濟鋼4#3 200 m3高爐沖渣系統優化

方 偉，劉世文，樊增彬

（山鋼股份濟南分公司，山東 濟南250101）

1 前言

濟鋼4#3 200 m3高爐沖渣系統采用改進后的圖拉法進行處理，水和渣經脫水器分離后，經皮帶機運至指定位置。圖拉法粒化渣處理工藝作為一種引進的技術，已經在全國各大鋼鐵生產企業得到廣泛應用。濟鋼3 200 m3高爐共4個鐵口，分為南北兩個渣處理系統，采用圖拉法改進的熔渣水淬方式。設備投產運行后，沖渣系統存在脫水器篩網堵塞、泡沫渣和設備磨損等問題，為此，對沖渣系統進行工藝和設備改造。

2 沖渣工藝存在問題分析

2.1 沖渣工藝

濟鋼3 200 m3高爐沖渣工藝分為熔渣粒化、冷卻、水渣脫水、水渣輸送、外運及沖渣水循環等，其中熔渣沖制和脫水兩部分是渣處理的關鍵，工藝流程如圖1所示。

圖1 濟鋼圖拉法渣處理工藝流程

渣漿泵提供高壓水，爐渣經渣溝流嘴流入粒化塔，首先被粒化器粒化，粒化后的爐渣顆粒在空中被水冷卻，落到粒化塔底部后，進行二次水淬冷卻。在粒化塔底部有兩道助沖水，渣在助沖水的沖擊下流入脫水器進行渣水分離。轉鼓外側為不銹鋼制作的外篩網，鼓內有沿圓周向均布的隔板，隔板上安裝有內篩網，把轉鼓分為若干區間，這樣在轉動過程中，水被逐步脫去；到達安裝位置的最上部時，過濾脫水基本結束，渣粒落入導向漏斗，由皮帶機運走。而轉鼓脫去的水則由轉鼓下方的回水槽流入沉淀池，再進入吸水池，循環使用。

2.2 存在問題及分析

1）脫水器篩網堵塞，在篩網外側形成結晶層，大大降低了水與渣的分離效果，增大了設備運行負荷。這主要是由于沖渣循環水中含有的細小渣顆粒及沉淀物較多，這些物質被渣漿泵吸走后通過脫水器側噴噴嘴打在篩網外側，較小的顆粒卡在篩網上，越積越多。改善側噴水水質是關鍵，同時控制水渣顆粒。

2）容易產生虛假的大渣量（泡渣）。由于堆比重小，造成渣中含水量大，水渣的相對體積過大，此時若脫水器效果差，就會出現皮帶機上水渣漂浮的現象，造成水渣無法正常運輸，增大沖渣設備負荷，嚴重時會將皮帶機掩埋，降低運輸效率。水渣顆粒的粒度與堆比重是衡量水渣效果的重要參數，它們主要由沖制水壓決定，其關系見圖2。

圖2 水壓與水渣堆比重及水渣粒度的關系

從圖2可以看出，隨著沖渣水壓增大，水渣堆比重就越大，水渣粒度越小，水渣越重。但當水壓超過0.196 MPa，水壓進一步增大時，水渣堆比重增加趨勢變緩，水渣粒度的減小也趨于平緩，此時，水壓對水渣沖制的影響較小，說明增大堆比重不能靠無限增大水壓的方式進行。如果進一步增大水壓，水渣顆粒就會變得愈來愈小，這就增大了進入循環池的渣量，并且水壓越大，增大水壓所需的能耗就越大，對設備的磨損也就越大。因此，可以通過控制水壓在一定范圍內，保證水渣顆粒及堆比重的大小，從而避免泡渣產生，也可以避免過多細小渣顆粒的產生。同時滿足沖渣堆比重與顆粒度的水壓在0.2～0.3 MPa之間。

3）側噴噴嘴及沖制器的磨損，沖制器為整體箱式結構，前面沖制面板上分布有沖制孔，這些孔的大小及形狀也決定著熔渣的沖制效果。由于循環水中含有大量的細渣顆粒，加上水壓較高，水流從面板出來后，會對面板上的沖制孔產生磨損，如果更換不及時，也將會對熔渣的沖制效果產生影響。噴嘴為普通鋼管焊接在側噴主管上，更換與維護不便，這主要是由于循環水壓力較高且水內含有細渣顆粒，磨損大造成的，可通過改變設備材質及結構的形式延長其壽命。

3 沖渣系統優化

3.1 增設側噴裝置

通過前面分析，解決脫水器篩網堵塞問題，關鍵是水質與側噴水壓力，因此對脫水器側噴進行單獨改造。在脫水器與循環池之間的空地上增設側噴裝置，利用原有儲渣池作為蓄水池，補水時先在此池中補充。外接加壓泵，連至脫水器側噴。水沖洗完篩網后通過回水溝進入循環池，作為循環池循環用水使用；同時為了調節水壓，保證側噴對篩網的沖洗效果，在管道上安裝有電動調節閥。為了延長噴嘴的使用壽命，對噴嘴進行改造。將噴嘴分為3部分（見圖3），有內螺紋的外管套一焊接在側噴主管上，有外螺紋的管套二與管套一配合連接，中間為陶瓷管。由于陶瓷管耐磨，且更換時只需單獨更換，檢修維護方便。

圖3 改進后的噴嘴結構

3.2 增加水壓調節裝置

從水壓對水渣堆比重及水渣顆粒度的影響可以看出，通過調節水壓的方式，可杜絕泡沫渣的產生，需保證水壓穩定在0.196 MPa以上。因此采用在管道上增設溢流閥門的方式來調節水壓，使沖渣水壓穩定在0.20～0.24 MPa，沖制的水渣二維顆粒度可控制在4.5 mm2左右，遠離產生泡渣的危險水壓帶，同時也保證了水渣的顆粒度，減少了進入循環池的細渣顆粒，降低了管道等設備的磨損。

3.3 改進沖制箱

沖制箱是熔渣處理的關鍵，原來的沖制箱為整體結構，更換困難。為方便維修，對沖制箱進行重新設計制作安裝。將原來一體式結構改為分體式，面板與箱體分開，通過法蘭連接，這樣每次更換時，只需更換面板。當磨損影響到沖制效果后，僅需對前端面板進行更換，不僅保證了沖制效果，也大大降低了檢修維護時間，保證了生產的穩定。

4 結語

沖渣系統改造后，沖渣水壓穩定在0.20～0.24 MPa，杜絕了泡沫渣的產生，保證了設備的穩定運行，同時也提高了運輸效率，沖制的水渣二維顆粒度可控制在4.5 mm2，同時水中細渣顆粒明顯減少，降低了設備的磨損量。沖制箱的改進提高了設備的檢修效率，保證了熔渣的沖制效果。側噴改造完成后解決了篩網堵塞的問題，使得脫水器脫水能力大大提高，南北兩側沖渣系統可停運1臺脫水器及相應皮帶機，年節約電耗及壓縮風消耗約100萬元，年節約篩網等備件成本約40萬元。