嘉恒法在長鋼9號高爐的應用實踐

來志堅，宣中忠

（首鋼長治鋼鐵有限公司煉鐵廠，山西 長治 046031）

首鋼長治鋼鐵有限公司（全文簡稱長鋼）煉鐵廠9號高爐容積1 080 m3設有2個鐵口，年出鐵量124.8萬t，年產渣量58.75萬t。高爐水沖渣工藝采用傳統的平流沉淀法，即高爐來的熱熔渣經設置在熔渣溝上的高壓水噴射成水渣，渣水混合物流進沉淀池中，渣粒和水分離后沉淀，沉淀后的渣粒用抓斗抓出后裝車運走。這種方法的優點是工藝和設備簡單，投資少，缺點是占地面積大，環境污染嚴重，還需定期清理池底沉積的硬渣層，冬季生產時吊車作業困難。2019年在9號高爐大修時，長鋼將平流沉淀法渣處理工藝改造為嘉恒法渣處理工藝。嘉恒法作為機械脫水法渣處理工藝的杰出代表，具有設備緊湊占地面積小、自動化程度高、更安全環保等優點，但其存在設備磨損、堵塞、返渣二次脫水效率低、成品倉水渣板結等問題，因此，合理的應用和改進嘉恒法則是確保9號高爐正常生產之關鍵。

1 嘉恒法工藝流程

嘉恒法工藝流程見圖1。高爐熔渣經渣溝流出后，被位于熔渣溝末端粒化塔上的沖制箱水淬粒化，生成的渣水混合物經過粒化塔內部二次水淬降溫后流入脫水系統內進行渣水分離，經脫水器脫水后的成品渣通過受料斗下面的出口落到外運皮帶上，經多次轉運后輸送至渣倉進行儲運。脫水系統內透過篩網分離出的循環水則通過回水管道流入水池，經過沉淀后被沖渣泵輸送至沖制箱及各用水點循環使用，沉淀池的細渣通過抓斗撈至皮帶機上方漏斗，由皮帶機運往水渣倉。

圖1 嘉恒法渣處理工藝流程圖

2 嘉恒法工藝的優點

1）嘉恒法渣處理工藝設備布置緊湊，較傳統的平流沉淀法渣處理工藝，極大地節省了占地面積。

2）機械化、自動化程度高。嘉恒法水渣處理系統的熔渣粒化、冷卻、水渣脫水、水渣輸送、沖渣水循環的整個過程全部采用機械化操作，并采用PLC控制，自動化程度更高。

3）更加環保。嘉恒法水渣處理工藝的整個熔渣處理過程是在封閉的狀態下進行的，所產生的水蒸氣由煙囪高空排放，避免了對出鐵場周圍環境的污染。

4）循環水量小，動力能耗低。由于水淬后的渣水混合物直接進入轉鼓脫水過濾，故只需要少量的水對熔渣進行水淬和粒化，無需提供大水量對水渣進行遠距離輸送提供動能。

5）系統安全性高。高爐出渣過程中熔渣中帶鐵，在水淬過程中易發生爆炸。而嘉恒法可使熔渣中的熔鐵先被粒化輪粒化后水淬冷卻，解決水淬渣易爆炸的安全隱患。

3 嘉恒法工藝的缺點

1）嘉恒法工藝系統缺少備用手段。如果在出渣過程中設備出現故障，則會導致大量的熔渣或水渣流入設備，造成設備損壞或現場堆渣堵塞，最終致使高爐被迫休風。

2）返渣二次脫水，增加脫水器設備負載，降低系統渣水過濾效率。且返渣顆粒細小，很難二次脫水外排，致使沉渣池細渣越積越多，整個系統被堵塞。

3）皮帶改向處吹掃效果差，導致皮帶粘渣嚴重，皮帶下層粘的水渣，會造成皮帶、托輥、滾筒的快速磨損。

4）脫水器下方的三通分料器和渣水輸送管容易堵塞。水渣經脫水器渣水分離后通過三通分料器落入運輸皮帶，時間久了細渣容易在三通分料器板結造成堵塞；渣水輸送管道埋于地下，時間一長管道內的細渣沉淀、板結容易造成堵塞，每次檢修均需要人工進行清理，清理難度非常大。

5）成品倉無渣水收集裝置，造成現場環境變差。經脫水器脫水后的水渣中還含有大量的水分，這些水渣在水渣倉中儲存靜置時，大量的水和細渣會順著放料閥與閘門的縫隙流到地面，在地面堆起一個個渣堆，每天需要人工清理渣堆至少5 t以上，無形中增加了工人的勞動強度。

4 對嘉恒法工藝的改進

4.1 增加大傾角皮帶機

將皮帶機置于主皮帶機東側，主運輸帶一旦出現故障或者臨時性檢修，可啟動備用的大傾角皮帶機，大傾角皮帶機運輸水渣可直接裝車或落地倒運。粒化塔沖制箱增加事故水，事故用水與管網安全水相連，一旦主電源故障或發生主報警，粒化過程還可在短時間內進行，在這段時間內，將熔渣分流至干渣坑并且堵鐵口，以免紅渣進入脫水器燒毀設備。

4.2 取消返渣

用2臺渣漿泵及其泵坑，保留原先平流池以及抓斗橋式起重機，經脫水器脫水后的細渣隨水溢流進入平流池，水池內細渣由起重機抓斗運至過渡水渣料倉，在由倉下的皮帶機運至主運輸帶，再由主運輸帶運至料倉，降低脫水器二次脫水負荷，提高系統脫水效率，徹底解決返渣系統設備及管道磨損問題。對抓斗和過渡水渣倉進行改造：在抓斗上焊接硬齒，避免細渣在池底板結無法抓取；在細渣倉倉壁上增加倉壁激振器，避免細渣板結，保證下料口通暢。

4.3 改造現有的吹掃裝置

吹掃管道采用33.5 mm的無縫鋼管直接鉆孔，孔徑為4 mm，每個孔間隔20 mm，切割為2 150 mm一段，通過金屬軟管連接空氣吹掃管道，置于尾輪皮帶下方，吹掃管道與皮帶曾45°夾角，這樣吹掃出的氣體均勻，且氣壓大，吹掃效果良好。

4.4 研制渣處理脫水器溜槽自清理裝置

利用脫水器現有的篩網清理系統加以改造，通過在三通分料器內安裝了空氣吹掃管和水沖洗管道，分別用電動閥和時間繼電器進行控制，實現對三通內積渣部位的定時清理，既實現了對溜槽的有效清理，保證現場的干凈、整潔，又能將工人從繁重的清理工作中解放出來（見圖2）。

圖2 三通分料器自清理裝置

4.5 自制了成品倉控水收集排放裝置（見圖3）

圖3 成品倉控水收集排放裝置（mm）

把從放料閥與閘門縫隙中流出的水和水渣集中收集起來，收集起來的水和水渣通過管道排放到排水溝，通過排水溝流入水池，解決了人工清理積渣的勞動問題、減輕了職工的勞動強度。

4 結語

通過對長鋼嘉恒法渣處理工藝進行優化改進，解決了嘉恒法系統設備磨損、堵塞的問題，極大地降低了該系統的故障率，大大延長了設備的使用壽命，為高爐的穩產、高產夯實了基礎，同時大大降低了備件和能源消耗及維修工作量，經過一年的生產實踐證明，以上工藝和設備優化改造在技術、安全、操作方等切實可行，每年可減少備件、能源消耗及維護費用100多萬元。