)致大量水溢流。高爐熱茵芭工藝流程見圖2。

鞍鋼11號(hào)高爐沖渣工藝為輪法工藝，經(jīng)過?；喓蟮脑旌衔飬R集到集水渣槽，通過水渣槽下部結(jié)構(gòu)進(jìn)入分配器再流入轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行渣水分離。分離后的渣由膠帶輸送機(jī)運(yùn)出，渣水分離后的熱水進(jìn)入沉淀池和熱水池，熱水池的水用泵送出循環(huán)使用。?；喞匣绊懺牧；Ч?，渣中含水量大，水量消耗大，?；脼楣ゎl，與水量不匹配。鞍鋼11號(hào)高爐沖渣工藝流程見圖3所示。

1.2存在問題及分析

1.2.1供水量大于消耗水量

高爐溝頭水、污水、渣倉(cāng)攪拌水、軸封水、脫水器清洗水等水源在高爐沖渣時(shí)，不斷進(jìn)入沖渣系統(tǒng)，而沖渣消耗的水量為蒸發(fā)量和水渣帶走量，其系統(tǒng)來水量大于沖渣過程中水的消耗量，產(chǎn)生溢流。

以一座3200 m3的高爐為例，沖渣每天消耗水量為560 t（日產(chǎn)8 000 t鐵×0.35渣鐵比×蒸汽及渣中含水為0.2 m3/t），而進(jìn)入沖渣工藝系統(tǒng)的水量有清洗水、軸封水、溝頭水、補(bǔ)水閥門不嚴(yán)等，每天大約為2 400 m3左右，每天沖渣系統(tǒng)中將有1 840 m3的剩余水，直接導(dǎo)致沖渣水溢流。

1.2.2設(shè)備維護(hù)滯后

考慮設(shè)備成本原因，一般在設(shè)備問題不明顯時(shí)，如沖制箱的磨損、水泵葉輪老化、閥門及噴嘴的磨損、變頻器老化等，基本不進(jìn)行更換，但諸多設(shè)備問題集中在一起就會(huì)造成較大的溢流。由于泵體磨損而造成冷卻泵和粒化泵能力不匹配，冷卻塔水位平衡困難，易造成淹泵坑或產(chǎn)生泡渣，埋轉(zhuǎn)鼓。監(jiān)控儀表、液位由于多種原因經(jīng)常出現(xiàn)波動(dòng)、失靈、損壞等現(xiàn)象，造成崗位無法有效監(jiān)控，產(chǎn)生溢流。

1.2.3崗位操作粗放

為了保證高爐沖渣的連續(xù)性，接收塔內(nèi)進(jìn)紅渣時(shí)，崗位操作始終保持各個(gè)部位水池在高水位運(yùn)行，一有疏忽就會(huì)導(dǎo)致沖渣水溢流。在兩場(chǎng)同時(shí)出鐵時(shí)，如不注重兩場(chǎng)水的平衡，就不能調(diào)整水平衡。

2　系統(tǒng)優(yōu)化及控制

2.1優(yōu)化工藝流程

2.1.1茵芭系統(tǒng)改造

原有的冷茵芭系統(tǒng)中，所有的溢流口的溢流都進(jìn)入回收池，回收池的水通過回收泵進(jìn)入熱水池，這樣導(dǎo)致沖渣水的渣無法脫去，因此把回收池的水改到?jīng)_制箱，經(jīng)過脫水器脫水后再進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)中，減少了沖渣水中含渣量。

定期清渣工作，在高爐定修中，對(duì)熱水池和沉淀池進(jìn)行清理，減少渣在池中的板結(jié)?；厥毡秒S系統(tǒng)啟停，減少?zèng)_渣水在回收池中停留時(shí)間，防止其在回收池中沉積。高爐沖渣改造后冷茵芭工藝流程圖見圖4所示。

2.1.2鞍鋼10號(hào)高爐加裝冷卻塔

鞍鋼10號(hào)高爐采用老式熱沖渣工藝，無冷卻設(shè)施，由于水溫高只能靠補(bǔ)水來降低水溫，從而使系統(tǒng)水增多，多余水無法重復(fù)利用，只能外排，因此增加了冷卻塔，以降低沖渣水溫度，減少外排水量。鞍鋼10號(hào)高爐沖渣改造后工藝流程見圖5。

2.1.3改造落后工藝

鞍鋼11號(hào)高爐沖渣系統(tǒng)為老工藝，?；喞匣?，影響渣的粒化效果，渣中含水量大，水量消耗大，粒化泵為工頻，水量不匹配。此次改造將原有?；喐脑鞛橐鸢?，?；酶臑樽冾l，使水量更加匹配，同時(shí)在原有的大池中增加了回收池，使用氣提泵把沉淀的細(xì)渣送到轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行再次脫水，減少?zèng)_渣水中的含渣量，從而減少水量消耗和外排水量。鞍鋼11號(hào)高爐沖渣改造后的工藝流程見圖6所示。

2.2控制外來水源

首先對(duì)高爐溝頭進(jìn)行改造，中壓凈環(huán)水經(jīng)過溝頭后，回到高爐風(fēng)口回水槽，此水不進(jìn)入高爐沖渣水系統(tǒng)。取消不必要的渣倉(cāng)攪拌水，對(duì)軸封水、脫水器清洗水進(jìn)行控制，在滿足功能的前提下減少其使用量。另外高爐沖渣時(shí)開啟清洗水和軸封水，停止沖渣時(shí)關(guān)閉清洗水和軸封水。關(guān)閉各處補(bǔ)水閥門，對(duì)關(guān)不嚴(yán)的閥門要進(jìn)行更換。

2.3設(shè)備隱患治理

集中梳理設(shè)備缺項(xiàng)，對(duì)影響沖渣水溢流的設(shè)備問題，落實(shí)責(zé)任人和整改時(shí)間，按時(shí)間接點(diǎn)跟蹤落實(shí)，職責(zé)分工明確，每項(xiàng)工作都落實(shí)到人頭，明確治理時(shí)間，使影響溢流的設(shè)備隱患能夠及時(shí)處理。

2.4外排水監(jiān)控

2.4.1加裝溢流報(bào)警裝置

沖渣水外排主要是通過回收池滿了以后，通過溢流口向外排管道排放，因此，循環(huán)利用回收池的廢水，減少補(bǔ)水是減少外排水的首要任務(wù)。要求根據(jù)各高爐的不同液位加裝水位報(bào)警。當(dāng)水位達(dá)到警界值時(shí)提示崗位人員及時(shí)轉(zhuǎn)泵，將多余的廢水打到冷卻塔，減少冷卻塔的補(bǔ)水，達(dá)到零排放的目的。

2.4.2徹底封堵排放口

為了便于溢流的檢查與控制，對(duì)各處回收池的溢流口進(jìn)行了封堵，這樣就能直接觀察到溢流，從而杜絕因操作造成的外排。由于檢修或設(shè)備故障造成的溢流，經(jīng)過回收泵的外排管道，有組織進(jìn)行外排，從而使高爐沖渣區(qū)域的外排水實(shí)現(xiàn)了有序受控。

2.5加強(qiáng)崗位操作管理

根據(jù)各高爐現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，如果補(bǔ)水氣動(dòng)閥門不嚴(yán)，就要求沖渣崗位將手動(dòng)閥門關(guān)閉，不許發(fā)生補(bǔ)水閥門長(zhǎng)流水現(xiàn)象；如果確實(shí)需要補(bǔ)水，就打開手動(dòng)閥做好相關(guān)記錄。在高爐堵炮泥后確認(rèn)紅渣不再進(jìn)接收塔后15 min內(nèi)停車，嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)設(shè)備增加來水量，如根據(jù)趨勢(shì)圖發(fā)現(xiàn)有長(zhǎng)時(shí)間不停車現(xiàn)象，就要對(duì)所屬班組進(jìn)行嚴(yán)肅考核。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)水水位高的現(xiàn)象，將對(duì)各部位的補(bǔ)水自動(dòng)液位進(jìn)行修改，確保在有效補(bǔ)水的同時(shí)不產(chǎn)生溢流現(xiàn)象。要求各崗位熟記各個(gè)蓄水部位的溢流數(shù)值，在發(fā)生溢流時(shí)可以進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，避免在可以調(diào)節(jié)的情況下發(fā)生溢流現(xiàn)象，作業(yè)區(qū)將就各崗位對(duì)溢流液位的掌握情況進(jìn)行抽查，如發(fā)現(xiàn)對(duì)所在崗位溢流液位不清楚的要進(jìn)行考核。

3　實(shí)施效果

通過對(duì)高爐沖渣工藝的不斷改進(jìn)和系統(tǒng)的優(yōu)化處理，沖渣系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)率大幅度提升，沖渣水溢流問題得到有效控制。沖渣水排水量由2014年6月份的1 200 m3/h下降到2014年11月份的200 m3/h，5個(gè)月共創(chuàng)效益為324萬元，對(duì)鞍鋼西大溝減排工作做出了貢獻(xiàn)。

4　結(jié)語

（1）鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠高爐沖渣系統(tǒng)，雖然通過小的工藝改造，減少溢流水取得了一定效果，但是，還不能滿足當(dāng)前節(jié)能減排形勢(shì)的要求，還需進(jìn)一步完善。

（2）沖渣設(shè)備在渣水混合物中工作，設(shè)備磨損和腐蝕比較嚴(yán)重，對(duì)設(shè)備的檢修與維護(hù)是沖渣穩(wěn)定運(yùn)行的保證，只有穩(wěn)定運(yùn)行，才能減少事故狀態(tài)下的外排水量。

（3）鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠通過加強(qiáng)對(duì)操作崗位的教育培訓(xùn)和管理，在操作上即保證了生產(chǎn)正常運(yùn)行，又減少了補(bǔ)水量，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

（4）鞍鋼高爐沖渣系統(tǒng)通過一段時(shí)間的整改，設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)率大幅度提高，崗位精細(xì)化操作，使沖渣溢流水得到有效的控制，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（編輯賀英群）

Analysis on Problem Caused by Slag Flushing Water Resulted in Blast Furnace of Angang and Control of Overflow

Meng Fanshuang，Tian Yejun，Jiang Wei，Shun Chengguo，Zhu Hongdong，Ye Nan
（General Ironmaking Plant of Angang Steel Co.，Ltd.，Anshan 114021，Liaoning，China）

Several kinds of slag flushing processes are being used by blast furnace in General Ironmaking Plant of Angang Steel Co.，Ltd.，indicating that these processes are complicated and varied.So according to different characteristics of these processes，all those problems which can influence the overflow of slag flushing water was analyzed and thus improvement measures were proposed.After these measures are taken the internal dynamic balance for the slag flushing water is achieved so that the zero emission of the slag flushing water can also be gradually achieved.

BF；slag flushing water；overflow；zero emission

TQ522

A

1006-4613（2015）06-0035-05

2015-03-18

孟凡雙，高級(jí)工程師，2001年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)熱能工程專業(yè)。E-mail：mengfanshuang@126.com