關于煉鋼轉爐煤氣除塵水系統水處理技術的幾點思考

陳維

摘要：本文結合筆者工作實際，首先論述了煉鋼轉爐煤氣除塵水系統工藝和水質特性，然后對影響水處理技術的因素做了進一步分析，并提出了轉爐煤氣除塵水系統水處理技術的幾處關鍵點，旨在使水質的重復利用值得以增加，回收的煤氣與氧化鐵具有較高價值，以確保煉鋼的穩產與高產。

關鍵詞：煉鋼轉爐;煤氣除塵;水質特性

前言

眾所周知，鋼鐵工業是一個污染問題較為嚴重的行業，能耗高、用水量巨大。因此，各大鋼鐵企業都面對著一個相同的問題，那就是怎樣實現工作的節能、減排。轉爐煤氣，既是我國鋼鐵企業不容忽視的二次資源，同時也屬于國內鋼鐵企業回收利用力度較為不足的一環。有效的回收利用轉爐煤氣，不但有助于煉鋼成本的有效減少，還為負能煉鋼的實現奠定了重要基礎，從而促使鋼廠污染物的總排放量大大地降低。而轉爐煤氣除塵水系統，其實就是一套濕法除塵系統，運用冷卻與洗滌氧氣頂吹轉爐煉鋼的時候，所出現的轉爐煤氣，來使煤氣含塵量減少。必須要在處理之后，才可回用或是外排轉爐煤氣除塵水，反之則會致使系統結垢，造成資源的浪費并給環境帶來污染。使用一系列水處理技術，來幫助除塵水系統實現清潔、穩定與高效，對于煉鋼廠產量地提高，節能減排地實現有著重要的現實意義。

一、轉爐除塵循環水概況

（一）轉爐煤氣除塵水系統工藝

兩級文氏管洗滌器濕法除塵工藝，在轉爐煤氣除塵水系統中使用較為普遍。[1]運用活動罩裙將轉爐煉鋼之時生成的煙氣，收集起來，然后通過汽化冷卻煙道和移動煙道，先進入到一文（即一級溢流文式管），之后在進入到二文（即可調式文式管），再通過絲網脫水器、90度彎頭脫水器，進入到風機系統內，隨后被送到放散煙筒或是煤氣柜。轉爐煤氣除塵水系統，采用泵把吸水井中的水向一文和二文洗滌裝置內輸送，使用高架流槽將回水自流到粗顆粒分離機中，進行分離，≥60 的氧化鐵顆粒經過分離之后，再流入到斜管沉淀池或是斜板沉淀池、輻射沉淀池進行沉淀，隨后輸送至冷卻塔，進行冷卻，最后流入吸水井循環利用。這一工藝所展現出的除塵效果，總體而言較為理想，然而由于許多的氧化鐵、二氧化碳以及生石灰或是其它雜質，會在煉鋼吹氧的時候，被帶到煙氣之中，在經過水洗滌被送至除塵水系統，這就較易致使除塵水出現高懸浮物、高PH值、高硬度和堿度的情況，進而在一文、二文的供水管道、供水泵或是噴嘴等部位，沉積大量的氧化鐵與碳酸鈣，如此一來不僅給除塵效率地最大化形成阻礙，給生產的穩定運行帶來嚴重影響，降低了鋼產量，更是造成了環境的污染。轉爐煤氣除塵水系統工藝流程圖，見圖一。

此外，根據相關數據統計，除了運行管理不嚴格、擴產及設計等方面因素，國內絕大部分鋼鐵企業轉爐煤氣除塵水系統存在的問題，可歸納為如下幾點：

一是，二文。噴嘴結垢堵塞，阻礙了R-D閥的活動，給風量產生影響。許多煙氣沒有經過洗滌，就被吸入到引風機，進而沉積在風機葉片之上。煙氣和水形成局部性的短路，致使爐前冒出大量的黃煙。二是，風機葉輪。葉輪的表面多有積垢，而在運轉的過程中，脫落下部分積垢，進而使風機的震動加劇。三是，一文。噴嘴結垢堵塞，致使降溫效果不良。四是，濕旋脫水器。結垢沉積，給風量造成影響;堵塞了排水管，水平衡受干擾。五是，供水管與供水泵。管路堵塞以后，水壓、水量都受到限制。

（二）除塵水的水質特性

由于，大量的二氧化碳、氧化鐵、生石灰與其他雜質，在煉鋼吹氧的過程之中，被送至到煙氣，在水洗滌的過程中進入到除塵水系統內，進而出現了高懸浮物、高PH值、高硬度與堿度等情況。而隨著煉鋼品種、沉淀池處理能力、煉鋼副料的用量、管理水平、冶煉操作以及煉鋼轉爐的大小、除塵水系統的構造等因素的變化，除塵水水質的特點也會有所不同。

1、水溫

隨著冶煉的時候煙氣溫度的變化，除塵水的水溫也會出現改變。通常而言，非吹煉期水溫比較低，而吹煉期水溫較高，兩者間有著很大差異，一般波動范圍在32-60℃，且除塵水在冬季的時候不必經過冷卻塔。在處理廢水的時候，水溫的影響較大，懸浮微粒在水溫高的時候，運動不會受到較大的阻力，對于絮凝劑的絮凝有著幫助，有助于沉降成效的提高。然而，水溫若過高異重流又會影響到微粒，進而降低沉降效果，并且水溫高供水管、供水泵及噴嘴結垢的情況，更易出現。

2、pH值

在吹煉過程之中投加的生石灰粒度與用量很大程度上決定了除塵水的PH值。通常生石灰粒度細、用量高，就有著高PH值，并且在系統的不同部位，除塵水PH值也有著差異。在一文、二文，除塵水接觸到煙氣，而煙氣之中含有大約18%-20%的CO2與生石灰。[2]雖然，除塵水在吸收了CO2之后，水的PH值有所降低，但在除塵水進入到高架流槽之后，生石灰由于水溫的漸漸降低，進而形成了氫氧化鈉，又增長了PH值。所以，沉淀池出水處的PH值最高，一文和二文最低，從洗滌塔出來后又漸漸上升。而由于煉鋼輔料粒度、用量等方面差異，除塵水PH值也有著較大不同，在8.5-13之間，一般不會影響絮凝沉降。

3、硬度和堿度

煉鋼轉爐少不了一定量的造渣劑，如生石灰、白云石等。大量細小的生石灰粉在吹煉過程中被帶入到除塵水，經過消化后生成Ca（OH）2在水中離解形成 -與 2+，同時補水也會引入 2+與 2+，伴隨除塵水的濃縮與生石灰的不斷帶入，會致使除塵水呈現出堿度、硬度都較高的狀態，很容易就造成結垢。若是控制不當，就可能在短短數小時內就導致除塵水系統結垢堵塞，進而影響正常的運行生產，必須停下來檢修。

4、懸浮物

氣流的劇烈攪拌、高溫下鐵的蒸發及一氧化碳氣泡的爆裂等現象的出現，會導致轉爐吹煉之時，金屬總裝填量1%-2%的鐵，以Fe2O3的形態進入到煙氣，進而致使煙塵的大量產生，并且在吹煉過程中煙塵量是會發生變化的，最高為吹氧期。當除塵水之中進入煙塵之后，水中的懸浮物最高的時候為2000毫克/升。水中的懸浮物會如同晶種一般，在設備的內壁、管道附著上碳酸鈣，進而產生結垢。除塵水外排，既浪費了資源，又很大程度地污染了環境。

二、轉爐煤氣除塵水的水處理

轉爐煤氣除塵水系統，作為一個較為復雜的濁循環水系統。如何提升水質的重復利用值，回收有著較高應用價值的煤氣、氧化鐵，實現水系統的閉路循環，進而使煉鋼高效、穩產得以保障，是各大煉鋼企業所面臨的嚴峻問題。而水質的穩定處理與去除懸浮物，就是煉鋼轉爐煤氣除塵水系統水處理技術的關鍵所在。

（一）水質的穩定

造渣劑的粒度與用量、煉鋼的種類等因素，很大地影響到轉爐煤氣除塵水的水質成分。不同廠家的同類系統，或是不同生產時期的同一系統，都有著較大不同。除塵水中所進入的生石灰與煙氣之中的 2等物質會出現化學變化，使除塵水的PH值、酚酞堿度、總堿度、總硬度產生不同的變化。在生石灰帶入量較大或是PH值小于10有著較好的運行效果。

1、投加水質改進劑

由高分子化合物、堿土金屬鹽及堿等所組成的水質改進劑，投加在沉淀池前的流槽之中，能夠起到水體總堿度和酚酞堿度調節，及促使除塵水PH值、硬度下降的作用，進而使一文、二文中因大量進入生石灰，而出現結垢的問題得以有效避免，并且該藥劑還有著助凝作用。

2、控制除塵水系統結垢

由磺酸鹽共聚物、有機磷酸鹽等所組成的Ts-611D（高效阻垢分散劑），有著晶格畸變、分散劑螫合的作用，能夠有效地去除一文、二文噴嘴、水泵、管道及喉舌等部位的結垢。[3]另外，除塵水水量的大小，也在一定程度上影響著水質穩定，特別是在減少噸鋼生石灰消耗的同時，要重視生石灰的篩分工作，進而使除塵水系統中生石灰的進入量從源頭上減少，這直接關乎除塵水系統的運行穩定。

（二）懸浮物的去除

來自一文和二文的除塵水在經過高架流槽，先從水力旋流器或是粗顆粒分離器進入，將>60 顆粒去除之后，在沉淀池中沉降。由于，懸浮物含量高、細小，去除懸浮物的要求無法通過自然沉淀有效滿足，為此就需要選用強化絮凝沉降處理。依據實際的混凝沉降試驗與水質，采用相應的助凝劑與混凝劑，通常而言，可運用聚合氯化鋁鐵、聚合氯化鋁等混凝劑，而助凝劑則選用相對分子質量約1200萬的陰離子或是非離子聚丙烯酰胺。粗顆粒分離器與沉淀池的入口之間的流槽，可作為藥劑的投放處。通過沉淀池沉淀之后的出水懸浮物，最優效果<50毫克/升，一般都會<150毫克/升。

結語

總之，煉鋼轉爐煤氣除塵水系統，不僅水質多變、復雜，還受到除塵設備構造、沉淀池處理能力、供水溫度、供水量以及煉鋼輔料的用量等因素的影響，是一個較為復雜的濁循環水系統。為此，應結合水質的具體情況，選用投加水質改進劑與高效阻垢分散劑，來確保水質穩定，并合理選用助凝劑和混凝劑來使除塵水的懸浮物有效減少，從而實現轉爐煤氣除塵水系統的運行穩定。

參考文獻：

[1]溫春普，李勇強，衡海東，等.大型轉爐煉鋼新技術系統開發及應用實踐研究[J].中國科技投資，2017（22）：23-23.

[2]曹保良.淺析煉鋼轉爐除塵水系統處理設備[J].數字化用戶，2017（13）.

[3]劉星蕾.淺談煉鋼轉爐除塵水系統水處理技術方法[J].中國科技縱橫，2017（7）：121-121.