馬鋼1#高爐渣處理改造實踐

王海鵬，侯玉偉，李 洪

（馬鋼集團(tuán)設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，安徽 馬鞍山243000）

目前，我國在生產(chǎn)中應(yīng)用的高爐渣處理工藝主要有水淬?；に嚭透稍幚砉に?。由于后者資源利用率低并且環(huán)境污染嚴(yán)重，一般只在事故處理時使用[1]。水淬法工藝根據(jù)渣水分離方式的不同，可以分為機(jī)械法和過濾法兩種：機(jī)械法分離的水中含有的懸浮物約200 mg/L，需要選用投資高的渣漿泵和耐磨鋼管，并且機(jī)械法分離的渣中含水率達(dá)到18%，不利于后續(xù)加工； 過濾法分離的水中懸浮物約30 mg/m3，可以選用高效率的清水泵以及造價較低的普通鋼管，并且含水率為12%，降低了沖渣水的消耗[2]。從經(jīng)濟(jì)效益及運行可靠性來看，新型底濾法的優(yōu)勢很明顯[3-4]。馬鋼現(xiàn)有渣處理工藝均為水淬?；に?，一種是熱IBNA 法，一種是新型底濾法。鑒于以上優(yōu)勢以及馬鋼已投產(chǎn)項目的使用情況，在2018 年1#2 500 m3高爐大修過程中，將熱INBA 法工藝改造成新型底濾法工藝，通過設(shè)置合理的監(jiān)控手段，取得了良好的運行效果。

1 改造前運行現(xiàn)狀

馬鋼1#高爐渣處理工藝為熱INBA 法，基本工藝是：高爐熔渣由熔渣溝流入沖制箱，經(jīng)沖制箱的壓力水沖成水渣進(jìn)入水渣溝，然后流入水渣方管、分配器、緩沖槽落入滾筒過濾器；隨滾筒過濾器的旋轉(zhuǎn)，水渣被帶到滾筒過濾器的上部，脫水后的水渣落到筒內(nèi)皮帶機(jī)上運出，然后由外部皮帶機(jī)運至水渣槽[5]。改造前存在的問題有：未配置冷卻塔，采用熱水沖渣，產(chǎn)生的蒸汽量大；水渣蒸汽出煙囪后擴(kuò)散到爐頂，容易腐蝕高爐爐頂框架及設(shè)備；同時，渣處理工藝設(shè)備較多，維護(hù)運行成本較高，且設(shè)備易損，經(jīng)常因設(shè)備故障導(dǎo)致放干渣。

2 新型底濾法水渣改造內(nèi)容

馬鋼1#高爐渣處理改造，將原有熱INBA 工藝設(shè)施拆除后原地改造為新型底濾法渣處理工藝。拆除內(nèi)容包括現(xiàn)有煙囪、轉(zhuǎn)鼓設(shè)備、水泵、膠帶機(jī)及通廊等。新建部分有：在原有水渣池及泵坑處新建過濾池、泵坑、冷水池，減少開挖工作量；在原有煙囪處新建粒化塔，煙囪基礎(chǔ)通過改造后可以利舊；在過濾池兩側(cè)新建露天棧橋柱，過濾池一側(cè)與棧橋柱之間能夠容納一輛裝渣車的進(jìn)出； 新型底濾法渣處理系統(tǒng)投產(chǎn)后干渣坑幾乎用不上，在改造過程中將干渣坑面積縮小，僅供開爐或應(yīng)急時使用。改造完成后的新型底濾法渣處理系統(tǒng)的粒化塔、沖渣溝、過濾池、泵坑、冷水池呈一列布置。

改造后的新型底濾法渣處理工藝流程為： 熔渣經(jīng)沖制箱噴射出的高速水流水淬后落入粒化塔內(nèi)，所形成的渣水混合物經(jīng)沖渣溝流入過濾池內(nèi)進(jìn)行渣水分離，水渣停留在過濾層的表面等待行車抓渣外運，沖渣水由熱水泵打回冷卻塔冷卻后落入冷水池循環(huán)使用。

3 新型底濾法改造特點

根據(jù)新型底濾法主處理系統(tǒng)的工藝特點，設(shè)置了過濾池液位監(jiān)控系統(tǒng)、沖渣壓力調(diào)控系統(tǒng)以及水平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，為新型底濾法渣處理系統(tǒng)的順行提供了保障。新型底濾法渣處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 新型底濾法渣處理工藝流程圖

3.1 過濾池液位監(jiān)控系統(tǒng)

新型底濾法沖渣系統(tǒng)在沖渣結(jié)束時，先停沖渣泵，待過濾池中液位降到過濾層時再停熱水泵。過早停熱水泵會使得過濾池中液位過高，?；蟮母郀t渣泡在水中，行車帶水抓渣不僅浪費水資源，而且裝車后會有渣水混合物從裝渣車內(nèi)流出，沿途拋灑，污染環(huán)境；停熱水泵過慢會抽干過濾池中的水，造成熱水泵進(jìn)氣，影響熱水泵的使用壽命。

鑒于以上情況，改造過程中加入了過濾池液位監(jiān)控系統(tǒng)。通過高清攝像頭監(jiān)控過濾池區(qū)域，并且采集過濾池過濾主管中壓力變送器的壓力，將壓力信號轉(zhuǎn)換為過濾池液位信號傳至中控室，保證操作者在足不出戶的情況下準(zhǔn)確地判斷出過濾池的液位，避免了帶水抓渣以及熱水泵進(jìn)氣的現(xiàn)象，為安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)提供了保障。

3.2 沖渣壓力調(diào)控系統(tǒng)

沖渣水泵選用的是非變頻電機(jī)，難以根據(jù)生產(chǎn)條件的變化調(diào)節(jié)沖渣水量和壓力。在水淬粒化高爐渣的過程中，起決定性作用的因素是沖渣水壓[6]。當(dāng)沖渣壓力小于0.2 MPa 時，沖渣水壓對水渣粒度影響較大，壓力過大會產(chǎn)生粒度過小的水渣，進(jìn)入過濾池后會堵塞過濾層，影響過濾池的透水性，加速板結(jié)，降低過濾層的使用壽命； 當(dāng)沖渣壓力小于0.12 MPa 時，沖渣過程中易產(chǎn)生泡渣。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，沖渣壓力在0.16～0.18 MPa 之間沖渣效果最好。靈活調(diào)節(jié)沖渣壓力是維持正常生產(chǎn)的必要條件。

改造過程中加入了沖渣壓力調(diào)控系統(tǒng)，可以根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)節(jié)沖渣壓力。在沖制箱上設(shè)置壓力變送器實時監(jiān)控沖渣點的壓力，通過信號輸送至中控室的控制屏幕上，并在沖渣水管進(jìn)入沖制箱前端引一根泄壓分流管至粒化塔中，通過調(diào)節(jié)泄壓分流管上閥門的開度來調(diào)節(jié)沖渣壓力，保證沖渣質(zhì)量。

3.3 水平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)

熱水泵和沖渣泵在沒有變頻控制的情況下，因過濾池中水渣存量以及投產(chǎn)時間的不同會使得過濾池透水性發(fā)生變化，熱水泵和沖渣泵的流量難以達(dá)到平衡。熱水泵的流量大于沖渣泵的流量，會使得過濾池中水位下降，進(jìn)而導(dǎo)致熱水泵進(jìn)氣或重復(fù)啟停熱水泵；熱水泵流量小于沖渣泵流量，會使得過濾池中的水位上升，當(dāng)過濾池中的水位過高時會產(chǎn)生外溢，浪費水資源，污染環(huán)境。

在熱水泵和沖渣泵出口管道上分別設(shè)置流量計，用于實時監(jiān)控沖渣水量和抽水水量，并且通過冷水池的液位計以及過濾池液位監(jiān)控系統(tǒng)觀察冷水池和過濾池的液位。當(dāng)發(fā)現(xiàn)抽水水量與沖渣水量不匹配時，可以調(diào)節(jié)熱水泵出口的閥門來調(diào)節(jié)抽水流量，使沖渣水量與抽水水量始終保持平衡狀態(tài)，為“一鍵沖渣”創(chuàng)造了條件。

4 總結(jié)

馬鋼1#高爐新型底濾法渣處理系統(tǒng)的特色設(shè)計，保證了該系統(tǒng)投產(chǎn)運行至今，系統(tǒng)運行平穩(wěn)，設(shè)備故障率低，運行成本低，環(huán)境污染小，水渣率達(dá)到100%，噸渣耗水量0.37～0.45 t，取得了良好的運行效果。