转炉除尘浊循环水处理系统的研究与应用

郭亮 李少坤

摘要：随着某转炉炼钢厂钢产量不断提高，产生的转炉烟气量相应增大，转炉烟气湿法除尘系统用水量需求量增加。本文通过对原除尘循环水处理系统存在的问题进行分析，提出在不改造原沉淀池的情况下，增加砂水分离装置，改造脱水设备，改造污水泵站等措施，满足了转炉炼钢生产的要求。

关键词：转炉除尘;水处理;砂水分离装置;沉淀池

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）11-0-02

Abstract： With the continuous increase of steel output in a converter steelmaking plant， the amount of converter flue gas generated increases correspondingly， and the water demand of the converter flue gas wet dedusting system increases. This paper analyzes the problems existing in the original dust removal circulating water treatment system， and proposes to increase the sand water separation device， transform the dewatering equipment， and reform the sewage pumping station without modifying the original sedimentation tank to meet the converter steelmaking production.

Key words： Converter dust removal;Water treatment;Sand water separation device;sedimentation tank

某炼钢厂原设计生产能力为年产60万t钢，通过新增转炉和扩大炉容比等升级改造措施，现在已经达到年产300万t钢的能力。钢产量增加就意味着转炉烟气量的增大，因此，必须在原有转炉除尘循环水处理系统上行适应性改造，在不改变转炉除尘浊循环水沉淀池数量的前提下，通过一系列的技术改造，保障转炉除尘循环水的质量和流量。

1 原除尘系统循环冷却水运行狀况

1.1 除尘循环水系统冷却水的特点

转炉除尘循环水分为净循环水系统和浊循环水系统，净循环系统是为活动烟道、烟道一段、烟道二段提供冷却水的闭路系统，而浊循环系统是采用为“两文三脱”烟气“湿法”净化工艺提供冷却水的开路系统，即除尘器包括“一文”“二文”、90°弯头脱水器、背包脱水器、平旋脱水器、开式回水槽等，其回水呈灰黑色，以颗粒较大的FeO为主。

1.2 原循环浊水处理的工艺流程

4座转炉除尘浊循环水通过转炉活动烟道水封槽、“两文三脱”，除尘脱水器中给烟气降温、除尘后，形成的回水由各自回水槽流入主回水槽，再通过主回水槽分别进入污水处理间进行污水处理。该厂设置污水处理间一座，其配置有13座容积为75 m3的斜板沉淀池，沉淀下来的泥浆由于其含铁量高达60%，而且污水中氧化钙含量高，pH值>10，硬度高，可降低烧结过程中石灰需要量，因此可回收到烧结工艺使用。每座沉淀池底部沉淀下来的泥浆通过管道渣浆泵汇集到各座沉淀池对应的渣浆罐中，再使用压缩空气作为动力将渣浆罐中的泥浆输送到污泥造球间，造球后形成的含FeO污泥球再由汽车送至烧结厂。

2 钢产量增加带来的问题

2.1 沉淀池处理能力不足

13座斜板旋流沉淀池是除尘浊循环水系统重要的处理设施。在这里，回水中的悬浮物沉降至池底，在渣浆罐中进行初步浓缩，通过输泥管道外送，实现污泥和水初步分离。

在实际生产中，除尘浊循环水的悬浮物含量一般要求控制在50～200mg/L，如果泥水分离效果不理想，悬浮物含量高达400mg/L，那么就会造成“一文”“二文”文氏管中的冷却水喷嘴堵塞，致使喷嘴布水不均匀，烟气净化效率降低。虽然该厂曾经考虑到除尘浊水水质较差时会产生的影响，将文氏管中的喷嘴由碗型喷嘴改为螺旋型喷嘴，减少喷嘴堵塞的概率，除尘效果仍不理想。

2.2 污泥处理间泥浆处理能力不足

由于污水处理量的增加，相应污泥沉淀池污泥处理量增加，在污泥沉淀不充分的情况下，必须将含水量较大的泥浆外送，造成原系统中箱式压滤机中脱水时间增长，工作效率大幅度降低，满足不了生产要求。

2.3 除尘回水主槽无法满足回水量要求

该炼钢厂投产时仅有1#、2#转炉，主回水槽设计为高500mm×宽500mm的开口槽，除尘回水量为400m3/h，在3#、4#转炉的投产后，除尘回水量相应增至800m3/h。由于转炉建设不是系统规划，致使3#转炉除尘回水需要通过1#、2#转炉的主回水槽才能回到污水处理间，该处约50m主回水槽回水量远远超过当初设计能力，因此导致1#、2#转炉的主回水槽更容易结垢，严重会造成除尘回水堵塞，将会是很严重的安全生产隐患，而且1#—3#转炉主回水槽瓶颈清垢必须要3座转炉同时停产的情况下才能施工。

3 研究方案及实际应用效果

根据该厂转炉烟气净化除尘的工艺要求，结合原除尘浊循环水处理工艺状况，采取最优化原则，确定改造方案如下：

3.1 淘汰箱式压滤机，增设砂水分离装置

在不增加沉淀池的前提下，必须及时处理沉淀池中沉淀的泥浆，效率极低且污染环境的箱式压滤机就完全满足不了生产要求，此时增加一套污泥处理能力较高的砂水分离设备是该次综合改造的重要措施之一。

如下图所示，在砂水分离装置沉淀池底部，粗颗粒沉淀下来形成的泥砂被螺旋输砂机连续排出到泥砂池，用汽车外运到原料厂作为配精矿的原料使用，该厂泥砂实际产量达到每月120t。未沉淀下来的细颗粒含在污水中，形成含泥量约为15%的泥浆，再通过渣浆泵以150 m3/班外送烧结厂直接使用。

3.2 将旋流沉淀池中的斜板改造为斜管

根据哈真（Hazen）提出的浅池理论，即在理想状态下，L/H=V/u0，其中旋流沉淀池池长为L，池中水平流速为V，颗粒沉速为u0。由上式可知，当L与V值不变时，而池深H越浅，沉淀池中可被去除的悬浮物颗粒越小。在实际应用中，斜板或者斜管的作用都是将沉淀池分层，与水平方向成60度角依次排放在沉淀池中。若将H分成2层，每层层深为H/2，在不改变沉淀池原有长宽结构的情况下，水平流速增加到2v，仍能将沉速为u0的颗粒除去，也即处理能力提高2倍。该厂使用的是4mmPVC板作为斜板，由于泥浆沉淀后在斜板上重量增大，加之固定用槽钢在水下腐蚀加快，使用约1年后部分斜板坍塌，失去泥浆分离的作用。而斜管是使用管径为50mm;长度为1米的PVC管制作，12根为一组，采用12mm圆钢在PVC管中间的上中下部穿过固定。将若干组依次排列固定，形成分层。从结构上比较，斜管的紧密排列强度远远大于斜板，即使固定槽钢在水下被腐蚀，斜管仍然能够依靠本身排列形成浅池。因此，通過这一改造措施，很好地保证了沉淀池污泥处理能力的稳定、高效，使用寿命周期长。

3.3 增加3#转炉除尘主回水槽一段

为解决该厂在1#—2#转炉主回水槽易结垢的问题，根据原有主回水槽的结构特点，为3#转炉段新增加一段尺寸规格为500mm×500mm的主回水槽约50m，将3#转炉主回水槽直接接入到4#转炉主回水槽，同时，将4#转炉主回水槽处侧壁高度由500mm加到800mm，满足转炉除尘浊循环水使用工艺要求。

4 结束语

通过本次应用性改造，除尘浊循环水供水量控制在800～1000m3/h，悬浮物指标为20～50mg/L。转炉除尘文氏管喷嘴布水均匀，喷嘴堵塞现象明显减少，烟气净化效果在50mg/m3，达到国家排放标准。此次转炉烟气“湿法”净化除尘浊循环水处理改造措施取得的良好效果，对类似转炉“湿法”除尘工艺改造及污水处理系统的实际应用具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]程晓东.滨海核电厂循环水处理系统方案研究[J].新技术新工艺，2018（12）：41-44.

[2]俞双懋. 基于变频电场的电解吸垢水处理系统研究[D].青岛：山东科技大学，2017.

[3]王楠. 变频电磁水处理系统的设计与研究[D]. 青岛：山东科技大学，2017.

收稿日期：2019-07-23

作者简介：郭亮（1978-），男，汉族，机械工程硕士，机械高级工程师，研究方向为机械设备维修;PLC技术应用。