INBA法渣處理5 000 m3級以上高爐的設(shè)計(jì)及施工實(shí)踐

趙 雙，丁冠征，呂 杰

（山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司 煉鐵室，山東 濟(jì)南250001）

中國目前獲得優(yōu)質(zhì)生鐵的手段仍以高爐為主，爐渣是高爐的主要副產(chǎn)品之一，我國鐵礦多為貧礦，入爐礦品位多在58%～60%以下；焦炭灰分多在12%以上，灰分為酸性氧化物，高爐渣量普遍偏大。根據(jù)各廠原燃料的不同，噸鐵渣量大多在300～450 kg之間，只有少數(shù)高爐渣量低于300 kg。我國高爐渣的年產(chǎn)量相當(dāng)可觀。硫是鋼中的有害元素，氣態(tài)硫化物（SO2，H2S）是大氣主要污染物之一。我國煤的含硫量大多較高，而洗煤與煉焦過程除硫作用較小，國產(chǎn)焦炭含硫量多在0.6%～0.8%之間，少數(shù)高于1.0%，高爐的硫負(fù)荷較大。在鋼鐵冶煉過程中，脫硫主要由高爐工序完成，以爐渣的形式分離出來。一般入爐硫量的10%隨煤氣排出，5%留在生鐵中，余下的85%由爐渣排出。爐渣處理過程控制氣態(tài)硫化物發(fā)生量是高爐工序環(huán)保的一個(gè)重要課題。此外采用不同方法處理的渣為企業(yè)帶來的效益差別很大，處理得當(dāng)?shù)乃苁袌鰵g迎。隨著環(huán)保要求日趨嚴(yán)格、鋼鐵行業(yè)市場競爭日趨激烈，對于所有煉鐵廠而言，選擇一種運(yùn)行可靠、環(huán)境友好、綜合經(jīng)濟(jì)效益好的爐渣處理系統(tǒng)是相當(dāng)重要的。

目前國內(nèi)使用的渣處理方法主要有平流沉淀池法、底濾法（OCP法）、圖拉法（輪法）、攪籠法和INBA法。平流沉淀池法和底濾法由于占地面積太大，在目前新建大型高爐上應(yīng)用較少；圖拉法和攪籠法由于環(huán)保不達(dá)標(biāo)，大部分應(yīng)用在小型高爐上；國內(nèi)裝備好、技術(shù)水平高的高爐，絕大多數(shù)使用INBA渣處理系統(tǒng)。因此山鋼日照5 100 m3高爐從設(shè)計(jì)之初即選用INBA渣處理系統(tǒng)。

1 INBA渣處理的優(yōu)勢

INBA渣處理工藝是近些年發(fā)展起來的一種成功的新型沖渣工藝，其優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)布置緊湊，占地面積小，過濾出來的水中懸浮物含量少，且無浮渣，可用清水泵代替渣漿泵，泵和管道磨損量少；系統(tǒng)耗電量低，僅為拉薩法的一半；設(shè)備簡單，操作方便，過濾效果好，成品渣含水量低，渣漿自動流動，不需要渣漿泵。由于布置緊湊占地面積小，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程的機(jī)械化、自動化連續(xù)生產(chǎn)，無爆炸危險(xiǎn)，安全程度高，在爐渣含鐵量達(dá)到20%時(shí)，INBA系統(tǒng)也能安全進(jìn)行爐渣?；?，能夠徹底解決對煙塵、蒸汽的處理問題，達(dá)到系統(tǒng)零排放的目標(biāo)。利用沖渣水自身攜帶的機(jī)械能完全水力沖渣，不需要打渣輪等機(jī)械設(shè)備，且脫水轉(zhuǎn)鼓過濾能力大，驅(qū)動電機(jī)只需要30 kW，節(jié)約電能。實(shí)現(xiàn)了環(huán)保系統(tǒng)的工業(yè)化，并得到廣泛運(yùn)用。

2 INBA渣處理施工過程中的實(shí)踐

INBA渣處理系統(tǒng)流程如下：

INBA爐渣處理系統(tǒng)由火渣?；到y(tǒng)、水渣輸送系統(tǒng)、水系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成，包含?；?、轉(zhuǎn)鼓、皮帶、水泵等設(shè)備，由于涉及專業(yè)及設(shè)備較多，設(shè)計(jì)、施工過程中容易出現(xiàn)一些問題。

2.1 粒化塔水池底部底板

?；鳛槎瘟；⒊薪铀牡谝坏拦ば颍鋲勖苯佑绊懼譏NBA系統(tǒng)的壽命，因此其施工質(zhì)量的好壞尤其重要。山鋼日照5 100 m3高爐配套粒化塔水池底板部位直徑約3.2 m，由于整個(gè)?；焽枋┕げ捎没炷粱な┕ぜ夹g(shù)，這就要求?；氐装逄幮枰粼O(shè)用于混凝土進(jìn)出的吊裝孔，這就造成不可避免的施工縫，為?；氐装鍧B漏埋下了隱患。為了解決該問題，我們從設(shè)計(jì)上將粒化塔水池底板的厚度由250 mm加厚到300 mm，另外施工過程中嚴(yán)格要求底板一次澆筑成型，確保底板耐磨料能夠?qū)崿F(xiàn)耐磨防漏的作用，現(xiàn)場施工照片見圖1。

圖1 粒化塔底板耐磨料現(xiàn)場施工照片

2.2 輸渣皮帶

山鋼日照5 100 m3高爐水渣外運(yùn)采用皮帶輸渣，整個(gè)渣運(yùn)輸系統(tǒng)由6條皮帶組成，渣-1、渣-2為可折疊皮帶機(jī)，將水渣卸至渣-3、渣-4皮帶機(jī)，運(yùn)至渣-5轉(zhuǎn)運(yùn)站，再卸至渣-5、渣-6皮帶機(jī)，最終運(yùn)至水渣微粉轉(zhuǎn)運(yùn)站。渣-1、渣-2可折疊皮帶寬度B=1 200 mm，速度1.6 m/s，Q=600 t/h，皮帶耐溫 150℃。渣-3、渣-4皮帶機(jī)互為備用，渣-5、渣-6皮帶機(jī)互為備用。渣-3、渣-4、渣-5、渣-6皮帶機(jī)參數(shù)均為：帶寬 B=1 400 mm，速度 1.6 m/s，Q=1 200 t/h，皮帶耐溫150℃。輸渣皮帶作為山鋼日照高爐渣外運(yùn)的唯一方式，一旦出現(xiàn)問題高爐只能放火渣，不但危險(xiǎn)而且清理勞動強(qiáng)度也很大，因此確保輸渣皮帶正常運(yùn)行不出問題顯得尤其重要。

（1）山鋼日照5 100 m3高爐水渣外運(yùn)皮帶在冬季生產(chǎn)過程中出現(xiàn)皮帶跑偏嚴(yán)重情況，渣-2皮帶滑離改向滾筒，經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)改向滾筒上出現(xiàn)結(jié)冰情況，究其原因是皮帶上帶水較多。經(jīng)討論決定在皮帶機(jī)頭增加壓縮空氣吹掃點(diǎn)，之后未出現(xiàn)過滾筒結(jié)冰現(xiàn)象且輸渣皮帶帶渣情況明顯減少，大大改善了現(xiàn)場清理勞動強(qiáng)度。

（2）渣-1、渣-2皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)至渣-3、渣-4皮帶采用三通分料器落料，兩落料點(diǎn)夾角60°，落料點(diǎn)垂直落料。生產(chǎn)過程中渣-3、渣-4、渣-5、渣-6皮帶出現(xiàn)不同程度的跑偏，嚴(yán)重影響了水渣外運(yùn)?，F(xiàn)場緊急組織會議討論皮帶跑偏原因，經(jīng)分析皮帶跑偏由于三通分料器落料不均，未落在皮帶正中心，由于渣粘度較大，下落的水渣落于皮帶一側(cè)不停給皮帶施加外力造成皮帶跑偏。討論后決定對三通分料器進(jìn)行改造，首先在三通分料器落料口增加20 mm鋼板作為擋料板，使水渣落入皮帶中央，另一方面將皮帶落料口由原來的垂直落料改為傾斜落料，將三通分料器落料點(diǎn)沿皮帶運(yùn)行方向傾斜10°落料，經(jīng)兩方面調(diào)整將料流導(dǎo)入皮帶中央，改造后很好地解決了渣-3、渣-4、渣-5、渣-6皮帶跑偏問題。

2.3 耐磨管道施工

INBA渣處理考慮系統(tǒng)的耐久性，渣處理?；撩撍D(zhuǎn)股、脫水轉(zhuǎn)股至熱水池水管道均采用復(fù)合雙金屬耐磨管，但由于耐磨管需要專業(yè)制造廠定尺制造，這樣由于現(xiàn)場的施工誤差就造成了現(xiàn)場耐磨管道安裝不上、對接不嚴(yán)情況時(shí)有發(fā)生；復(fù)合雙金屬管道現(xiàn)場切割較難，這樣就還是需要從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面考慮處理該問題：

（1）給排水專業(yè)設(shè)計(jì)中考慮施工誤差留較多伸縮節(jié)，但由于伸縮節(jié)壽命低從而會直接影響整個(gè)系統(tǒng)的壽命。

（2）設(shè)計(jì)時(shí)在粒化塔出口處（見圖2）鋼板留設(shè)200 mm余量，待全部耐磨管道施工完成后，?；隹谀湍チ显偈┕?，同規(guī)格耐磨管按照10%抽取，留長100 mm且單側(cè)法蘭不焊接（不足一根的取一根）。

圖2 粒化塔出口安裝圖

2.4 ?；┕?/h3>

考慮到沿海海水的腐蝕性，山鋼日照精品鋼基地工程?；焽柽x用了混凝土形式，混凝土盡管在耐蝕性方面有其優(yōu)勢，但土建施工精度卻無法同玻璃鋼或鋼結(jié)構(gòu)相比，土建動輒幾公分的誤差不能夠滿足設(shè)備安裝要求，山鋼日照工程在?；菢?biāo)設(shè)備安裝工程中出現(xiàn)過該類問題，考慮現(xiàn)場實(shí)踐，可以從以下幾方面處理該問題：

（1）粒化塔施工前出鐵場多已形成，這樣就可以按照實(shí)際火渣溝中心位置測設(shè)?；M(jìn)口位置，能夠很好地減少因火渣溝施工誤差而引起的相對誤差。

（2）粒化塔混凝土施工過程中將留洞留大，每側(cè)留大2 cm，并在側(cè)面預(yù)埋好12 cm厚鋼板用于與粒化塔非標(biāo)件焊接。

3 結(jié)語

INBA渣處理技術(shù)作為渣處理新技術(shù)，以其環(huán)保、高效應(yīng)用于眾多鋼鐵廠，但設(shè)計(jì)、施工過程中仍有許多需要完善的地方，只有不斷完善、發(fā)展，該技術(shù)才能得到更好的推廣。