湛江鋼鐵煉鋼循環(huán)水處理站設(shè)計

周其其

（寶鋼工程技術(shù)集團有限公司，上海 201900）

1 概述

湛江鋼鐵是新建的1000 萬t 級鋼鐵基地，煉鋼工程是湛江鋼鐵工程核心環(huán)節(jié)，是生產(chǎn)鏈承上啟下、確保湛江鋼鐵聯(lián)合企業(yè)穩(wěn)定順行的環(huán)節(jié)，更是最終產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的決定性環(huán)節(jié)。煉鋼循環(huán)水處理站是保障煉鋼正常生產(chǎn)的重要輔助設(shè)施。以下就煉鋼循環(huán)水處理站設(shè)計方法及相關(guān)技術(shù)進行探討。

2 水處理站簡介

湛江煉鋼工程包括鐵水預(yù)處理中心、轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)、精煉設(shè)施、渣處理及配套工程等。煉鋼車間生產(chǎn)規(guī)模為年產(chǎn)892.8×104t鋼水。主體設(shè)備包括：

北區(qū)：鐵水預(yù)處理、2 座350 t 轉(zhuǎn)爐、2 套精煉設(shè)施（1套單工位RH、1座雙工位LF）；

南區(qū)：1 座350 t 轉(zhuǎn)爐（預(yù)留1 座）、3 套精煉設(shè)施（2套LATS、1套單工位RH）。

本設(shè)計為煉鋼配套公輔給排水及水處理設(shè)施，水處理設(shè)施還包括2150 連鑄和2300(預(yù)留1650）連鑄凈循環(huán)水及閉路純水循環(huán)水系統(tǒng)。

整個循環(huán)水處理站考慮緊鄰工藝，按南區(qū)、北區(qū)集中布置，包括循環(huán)水處理站、沉淀池、脫水機房、加藥間及電氣室等。

3 處理水量及水質(zhì)

整個循環(huán)水處理站分為煉鋼LF閉路循環(huán)水、煉鋼凈循環(huán)水、連鑄閉路循環(huán)水、連鑄凈循環(huán)水、RH濁循環(huán)水、OG 濁循環(huán)水以及污泥處理系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)等。具體水量見表1。循環(huán)水系統(tǒng)供水水質(zhì)要求見表2。

表1 循環(huán)水處理水量 m3/h

表2 循環(huán)水水質(zhì)表

4 水處理工藝流程

4.1 煉鋼連鑄凈循環(huán)水處理系統(tǒng)

凈循環(huán)系統(tǒng)主要供給煉鋼轉(zhuǎn)爐氧槍、副槍，轉(zhuǎn)爐爐口、托圈、耳軸水冷；轉(zhuǎn)爐洗滌塔水冷夾套、板式換熱器及RH 機械設(shè)備等；板坯連鑄設(shè)備間接冷卻、板式換熱器、火焰清理冷卻器、液壓站、空調(diào)，煉鋼設(shè)備及空壓站等用戶。

根據(jù)用戶對水壓及供水制度的要求，由各泵組分別將水加壓送用戶使用，水在使用過程中僅溫度升高，未受其它污染，回水直接利用余壓上冷卻塔冷卻，冷卻后的水再用泵加壓供用戶循環(huán)使用。煉鋼設(shè)施設(shè)置獨立的循環(huán)水池及冷卻塔，連鑄設(shè)施設(shè)置獨立的循環(huán)水池及冷卻塔。基本流程：冷水池→循環(huán)供水泵→自清洗過濾器→供水至設(shè)備→回水至冷卻塔。

為保證凈循環(huán)的供水水質(zhì)，在冷水池中取出一部分水（約為總循環(huán)量的5%）由旁濾泵提升至旁濾過濾器進行過濾后再回到冷水池中。凈環(huán)旁濾裝置采用KEPD全自動過濾器。

為防止系統(tǒng)結(jié)垢及藻類繁殖，在凈循環(huán)冷水池中投加阻垢劑及殺菌滅藻劑。

旁濾的反沖洗排污水和自清洗過濾器的反洗排水均排至廢水池，然后經(jīng)廢水泵提升后排至OG濁循環(huán)水處理分配槽作為補充水。

4.2 煉鋼連鑄純水閉路循環(huán)系統(tǒng)

純水主要用戶為LF設(shè)備及連鑄結(jié)晶器，經(jīng)用戶使用后的純水僅溫度升高，未受其它污染，回水利用余壓經(jīng)板式換熱器冷卻后，再用泵組加壓送用戶循環(huán)使用。LF 設(shè)施和連鑄結(jié)晶器分別設(shè)置獨立的板式換熱器及循環(huán)泵組。基本流程：用戶→自清洗過濾器→板式換熱器→純水循環(huán)供水泵→供水至設(shè)備。

在整個系統(tǒng)的正常運行過程中，系統(tǒng)由于泄漏等損失，造成系統(tǒng)的水量減少，需要不定時的向系統(tǒng)補充純水。由系統(tǒng)設(shè)置的補水泵將純水池的水加壓送入循環(huán)水管網(wǎng)膨脹罐。

純水池水位自動(也可手動)進行補水，補充水由全廠純水管網(wǎng)供給。

4.3 濁循環(huán)系統(tǒng)

煉鋼濁循環(huán)系統(tǒng)包括RH 濁循環(huán)水系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐煙氣除塵OG 濁循環(huán)水系統(tǒng)以及泥漿處理系統(tǒng)。其中：

1)RH濁循環(huán)水系統(tǒng)

RH 濁循環(huán)水用戶為RH 蒸汽噴射泵。RH 蒸汽噴射為間斷性運行，在運行周期內(nèi)尾氣的含塵量及溫度是變化的，由此造成真空泵蒸汽冷凝器循環(huán)水排水的SS和溫度呈周期性變化。

單套RH 裝置共需濁循環(huán)水量2212 m3/h，給水SS≤100 mg/L，回水SS 最大增加80 mg/L，冷卻水供水溫度34 ℃，最大溫升15 ℃。

RH 冷凝器壓力回流入調(diào)節(jié)池調(diào)溫調(diào)質(zhì)，投加藥劑后進入鋼結(jié)構(gòu)斜板沉淀器混凝沉淀，經(jīng)冷卻塔冷卻后的水進入冷水池，最后用泵加壓送設(shè)備循環(huán)使用。

斜板沉淀器底部設(shè)螺旋輸送機及電動排泥泵，經(jīng)泥漿調(diào)節(jié)池均質(zhì)后送OG 輻流式沉淀池分配槽處理。

本系統(tǒng)根據(jù)循環(huán)水的電導(dǎo)率進行人工排污，排污水進入全廠廢水管網(wǎng)。

2)轉(zhuǎn)爐OG濁循環(huán)水系統(tǒng)

循環(huán)水量為1000 m3/h·轉(zhuǎn)爐，3 座轉(zhuǎn)爐，共計3000 m3/h。供水溫度≤40 ℃，SS≤100 mg/L；最大回水溫度約57 ℃，SS值5000～20000 mg/L。水處理站分北區(qū)、南區(qū)布置。

OG 除塵濁循環(huán)處理系統(tǒng)主要包括高架排水溜槽、粗顆粒分離器、分配槽、輻流式沉淀池、冷水池、熱水池、循環(huán)泵房等。

OG 除塵廢水經(jīng)高架排水溜槽自流進入粗顆粒分離器，去除大顆粒(大于60 μm)的懸浮物后,流經(jīng)分配槽進入輻流式沉淀池；在分配槽前加入高分子助凝劑，以實現(xiàn)懸浮物的凝聚沉淀；沉淀后的溢流水經(jīng)流槽流入熱水池，由熱水泵提升送至冷卻塔后，再經(jīng)冷水泵加壓送至除塵用戶循環(huán)使用。

循環(huán)系統(tǒng)水量損耗主要為在洗滌塔隨煙氣蒸發(fā)、循環(huán)水降溫蒸發(fā)、隨污泥帶走和系統(tǒng)漏損等。損耗的水部分由水封排水及RH 泥漿水補充，其余由全廠生產(chǎn)、工業(yè)水系統(tǒng)補充。

由于OG 循環(huán)水pH 高、堿度高，與其它廢水混合后易結(jié)垢堵塞管道，南北區(qū)各設(shè)置緩沖池2座，每座300 m3，用于收集定修及年修產(chǎn)生的溢流水和清池水。緩沖池內(nèi)水優(yōu)先回補OG 系統(tǒng)，多余水量經(jīng)pH調(diào)整后排入全廠廢水專用OG廢水收集管。

4.4 污泥處理系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要處理凈環(huán)過濾器反洗廢水，RH 濁循環(huán)泥漿及OG 除塵泥漿水。過濾器反洗水及RH泥漿水均在OG 分配槽內(nèi)混合，OG 除塵水每座濃縮池下設(shè)地下污泥泵房，內(nèi)設(shè)污泥泵，將濃縮池排泥提升送至污泥脫水間貯泥槽（槽內(nèi)設(shè)有攪拌器），由污泥進料泵提升送至脫水機脫水，濾液回至濾液貯存池，由泵返送至濃縮池分配槽前排水渠。

北區(qū)OG 污泥日產(chǎn)干重約318 t，設(shè)置5臺OG 板框壓濾機，該板框機單臺處理干污泥能力6 t/h，可以滿足要求。

南區(qū)OG 污泥日產(chǎn)干重約159 t，選用板框壓濾機3臺（預(yù)留2臺位置），單臺處理干污泥能力5 t/h。

污泥脫水后含水率≤38%，由全廠統(tǒng)一考慮汽運及回收處理。

4.5 加藥系統(tǒng)

1)凈循環(huán)水處理系統(tǒng)加藥

為了保證凈循環(huán)水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，防止設(shè)備及管道的腐蝕、結(jié)垢，凈循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置了防腐阻垢劑加藥裝置。加藥裝置風(fēng)別設(shè)置在南、北區(qū)凈循環(huán)加藥泵房內(nèi)。

2)純水閉路系統(tǒng)加藥

為確保純水閉路系統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，防止設(shè)備及管道的腐蝕，系統(tǒng)設(shè)置了緩蝕劑和殺菌劑加藥裝置，加藥裝置風(fēng)別設(shè)置在南、北區(qū)凈循環(huán)加藥泵房內(nèi)。

3)濁循環(huán)系統(tǒng)加藥

在濁循環(huán)水處理系統(tǒng)中共用到6 種藥劑，分別為絮凝劑、混凝劑、純堿、分散劑、阻垢劑和硫酸。其中絮凝劑投加至RH 反應(yīng)槽；混凝劑分別投加至RH 反應(yīng)槽和OG 進水流槽；混凝劑用于去除RH 和OG 濁循環(huán)水系統(tǒng)中的懸浮物形成污泥沉淀。純堿藥劑用于降低OG 濁循環(huán)水中的硬度，調(diào)節(jié)輻流式沉淀池內(nèi)PH 值，增強沉淀效果；分散劑和阻垢劑用于防止OG 濁循環(huán)水在高硬度高堿度水質(zhì)條件下管道結(jié)垢；硫酸用于調(diào)節(jié)OG 濁環(huán)水供水pH 值。上述各套加藥裝置均布置在濁循環(huán)水處理集中加藥間內(nèi)。

5 水處理控制

5.1 水處理操作

水處理操作有操作地點選擇和操作方式選擇兩種選擇方式。

按操作地點可區(qū)分為“機旁操作”和“遠(yuǎn)程操作”兩種模式,設(shè)備機旁箱上操作設(shè)為“機旁操作”；水處理操作室或轉(zhuǎn)爐操作室或精煉操作室控制系統(tǒng)上操作設(shè)為“遠(yuǎn)程操作”。

按操作方式可區(qū)分為“機旁手動”、“CRT 手動”和“自動”三種模式。在機旁箱上手動操作設(shè)為“機旁手動”；在水處理操作室或轉(zhuǎn)爐操作室或精煉操作室手動操作設(shè)為“CRT 手動”；在水處理操作室或轉(zhuǎn)爐操作室或精煉操作室自動控制設(shè)為“自動”。操作方式的優(yōu)先級為：機旁手動 ＞CRT 手動＞自動。

5.2 主要設(shè)備功能

1)冷卻塔

冷卻塔配套恒速風(fēng)機。風(fēng)機按操作指令運行。機旁手動和水處理操作室集中自動/手動。當(dāng)風(fēng)機振動而使振動開關(guān)動作時，風(fēng)機停止運行并報警,報警信號送CRT 畫面上顯示。風(fēng)機的振動、油溫、自動預(yù)警、運行、故障、停機等信號，均送水處理操作室CRT 上顯示。風(fēng)機電機電流信號送CRT 畫面顯示。

2)循環(huán)供水泵

學(xué)習(xí)最終是學(xué)以致用，良好的學(xué)習(xí)知識方式是離不開社會環(huán)境下的實踐環(huán)節(jié)的。加強社會相關(guān)實踐活動的教學(xué)將是改善教學(xué)方式的好方法。

當(dāng)工作泵故障時備用泵自動投入工作，備用泵可任意選擇。工備切換時，需待備用泵投入后工作泵方可停機，切換完后自動進入手動模式，由人工選擇進入自動模式。水泵與水池水位聯(lián)鎖（低液位報警但不自動停泵），在水池啟泵水位以上時允許開泵。開泵應(yīng)以操作指令。泵組出水總管設(shè)置流量檢測、壓力檢測、溫度檢測，信號送CRT 畫面顯示。高壓10 kV 電機的定子溫度、軸承溫度檢測信號和高溫報警信號送CRT畫面顯示。

3)水泵出水管電動閥

電動蝶閥為就地操作及水處理操作室集中手動或自動操作；集中手動為操作員用鼠標(biāo)操作，集中自動時閥門的開關(guān)與水泵聯(lián)鎖。泵后電動閥門的啟閉與對應(yīng)水泵的啟動信號聯(lián)鎖。P101 水泵開啟，3 s 后電動閥門打開；水泵需要關(guān)閉時，在電動閥門關(guān)閉動作3 s 后關(guān)泵（泵啟動后閥門動作時間間隔需現(xiàn)場可調(diào)）。

4)補水電動閥和強制排污電動閥

補水管電動閥的開、閉由該水池的水位自動控制，當(dāng)煉鋼凈環(huán)水池水位降到一定水位時，凈循環(huán)水池補充水閥自動打開，向凈循環(huán)水池補水。當(dāng)凈循環(huán)冷水池的水位升到一定水位時，凈循環(huán)水池補充水閥自動關(guān)閉。補水閥的運行狀態(tài)和故障信號在CRT 畫面上顯示。補水管電動閥在中央和現(xiàn)場均有手動操作功能。并具有點動功能。

強制排污電動閥根據(jù)凈循環(huán)水池的電導(dǎo)率值現(xiàn)場手動或集中控制；當(dāng)電導(dǎo)率＞2500 μS/cm 時，閥門開啟，當(dāng)電導(dǎo)率≤2000 μS/cm時，閥門關(guān)閉；

5)水處理設(shè)備

5.3 其它

電機的運行故障具有記錄功能。30 kW 容量（含）以上的MCC 柜（數(shù)顯表）、操作箱（指針式）上要設(shè)置電流表，信號進PLC，在CRT上顯示。

現(xiàn)場報警信號應(yīng)同時在操作室設(shè)有報警信息及顏色變化（分重、中、輕報警）等。

液位、溫度、壓力、流量等設(shè)定值可調(diào)。

能環(huán)部管理設(shè)備集中控制在水處理操作室，部分信號送轉(zhuǎn)爐操作室或精煉操作室進行監(jiān)視；煉鋼廠管理設(shè)備通過轉(zhuǎn)爐子站將信號送轉(zhuǎn)爐操作室，通過精煉子站將信號精煉操作室，部分信號返送水處理操作室進行監(jiān)視。

連鑄單元送煉鋼水處理信號有：連鑄準(zhǔn)備、澆注中、澆注結(jié)束信號，采用硬接線方式。

EMS 在煉鋼北區(qū)綜合樓設(shè)置信號交接柜，水處理的相關(guān)信號通過以太網(wǎng)通訊方式到轉(zhuǎn)爐共用PLC后再進入EMS信號交接柜。

電導(dǎo)率計信號進水處理PLC，信號傳送到轉(zhuǎn)爐共用PLC。

煉鋼（凈循環(huán)、RH、OG供水）送水泵后出口的水溫檢測信號送轉(zhuǎn)爐PLC，通過通訊返送水處理PLC。

6 小結(jié)

湛江鋼鐵煉鋼循環(huán)水處理站為大型綜合水處理站，處理水量大、系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備眾多、控制功能要求高，該水站的設(shè)計方法對于大型鋼鐵企業(yè)循環(huán)水處理站的設(shè)計具有很好的借鑒作用。