福建三鋼6#高爐渣處理工藝改造

唐 宇，郭 帥，王 林

（1.中冶華天工程技術(shù)有限公司，江蘇210019；2.福建三鋼閩光股份有限公司，福建365000）

0 引言

福建三鋼6#高爐于2012 年3 月16 日點(diǎn)火投產(chǎn)，高爐設(shè)雙出鐵場、雙鐵口，不設(shè)渣口。該高爐原渣處理工藝采用平流沉淀法，雙鐵口共用一套平流沉淀池渣處理設(shè)施，不設(shè)置干渣坑。平流沉淀池法具有環(huán)境污染嚴(yán)重、脫水效果差、操作環(huán)境不佳等缺點(diǎn)，單純的平流沉淀池法渣處理工藝已經(jīng)屬于落后技術(shù)?；诖耍＝ㄈ摏Q定利用6#高爐大修改造機(jī)會(huì)，對(duì)該高爐渣處理工藝進(jìn)行升級(jí)改造。經(jīng)過各種渣處理工藝的比選，并兼顧該廠的實(shí)際情況和操作習(xí)慣，最終確定采用底濾法渣處理工藝。

1 爐渣處理工藝選擇

在選擇爐渣處理工藝時(shí)，以結(jié)構(gòu)簡單、渣水分離效率高、操作及維護(hù)方便、環(huán)境污染小為原則，盡可能充分利用原有場地，并力求投資及維護(hù)費(fèi)用低。

1.1 渣處理方法的比較

高爐熔渣的處理，取決于對(duì)爐渣利用途徑的選擇。目前，高爐熔渣處理方法主要分為水淬渣和干渣，亦可按照用途適當(dāng)進(jìn)行渣棉和膨珠處理，以使高爐渣得到最大化的合理利用。對(duì)于水淬渣工藝：按照粒化方法不同可分為傳統(tǒng)的沖渣溝?；⒘；；?、機(jī)械輪粒化；按照渣水分離方式的不同，水淬渣可分為由以底濾法、平流沉淀池法等為代表的過濾分離法和以轉(zhuǎn)鼓法、輪法、螺旋法、圓盤法等為代表的機(jī)械分離法[1]等。目前主流的粒化工藝是?；?，本文不作為重點(diǎn)分析，下面就不同渣處理工藝渣水分離的方法進(jìn)行分析。

1.1.1 過濾分離法

以底濾法為其代表的渣水分離法，渣水分離過程主要在過濾池內(nèi)進(jìn)行。在過濾池內(nèi)從下到上依次鋪設(shè)粒徑不同的顆粒狀濾料，依靠顆粒狀濾料截留水中的渣，熱水則穿過濾料經(jīng)過濾支管匯集至過濾總管，經(jīng)上塔泵輸送至冷卻塔冷卻后的送至冷水池備用。底濾法的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）過濾效果好、不需要二次沉淀、工藝簡單、工程投資低。

（2）過濾后水質(zhì)潔凈，懸浮物含量 5～30 mg/l，而機(jī)械法過濾后水質(zhì)懸浮物一般大于200 mg/l。因此水管及設(shè)備磨損小，不需要渣漿泵和耐磨管道。

（3）機(jī)械設(shè)備少、故障率低、運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用低。

（4）采用冷水沖渣，蒸汽排放低、渣含水率低，造成的二次污染小。

但該工藝亦具有機(jī)械化和自動(dòng)化程度不如機(jī)械分離法、占地面積較大等缺點(diǎn)。

1.1.2 機(jī)械分離法

機(jī)械分離法工藝主要包括轉(zhuǎn)鼓法、輪法、螺旋法、圓盤法等，各工藝方法均在高爐有實(shí)際應(yīng)用。但各方法在渣水分離的具體方式上也不盡相同：以INBA 法為代表的轉(zhuǎn)鼓法、以嘉恒法為代表的輪法和以俄羅斯等獨(dú)聯(lián)體國家為代表的圓盤法等，其渣水分離的本質(zhì)為通過不同型式的機(jī)械裝置采用機(jī)械過濾的辦法實(shí)現(xiàn)渣水分離；以明特法為代表的螺旋法，其渣水分離的方法為通過機(jī)械螺旋提升輸送的辦法將渣水進(jìn)行初步分離，粗渣通過膠帶機(jī)輸送，含細(xì)渣的濁水再通過機(jī)械過濾的辦法實(shí)現(xiàn)渣水分離。機(jī)械法水渣處理工藝的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）機(jī)械化和自動(dòng)化程度高；

（2）系統(tǒng)安全度高（即對(duì)熔渣含鐵的適應(yīng)能力較強(qiáng)）；

（3）占地面積較過濾法小。

但也普遍存在設(shè)備投資及維護(hù)費(fèi)用較大、脫水機(jī)械設(shè)備故障率較高、對(duì)渣量波動(dòng)的適應(yīng)能力不足等缺點(diǎn)。

1.1.3 各工藝方法比選

采用底濾法渣處理工藝可充分利用原平流沉淀法的場地，亦可利用原平流沉淀法渣處理工藝的部分池柱、基礎(chǔ)等，可以節(jié)省部分投資并縮短工期，并且底濾法與平流沉淀法均屬于過濾分離法工藝，兩者均采用水池進(jìn)行渣水分離，不同之處僅為渣水的分離渠道不同，因此，相比機(jī)械分離法，底濾法更易被該廠所接受，亦可體現(xiàn)充分利用現(xiàn)有場地、投資及維護(hù)費(fèi)用低、環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)簡單等原則，基于上述的原因，最終確定選用底濾法作為改造方案。

1.2 底濾法渣處理工藝

底濾法渣處理工藝的主要設(shè)備包括：粒化塔蒸汽煙囪、棧橋、過濾池、沖渣設(shè)備、沖渣水泵組、上塔水泵組、冷卻塔、冷水池等。圖1 為底濾法渣處理工藝布置示意圖。

圖1 底濾法渣處理工藝布置示意圖

底濾法渣處理工藝流程簡述如下：高爐熔渣由熔渣溝流入到粒化塔，經(jīng)沖制箱噴出的高速水流快速淬冷、粒化成顆粒狀，在?；钏畢^(qū)經(jīng)過浸泡二次水淬，其渣水混合物經(jīng)自重流入水渣溝，經(jīng)轉(zhuǎn)換流槽進(jìn)入多個(gè)過濾池中的任一池子進(jìn)行過濾脫水；當(dāng)一個(gè)過濾池內(nèi)渣堆滿后，通過從過濾池底部抽干其積水來實(shí)現(xiàn)渣水的分離；然后用底濾池上方的橋式抓斗起重機(jī)將渣抓出外運(yùn)；同時(shí)，通過轉(zhuǎn)換流槽的轉(zhuǎn)換，將渣水混合物轉(zhuǎn)換至另一個(gè)底濾池進(jìn)行重復(fù)過濾、脫水及抓渣的操作；底濾池內(nèi)經(jīng)過過濾層的熱水通過熱水泵抽吸進(jìn)入高架冷卻塔，冷卻后的水貯于下方的沖渣貯水池備用。底濾法渣處理工藝流程圖詳見圖2。

圖2 底濾法渣處理工藝流程圖

2 渣處理改造方案的確定、設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.1 改造前平流沉淀法工藝簡述

福建三鋼6#高爐改造前，渣處理采用的是爐前粒化池水淬和平流沉淀法工藝，不設(shè)置干渣坑，沖制點(diǎn)設(shè)置集汽罩和排汽煙囪。高爐的每個(gè)出鐵場的鐵口下渣處分別設(shè)置1 個(gè)粒化器，沖渣水分別由沖渣泵組供水總管接入，每個(gè)?；鞴┧茉O(shè)置1 個(gè)手動(dòng)漿液閥和1 個(gè)電動(dòng)漿液閥，控制沖渣水的開和關(guān)。高爐設(shè)兩條水渣溝，兩個(gè)鐵口的水渣經(jīng)各自的水渣溝，在平流沉淀池前匯總后，進(jìn)入平流沉淀池進(jìn)行處理。平流沉淀法工藝共設(shè)三個(gè)沉淀池，三個(gè)沉淀池呈“一”字式布置，沉淀池之間由高度為500 mm 的擋墻分隔，沉淀池南側(cè)為水渣臨時(shí)堆場，成品水渣由鐵路或者汽車外運(yùn)，沉淀池及水渣堆場的西側(cè)為沖渣泵房及配水井，沉淀池中的凈水經(jīng)沖渣泵組加壓后供各沖渣點(diǎn)循環(huán)沖渣使用，跨沉淀池及水渣臨時(shí)堆場處設(shè)置91.9 m×31.5 m 矩形露天棧橋，并安裝2 臺(tái)抓斗橋式起重機(jī)，用于抓渣。平流沉淀法渣處理系統(tǒng)的平面布置圖詳見圖3。

圖3 平流沉淀法渣處理系統(tǒng)平面布置圖

2.2 改造方案的確定

經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐，平流沉淀法工藝存在渣水分離效率低、污染嚴(yán)重、操作環(huán)境不佳等缺點(diǎn)，經(jīng)過渣處理工藝比選及可行性論證，該廠決定利用高爐大修的機(jī)會(huì)，將渣處理工藝由平流沉淀法改造為底濾法。

2.3 渣處理工藝改造的設(shè)計(jì)與實(shí)施

2.3.1 改造原則

以工期短、操作及檢修方便、環(huán)境友好等為改造原則，盡量利用原有設(shè)備和設(shè)施、建構(gòu)筑物等。

2.3.2 渣處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

底濾法渣處理改造的工藝參數(shù)：出渣次數(shù)為12～15 次/天，出渣時(shí)間為45 min/次，每次二個(gè)鐵口不同時(shí)出渣；渣流量為3～8 t/min，沖渣水量為2 000 m3/h，沖渣水壓力≥200 kPa。改造后渣處理系統(tǒng)的平面布置圖見圖4。本次渣處理設(shè)施改造的具體內(nèi)容如下：

（1）保留原有熔渣溝，兩條水渣溝的走向做局部調(diào)整，除保留部分水渣溝及煙囪基礎(chǔ)外，包括?；?、水渣溝、煙囪等全部更換。

（2）將原有平流沉淀法最東側(cè)的沉淀池改造為3 個(gè)底濾池，每個(gè)水渣溝底濾池側(cè)的端部設(shè)置一個(gè)V 型分流箱，每個(gè)分流箱的2 個(gè)分流口分別插入到2 個(gè)底濾池內(nèi)，每個(gè)分流口的端部設(shè)置一臺(tái)電液動(dòng)推桿翻板閥，通過翻板閥的啟閉來調(diào)整水渣渣漿的流向，進(jìn)而決定水渣進(jìn)入哪個(gè)底濾池。

（3）保留原露天棧橋及鐵路，原西側(cè)的2 個(gè)沉淀池拆除，改做水渣臨時(shí)堆場，原沉淀池南側(cè)的水渣臨時(shí)堆場改做地下管廊，原西側(cè)的沖渣泵房改造為沖渣水冷水池，原配水井改造為沖渣泵房，沖渣泵房及沖渣水冷水池上方設(shè)置上塔泵及冷卻塔。

2.3.3 改造后渣處理系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)

圖4 改造后渣處理系統(tǒng)平面布置圖

（1）平面布置緊湊，場地利用充分。渣處理工藝改造為底濾法后，水渣臨時(shí)堆場面積擴(kuò)大10%，原平流沉淀池、配水井及泵房等場地全部用于底濾法工藝的設(shè)備設(shè)施及建構(gòu)筑物。

（2）物流順暢。根據(jù)該廠的要求，水渣的運(yùn)輸保留原鐵路和汽車運(yùn)輸兩種方式。改造后，原鐵路線保留，鐵路運(yùn)輸路線不變，汽車運(yùn)輸通道由原沉渣池東側(cè)的汽車運(yùn)輸線調(diào)整為現(xiàn)水渣臨時(shí)堆場西側(cè)的汽車通道，即運(yùn)輸水渣的汽車離開水渣區(qū)域后直接進(jìn)入廠區(qū)Ⅱ號(hào)路，與原來相比，汽車運(yùn)輸更加便捷。

（3）有害蒸汽排放量顯著減少。由于原平流沉淀法工藝不設(shè)冷卻塔，采用熱水沖渣，水渣區(qū)域熱氣蒸騰，環(huán)境較差。采用底濾法工藝后，沖渣后的熱水經(jīng)冷卻塔冷卻后用于沖渣，即采用循環(huán)冷水沖渣，水渣區(qū)域蒸汽量將大為減少，周圍環(huán)境將大為改善。

（4）設(shè)備檢修及維護(hù)費(fèi)用降低，作業(yè)率提升。采用底濾法工藝進(jìn)行渣水分離，過濾后的循環(huán)水中細(xì)渣含量遠(yuǎn)比平流沉淀法的低，因此，循環(huán)水對(duì)系統(tǒng)管道、閥門和泵等的磨損均較小，設(shè)備維護(hù)和檢修的頻次減低，既減輕了工人維護(hù)和檢修的勞動(dòng)強(qiáng)度，又降低設(shè)備維護(hù)和檢修成本，水渣作業(yè)率也得以提升。

3 結(jié)論

福建某鋼廠6#高爐原渣處理工藝存在環(huán)境污染大、水渣脫水效率差、操作環(huán)境不佳等不足，因此，該廠利用高爐大修改造的機(jī)會(huì)，將該高爐的渣處理系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造。經(jīng)過目前主流的渣處理工藝的比選，并結(jié)合該廠自身的實(shí)際情況和操作習(xí)慣，最終選擇底濾法作為改造后的渣處理工藝。改造后，渣處理系統(tǒng)場地利用充分、物流順暢、有害蒸汽排放量顯著減少、設(shè)備檢修及維護(hù)費(fèi)用降低、作業(yè)率提升。此次改造達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，并為該高爐落后生產(chǎn)的穩(wěn)定順行和強(qiáng)化冶煉奠定了基礎(chǔ)。