高炉循环空调包钢排水水质调查研究

高炉循环空调包钢排水水质调查研究

根据钢铁产业发展政策目标，2005年吨钢消费新水降至12吨以下，2010年降至8吨以下，2020年降至6吨以下。在水资源消耗总量减少或者增加不多的前提下实现钢铁总量的适度发展,是公司打造新包钢的重要目标。1直接冷却水c循环水在工业总用水量中占有很大的比例,一般循环水的用量占企业用水总量的70%～99%。2005年包钢总用水量为118879万t,新水用量为6911万t,循环水量为110506万t,循环率92.96%。包钢循环水系统分间接冷却水(包括敞开系统和密闭软水系统)和直接冷却水。间接冷却水仅有温度的升高、没有受到污染,主要包括炼铁高炉、转炉炉体循环冷却水、热电厂鼓风机系统冷却用水、薄板冷轧、热轧系统用水、各种矿热炉、加热炉、电炉循环冷却水。间接冷却水由冷却塔降温后循环使用。在敞开系统中,循环水和空气直接接触,在空气的氧化作用和蒸发损失作用下,水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加,从而造成循环水系统的结构和腐蚀,为了维持各种矿物质和离子含量稳定在某一个定值上,系统需定时排污并补入一定量新水。而密闭软水系统中,冷却水不暴露于空气中所以水量损失很少,水中各种矿物质和离子含量一般不发生变化。直接冷却水与污染物直接接触,水质恶劣且成分复杂,主要包括高炉煤气洗涤水、炼钢转炉除尘水、轧钢各厂含油废水等。直接冷却水经沉淀池或旋流井去除杂质后循环使用,由于消耗量大要不断补入新水。包钢循环水的溢流和排放均排入包钢总排,污水经总排处理后一部分达标排放,一部分回用。2包钢各厂的水稳药剂作用特性循环水分为间接冷却水和直接冷却水。间接冷却水质与补水率有关,敞开系统一般采用黄河新水或总排回水作为补充水。直接冷却水水质由于包钢各厂矿生产工艺的不同而性质各不相同。直接冷却水水质成分复杂且污染物浓度高造成其净化处理成本较高;间接冷却水不与被冷却物体(污染物)直接接触,其水质由于蒸发浓缩,含盐量或硬度偏高外,基它成分与补充水水质相似,只需投加适合的水稳药剂就能使系统稳定运行,从而其排污量较少,补充的新水量较少。目前,包钢采用总排回水作为高炉循环冷却系统补水,可节约部分新水用量。3总排回水系统现状经总排工艺处理后的回用水水质较好,但受其工艺限制,回用水的总硬度、含盐量、Cl-浓度偏高。目前,总排回用水在使用方面存在的主要问题是:(1)总排水回用率偏低,由于总排工艺设计为废水经处理后达标排放即可,深度处理应在回水系统前进行。因此,总排水直接回用会对生产设备造成腐蚀、结垢,影响设备的使用寿命,这样使回用水范围受到很大程度的限制,回用水量达不到设计指标。(2)缺乏对总排回水直接补充到各生产设备的循环水系统进行系统试验研究的测定数据。如现高炉冷却循环水使用总排回水,但未根据系统情况进行回水被水率试验研究,以确定总排回水对高炉冷却壁的腐蚀、结垢程度,是否会对高炉的正常使用寿命造成影响;如何使用才能达到最佳使用条件等。4循环冷却系统的水质目前,总排回用水已经回用于包钢4#高炉循环冷却水系统。为了解循环冷却系统的水质,于2006年3月6日和2006年3月8日对给水厂18#泵站循环冷却水的供水和炼铁厂4#高炉水冷壁循环冷却水排水水质进行测定。4.1总回水压力和高循环能耗管理系统的水质性质确定根据现场测定结果计算判定总排回水、高炉循环却水系统的水质类型。4.1.1稳定指数rsi、结垢指数psi的判别依据利用稳定指数RSI、结垢指数PSI对总排回水及用于循环冷却水系统的水质作定性判定,主要计算公式如下:稳定指数RSI=2PS-pH(1)结垢指数PSI=PpHS-pH(2)饱和pH值(pHS)的简化计算方法:pHS=(9.3+A+B)-(C-D)(3)式中:A——总溶解固体系数;B——温度系数;C——钙硬度系数;D——总碱度系数;pH——实测值。平衡pH值(pHeq)的简化计算方法:pHeq=1.465lgM+4.54(4)式中:M——系统中水的总碱度。稳定指数RSI、结垢指数PSI的判别依据见表1。根据总排回水的水质和4#高炉循环冷却水系统的水质测定值在浓缩倍数为1.5、2、2.5、3且不投加水处理药剂的情况下分析计算的稳定指数RSI、结垢指数PSI见表2。4.1.2排回水、高炉循环水系统根据表1的判定依据和表2计算的水质指数可看出,总排回水水质类型为微量结垢和腐蚀型水质;4#高炉循环水系统供水水质类型为轻微结垢型水质;排水为腐蚀型水质。但随浓缩倍数的增加,逐步转化为严重结垢型水质。4.2高炉循环冷却水的腐蚀2006年9月11日至10月10日在4#高炉循环冷却水系统的排水部位进行了1个月的现场腐蚀挂片试验(试片材质为20钢),试验结果见表3。从表3可以看出总排水用于高炉循环冷却水系统对设备腐蚀较严重,腐蚀率平均为0.97mm/a,远远超过标准0.0125mm/a的规定。这说明4#高炉循环冷却水目前的运行条件下对设备腐蚀严重,该循环冷却水是腐蚀型水质。控制敞开式循环冷却水的腐蚀的方法很多,常用的有以下4种:添加缓蚀剂如铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐、锌盐等或复合缓蚀剂;提高冷却水的pH值;工艺设备选用耐蚀材料制造;用防腐阻垢涂料涂覆。可根据具体情况确定缓蚀方法来提高循环冷却系统的循环率。5水稳药剂的选择(1)根据测定的现场水质参数理论计算和现场挂片试验结果确定,在现有条件下4#高炉循环冷却水系统的水质类型为腐蚀为主,兼有结垢。(2)通过现场调研,明确了总排回