純堿軟化—水質穩定技術在轉爐煙氣除塵水中的應用

廖煥江（湘鋼瑞興公司，湖南 湘潭 411101）

據調查，我國鋼鐵企業的轉爐系統由于設計、運行等因素影響，均不同程度的存在如下幾個問題：①一級、二級文氏管喉口結垢導致過水量減少進而影響除塵降溫效果，②用于調節風量的重錘由于結垢使得運行不到位導致煙氣排放不達標，③由于設備結垢嚴重，增大了設備檢修頻率，嚴重影響了生產的穩定性1

1 轉爐煙氣除塵水系統及其水質特征

1.1 水系統工藝

湘鋼2×120噸新轉爐系統自2009年8月份建成投產，其轉爐煙氣除塵水系統同步投入運行，其循環用水量達到1700m3/h。

1.2 水質特征及其危害

轉爐煙氣除塵廢水含有大量的含鐵塵粒，比重大，懸浮物含量達8000mg/L以上；轉爐煉鋼需要用到大量的堿性造渣原料（主要是氧化鈣和白云石），大量氧化鈣隨高溫煙氣進入廢水中，使得pH值在10以上；每個冶煉周期不同時段的生產情況均存在一定的差異性，總硬度波動很大，最高達300mg/L以上。因此，轉爐煙氣除塵水是典型的高懸浮、高pH、高硬度的“三高”污水。

對除塵廢水進行處理后，可循環使用。但由于其水質特點，容易引起設備產生結垢。這主要是煉鋼吹氧過程中，大量的石灰粉塵進入，導致水系統鈣離子增多。冶煉過程中完全燃燒法產生的煙氣中含有大量CO2，在高溫下被堿性煙氣除塵水吸收2，形成碳酸鈣沉淀結垢。碳酸鈣的沉淀及懸浮物在系統中各個部位的沉積，尤其是在文氏管喉口處所形成的結垢，嚴重影響了生產穩定與設備使用壽命。

2 轉爐煙氣除塵水的處理

為降低水體結垢傾向，減少新水補充，維持水系統穩定，可通過投加絮凝劑以及降鈣劑對除塵污水中的懸浮物、硬度指標進行降低，并通過適當投加阻垢分散劑于水系統中，確保結垢傾向得到控制3，如下：

2.1 粗顆粒分離機的應用

該系統共設計安裝有2臺LOF600型的螺旋式粗顆粒分離機，將粒徑大于60μm的大顆粒懸浮物（主要為含鐵塵粒）螺旋分離排出系統。分離出的含鐵塵粒含水率低、回收價值大，鐵含量高達70%以上，可用于球團礦的壓球配料。

2.2 斜板沉淀池的運行

由于除塵污水懸浮物極高，經過粗顆粒分離機對大顆粒懸浮物去除后，進入斜板沉淀池的除塵污水中仍有大量的粒徑較小的懸浮顆粒物。這些粒徑小于60μm的懸浮顆粒可通過在高架流槽位置投加PAC與PAM配合使用，進入斜板池絮凝沉淀，實現泥水分離。污泥下沉，定期通過斜板沉淀池底部的螺旋輸泥機排至泥漿收集池，輸送至脫泥間脫水外運。

2.3 水質穩定技術

水質穩定技術指控制或延緩水質對輸水管道、設備等形成的腐蝕、結垢傾向等，所進行的相關處理技術。煙氣除塵水由于其水質特征，需要控制其結垢傾向。

2.3.1 控制石灰粉塵進入水系統

由于除塵污水中的硬度來源主要為造渣所用的石灰粉塵通過高溫煙氣進入水中，溶解產生Ca2+離子所致。可通過：1、煉鋼過程中科學合理的石灰造渣配比，2、選用品質較好的石灰進行造渣，來控制硬度的來源。

2.3.2 純堿軟化法

石灰溶于水形成Ca(OH)2，投加純堿后，反應生成CaCO3沉淀析出，通過絮凝沉降排出系統。在高PH條件下，降硬度效率可達95%以上，反應機理如下：

Na2CO3+Ca(O H)2→CaCO3↓+2NaOH 2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O

系統運行初期，由于加藥工藝設計缺陷，沒有將純堿軟化處理工藝納入，因此，水質總硬度無法得到有效處理，設備結垢嚴重。在2009年11月，通過增加了一套純堿加藥裝置，在監測到總硬度異常時（當前控制供水總硬度＜50mg/L），通過投加純堿，將水質軟化，從而降低了系統結垢傾向。

2.3.3 高效阻垢分散劑的應用

由于煙氣除塵水屬于嚴重結垢性水質，在保證低懸浮物、低硬度供水前提下，投加復合型聚羧酸類阻垢分散劑進入系統，通過絡合作用、分散作用或晶格畸變作用，使成垢因子碳酸鈣分散懸浮于水中，不形成硬垢。

2.4 污泥脫水

斜板池污泥排放至收集池，通過泥漿泵送至脫泥間進行板框壓濾，壓濾后的水再返回系統進行循環利用。

3 結語

3.1 在當前實際運行中，控制水質總硬度＜50mg/L，懸浮物＜50mg/L，總堿度控制在600mg/L左右且控制M堿度＞2P堿度，水質結垢傾向基本不存在。

3.2 使用純堿軟化法處理總硬度，實現了用戶對煙氣除塵水低硬度運行的要求，減緩了系統結垢傾向。

3.3 風機、重錘等除塵設備由于結垢傾向降低，設備運行正常，減少了煙氣不達標排放的次數與煙道、喉口因結垢導致的非計劃檢修的頻次，實現了生產的連續與穩定。

[1]劉志恒,李俄東,張歡民.濟鋼120T轉爐煙氣除塵水系統特征及水處理新技術的應用[J].中國環境管理干部學院學報,2006,16(2):68-70.

[2]王紹文,鄒元龍,楊曉莉等.冶金工業廢水處理技術及工程實例[M].北京:化學工業出版社,2008:142-147.

[3]李志輝等.低硬度法處理鋼廠轉爐煙氣除塵水的工藝:中國,101417841[P].2009-04-29.