宝钢高炉和转炉煤气洗涤水处理技术.pdf

第33卷 第8期钢 铁Vol 33 No 8 1 9 9 8年8月IRON AND STEELAugust 1 9 9 8 宝钢高炉和转炉煤气洗涤水处理技术 杨倩宇 宝山钢铁 集团 公司 摘 要 介绍了宝钢高炉煤气洗涤水和转炉除尘废水两大水处理循环系统的工艺组成及工艺设计特点 通 过日常的生产 技术管理 使系统保持水的重复利用率达到95 以上 污染物综合排放合格率95 以上 以及对炼钢OG泥浆再利用进行的技术改造 关键词 废水处理 高炉煤气 洗涤 转炉除尘 水循环率 WASTEWATER TREAT M ENT FOR BF GAS CLEANING AND CONVERTER DEDUSTING SYSTEM S AT BAOSTEEL YAN G Q ianyu Baoshan Iron and Steel Corp1 ABSTRACT The article introduces the composition and design features of two w ater treat2 ment and circulation system s forBF gas cleaning and converters dedusting operation experi2 ence for maintaining both the w ater circulation rate and up2to2standard rate in term s of com2 prehensive pollutant discharge higher than 95 and asw ell as the experience of technical in2 novation for reusing the steelmaking OG mug1 KEY WORDS w aste w ater treatment BF gas cleaning converter dedusting w ater circula2 tion rate 1 前言 宝钢是一座现代化的大型钢铁联合企业 拥有 国内最先进的生产设备和一流的科学管理技术 自 1985年9月第一座高炉点火投产至今已经历了十 几年 形成了年产钢800万 t 销售收入达260亿元 的生产规模 具有如此水准的企业 在合理有效利 用水资源及防治环境方面从设计及管理上都做了充 分的准备 冶金钢铁企业是用水大户 也是废水排放大户 其生产用水主要包括工艺用水 冷却用水 洗涤用 水 锅炉用水及空调用水 一般根据冷却水与被冷 却介质是否直接接触以及被污染的轻重程度而将冷 却水系统划分为净循环 污循环及洗涤用水 冲渣 用水四大系统 下面就以钢铁企业废水处理中较为 典型的洗涤用水系统为例 结合宝钢多年的生产管 理经验对洗涤污水处理技术作一个简单的介绍与总 结 2 高炉煤气洗涤水系统 宝钢1号 2号高炉容积均为4 063m 3 为国内 最大型高炉 设计日产铁量1万 t 分别于1985年 9月 1991年6月投产 3号高炉容积4 350 m 3 于 1994年9月投产 最大煤气发生量710 105m 3 h 炉顶最大压力0125M Pa 吨铁产灰量15 kg 本系统是为减少高炉煤气含尘量而设置的高炉 煤气洗涤水装置 属于湿式除尘法 此前还设有重 力除尘器 含尘量为5 g m 3 的含尘煤气 经一级文 氏管除尘降到100 mg m 3 经二级文氏管后降至 10 mg m 3 即为净煤气 可供用户使用 211 系统的特点 1 不设冷却塔 避免了CO2的大量逸出所造 成的重碳酸盐分解成碳酸钙引起结垢严重 效率下 降 难以清洗的故障 2 系统密闭 串接排污 确保了先进的循环率 指标和外排污为零的记录 联系人 杨倩宇 助理工程师 上海 201900 宝钢九村19号703室 1994 2006 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 3 采用大型滤布外延式真空过滤机 使瓦斯 泥保持小于30 含水率 保证了低锌泥的回收率 212 工艺流程 从高炉发生的煤气经重力干式除尘器除尘后进 入一级文氏管和二级文氏管进行煤气洗涤 洗净后 的煤气通过余压透平式发电机进入高炉煤气系统 1V S水槽内的煤气洗涤水由1V S 送水泵送到 1V S管进行煤气洗涤 洗涤水顺高架水沟流入沉淀 池 经沉淀处理后上部清水流入2V S水槽 由2V S 水泵送入2V S管进行煤气再洗涤 洗涤水返回1V S 水槽继续使用 形成一个循环系统 循环过程中的 水量损失由高炉炉底洒水 污循环水系统 的排污 水作为补充 流程见图1 图1 高炉煤气洗涤水处理工艺流程图 Fig11 BF gas cleaning water treatment process diagram 213 主要设计指标和水质指标 主要设计指标见表1 水质指标见表2 表1 高炉煤气洗涤水系统主要设计指标 Table 1 M ajor design data of BF gas cleaning water treatment 设计参数1VS2VS 入口煤气含尘量 g m 3 5011 出口煤气含尘量 mg m 310010 去除灰尘量 kg h 13 43063 入口煤气温度 15055 出口煤气温度 55 6053 给水温度 5352 回水温度 5553 洗涤水量 m3 h 1840840 表2 高炉煤气洗涤水系统水质管理指标 Table 2 W ater quality standard of BF gas cleaning water treatment 水质数据设计指标补给水质 pH7 9 Zn 10 6 10 SS 10 6 100 20 总硬度 10 6 200 214 日常运行管理基准 日常运行管理基准见表3 表3 高炉煤气洗涤水系统日常运行管理基准 Table 3 Technical data of BF gas cleaning water treatment 项目 流量 m3 s 1 压力 M Pa 水位 m 真空度 M Pa 泥饼含水 率 1VS送水 0124111 2VS送水 0125111 真空脱水机 约0108 30 空气系统 约015 1VS水槽 615 715 2VS水槽 615 715 215 水质净化及水质稳定处理 1V S出水以3 493 kg h的灰尘携带率流入沉淀 池有待去除 若不能及时将其沉降下去 立即会影 响循环水水质和煤气洗涤效果 煤气洗涤水与高炉 煤气直接接触 煤气中的SO2 SO 2 3 CO2及灰尘 中的Ca M g Zn等盐类成分溶解于水中 增加了 煤气洗涤水的硬度成分 又作为补充的污循环水也 含有相当数量的Ca2 M g2 它们不可能在沉淀池 中全部沉淀而有相当一部分被带入系统中去 为了 保证循环水水质 沉淀池入口投加 0 13 01 7 10 6的弱阴离子型高分子助凝剂PHP4 它可对无机 系统废水进行除浊和浓缩 使得沉淀池入口约012 悬浮物降到沉淀池出口时小于0101 又为保证 水道设备不发生结垢现象 在沉淀池出口管道上投 加阻垢剂SN2103 3 10 6 按循环水量计 SN 2103 对以碳酸钙为主的水垢有很好的防治效果 并能防 止与氧化铁 二氧化硅 氢氧化锌等结合生成的水 垢 循环水还要进行必要的pH调整 最好保持在7 9之间 在此范围内有利于水中的部分溶解金属 盐类转变为不溶于水的氢氧化物 随着大量悬浮物 的沉淀而沉降下来 如Zn2 2OH Zn OH 2 216 处理效果 以1987年2月曾在高炉煤气洗涤水进行的一 56 钢 铁 1994 2006 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 次试验为例 在煤气洗涤水1V S 2V S送水泵出口 分别接试验管测试污垢附着速度 试验数据见表4 表4 高炉水质试验数据表 Table 4 Experi mental data of BF gas cleaning water quality 试验场所2VS送水泵出口1VS送水泵出口 材质SVS2304SVS2304 试验管编码No143No134No150No137 垢物附着量 mg171217122221224719 试管内表面积 m261123611236112361123 垢物附着速度 MCM016016718817 控制指标 MCM15151515 从以上试验结果来看 结垢速度平均1V S为 813M CM 2V S为016M CM 较控制指标15M CM 好得多 1V S的情况不如2V S的情况好 其原因为 1V S的悬浮物含量高 药剂有效浓度降低 但试验 管经酸洗后 内表面清洁光亮 没有腐蚀疤坑 三座高炉投产至今 水质处理效果一直比较稳 定 从1990年 1995年的水质分析数据可以看出 悬浮物和pH值的控制情况一直良好 但Zn指标的 控制有一定的难度 存在部分超标现象 经调查分 析 主要是高炉炉料中含锌成分增高所致 但总体 上还是符合设计和生产要求的 具体的水质数据见 表5 7 表5 1号高炉水质处理数据统计 Table 5 Data statistics of No11 BF gas cleaning water quality 年份 沉淀池进口浓度沉淀池出口浓度 pH SS 10 6 T2Zn 10 6 pH SS 10 6 T2Zn 10 6 199071391 954185612719139119192 199171221 8271938198718481497175 199271162 333166015171767418215146 199371391 90013561171867014112125 199471412 034107613717973119193 199571663 55718791171986811811195 217 高炉污泥的回收 高炉煤气洗涤水的集尘污泥中含有平均40 的铁粉 为了不造成资源上的浪费 沉淀池底部污 泥由排泥泵送到污泥脱水装置脱水之后 送往烧结 烧制小球回收利用 3 转炉除尘废水处理系统 宝钢的3座300 t纯氧顶吹转炉 是我国最大 的转炉之一 能形成年产800万t钢的生产规模 表6 2号高炉水质处理数据统计 Table 6 Data statistics of No12 BF gas cleaning water quality 时间 年 沉淀池进口浓度沉淀池出口浓度 pH SS 10 6 T2Zn 10 6 pH SS 10 6 T2Zn 10 6 19917134982193310717967161015 199271562 27719501287188751010183 199371632 236165914971906711111174 199471382 2151769188101601198177 199571683 40518701468149281924175 表7 3号高炉1995年水质处理数据统计 Table 7 Data statistics of No13 BF gas cleaning water quality in 1995 项目 沉淀池进口浓度沉淀池出口浓度 pH SS 10 6 T2Zn 10 6 pH SS 10 6 T2Zn 10 6 平均71913 499127419181199211814144 最大81205 864101761081402711756150 最小71571 98419221307190381605120 本系统是采用直接冷却法 循环水直接与被冷却物 接触 所以 废水主要来源于转炉氧枪吹炼时在第 一文氏管及第二文氏管除尘后产生的污水 311 工艺流程 从第一文氏管排出的除尘废水经回水明渠流入 粗粒分离槽 在粗粒分离槽中将含量15 粒径大 于60 m的粗颗粒通过分离机将其去除 这些粗颗 粒通过专用运输车送往烧结厂小球团直接利用外 还有85 的悬浮小颗粒流入沉淀池中进行混凝沉 淀处理 经沉淀池处理后的上清水流入OG集尘水 槽 直接通过0188M Pa的循环泵送往第二文氏管 循环使用 然后再用0169M Pa循环泵送入第一文 氏管串接使用 为了使水中悬浮物沉淀效果良好 还 设有高分子聚凝剂加药装置 同时 在沉淀池出水 口加注分散阻垢剂SN2103 以防止管道 设备出现 结垢现象 系统在正常运转时一般不进行排污 如 有必要进行少量排污 则作为炉渣冷却循环系统的 补充水进行串接使用 另外 经沉淀池沉淀后的污 泥 通过排泥泵或送往脱水系统进行脱水处理后 干 泥送往烧结厂小球团做小球 或送原浆槽暂存后经 原浆泵直接送往烧结厂小球接收系统进行再处理 水处理流程见图2 312 处理效果 66 1998年第8期 1994 2006 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 图2 转炉除尘水处理系统流程图 Fig12 Process diagram of converters dedusting water treatment OG装置的除尘也是利用文氏管 冷却水与转 炉排出的炉气直接接触 使排出的水含有很高的悬 浮物 如在第一文氏管排出水中的悬浮物最高时达 15 000 mg L 平均为5 000mg L 在第二文氏管排 出水中的悬浮物达2 000 mg L 使用冷却水的目 的 一是把炉气中的含尘量降低 二是把炉气温度 从1 000 以上降低到67 左右 第一和第二文氏 管进行串接循环使用 总的循环水量为3 480m 3 h 总循环率达98 有效合理地利用水量 最大限度 地发挥了去尘除浊的目的 本系统于1985年9月投运至今 已经历了十几 年 系统运转一直较为正常 从1990 1995年的水 质分析资料来看 其中悬浮物的处理效果尤其稳定 一直控制在0101 以下 远远满足设计指标 其余 pH和钙硬度的水质指标也能达到设计要求 具体 分析数据见表8 为了防止管道和设备结垢 采取了投加分散剂 加药处理 通过试管试验 收到了良好的效果 试 管试验时间为两个星期 试验结果平均结垢速度为 1186M CM 达到了15M CM的设计指标 313 工程设计特点 1 本系统中采用粗粒分离机 使废水在流入 沉淀池之前 将水中大于60 m以上的粗颗粒通过 分离机予以去除 以减轻沉淀池的处理负荷 尤其 是减少集泥设备的负荷量 同时对排泥管道也减少 磨损和管道堵塞现象 以利于排泥管道的畅通 另 外 也减轻了脱水机的污泥处理量 将粗粒分粒槽 与分离机有机地组合在一起 改变及减少了原来的 污泥提升装置 而且管理简单 维护方便 设备布 置紧凑 表8 OG除尘水水质分析数据表 Table 8 Data statistics of converters dedusting water quality 年份 沉淀池进口浓度沉淀池出口浓度 pH SS 10 6 Ca2 10 6 pH SS 10 6 Ca2 10 6 199091713 1791837189192661916125 1991916