馬鋼1#高爐渣處理改造實踐

王海鵬，侯玉偉，李 洪

（馬鋼集團設計研究院有限責任公司，安徽 馬鞍山243000）

目前，我國在生產中應用的高爐渣處理工藝主要有水淬粒化工藝和干渣處理工藝。由于后者資源利用率低并且環境污染嚴重，一般只在事故處理時使用[1]。水淬法工藝根據渣水分離方式的不同，可以分為機械法和過濾法兩種：機械法分離的水中含有的懸浮物約200 mg/L，需要選用投資高的渣漿泵和耐磨鋼管，并且機械法分離的渣中含水率達到18%，不利于后續加工； 過濾法分離的水中懸浮物約30 mg/m3，可以選用高效率的清水泵以及造價較低的普通鋼管，并且含水率為12%，降低了沖渣水的消耗[2]。從經濟效益及運行可靠性來看，新型底濾法的優勢很明顯[3-4]。馬鋼現有渣處理工藝均為水淬粒化工藝，一種是熱IBNA 法，一種是新型底濾法。鑒于以上優勢以及馬鋼已投產項目的使用情況，在2018 年1#2 500 m3高爐大修過程中，將熱INBA 法工藝改造成新型底濾法工藝，通過設置合理的監控手段，取得了良好的運行效果。

1 改造前運行現狀

馬鋼1#高爐渣處理工藝為熱INBA 法，基本工藝是：高爐熔渣由熔渣溝流入沖制箱，經沖制箱的壓力水沖成水渣進入水渣溝，然后流入水渣方管、分配器、緩沖槽落入滾筒過濾器；隨滾筒過濾器的旋轉，水渣被帶到滾筒過濾器的上部，脫水后的水渣落到筒內皮帶機上運出，然后由外部皮帶機運至水渣槽[5]。改造前存在的問題有：未配置冷卻塔，采用熱水沖渣，產生的蒸汽量大；水渣蒸汽出煙囪后擴散到爐頂，容易腐蝕高爐爐頂框架及設備；同時，渣處理工藝設備較多，維護運行成本較高，且設備易損，經常因設備故障導致放干渣。

2 新型底濾法水渣改造內容

馬鋼1#高爐渣處理改造，將原有熱INBA 工藝設施拆除后原地改造為新型底濾法渣處理工藝。拆除內容包括現有煙囪、轉鼓設備、水泵、膠帶機及通廊等。新建部分有：在原有水渣池及泵坑處新建過濾池、泵坑、冷水池，減少開挖工作量；在原有煙囪處新建粒化塔，煙囪基礎通過改造后可以利舊；在過濾池兩側新建露天棧橋柱，過濾池一側與棧橋柱之間能夠容納一輛裝渣車的進出； 新型底濾法渣處理系統投產后干渣坑幾乎用不上，在改造過程中將干渣坑面積縮小，僅供開爐或應急時使用。改造完成后的新型底濾法渣處理系統的粒化塔、沖渣溝、過濾池、泵坑、冷水池呈一列布置。

改造后的新型底濾法渣處理工藝流程為： 熔渣經沖制箱噴射出的高速水流水淬后落入粒化塔內，所形成的渣水混合物經沖渣溝流入過濾池內進行渣水分離，水渣停留在過濾層的表面等待行車抓渣外運，沖渣水由熱水泵打回冷卻塔冷卻后落入冷水池循環使用。

3 新型底濾法改造特點

根據新型底濾法主處理系統的工藝特點，設置了過濾池液位監控系統、沖渣壓力調控系統以及水平衡調節系統，為新型底濾法渣處理系統的順行提供了保障。新型底濾法渣處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 新型底濾法渣處理工藝流程圖

3.1 過濾池液位監控系統

新型底濾法沖渣系統在沖渣結束時，先停沖渣泵，待過濾池中液位降到過濾層時再停熱水泵。過早停熱水泵會使得過濾池中液位過高，粒化后的高爐渣泡在水中，行車帶水抓渣不僅浪費水資源，而且裝車后會有渣水混合物從裝渣車內流出，沿途拋灑，污染環境；停熱水泵過慢會抽干過濾池中的水，造成熱水泵進氣，影響熱水泵的使用壽命。

鑒于以上情況，改造過程中加入了過濾池液位監控系統。通過高清攝像頭監控過濾池區域，并且采集過濾池過濾主管中壓力變送器的壓力，將壓力信號轉換為過濾池液位信號傳至中控室，保證操作者在足不出戶的情況下準確地判斷出過濾池的液位，避免了帶水抓渣以及熱水泵進氣的現象，為安全、穩定的生產提供了保障。

3.2 沖渣壓力調控系統

沖渣水泵選用的是非變頻電機，難以根據生產條件的變化調節沖渣水量和壓力。在水淬粒化高爐渣的過程中，起決定性作用的因素是沖渣水壓[6]。當沖渣壓力小于0.2 MPa 時，沖渣水壓對水渣粒度影響較大，壓力過大會產生粒度過小的水渣，進入過濾池后會堵塞過濾層，影響過濾池的透水性，加速板結，降低過濾層的使用壽命； 當沖渣壓力小于0.12 MPa 時，沖渣過程中易產生泡渣。根據生產經驗，沖渣壓力在0.16～0.18 MPa 之間沖渣效果最好。靈活調節沖渣壓力是維持正常生產的必要條件。

改造過程中加入了沖渣壓力調控系統，可以根據生產需要調節沖渣壓力。在沖制箱上設置壓力變送器實時監控沖渣點的壓力，通過信號輸送至中控室的控制屏幕上，并在沖渣水管進入沖制箱前端引一根泄壓分流管至粒化塔中，通過調節泄壓分流管上閥門的開度來調節沖渣壓力，保證沖渣質量。

3.3 水平衡調節系統

熱水泵和沖渣泵在沒有變頻控制的情況下，因過濾池中水渣存量以及投產時間的不同會使得過濾池透水性發生變化，熱水泵和沖渣泵的流量難以達到平衡。熱水泵的流量大于沖渣泵的流量，會使得過濾池中水位下降，進而導致熱水泵進氣或重復啟停熱水泵；熱水泵流量小于沖渣泵流量，會使得過濾池中的水位上升，當過濾池中的水位過高時會產生外溢，浪費水資源，污染環境。

在熱水泵和沖渣泵出口管道上分別設置流量計，用于實時監控沖渣水量和抽水水量，并且通過冷水池的液位計以及過濾池液位監控系統觀察冷水池和過濾池的液位。當發現抽水水量與沖渣水量不匹配時，可以調節熱水泵出口的閥門來調節抽水流量，使沖渣水量與抽水水量始終保持平衡狀態，為“一鍵沖渣”創造了條件。

4 總結

馬鋼1#高爐新型底濾法渣處理系統的特色設計，保證了該系統投產運行至今，系統運行平穩，設備故障率低，運行成本低，環境污染小，水渣率達到100%，噸渣耗水量0.37～0.45 t，取得了良好的運行效果。