工程:某高爐渣處理系統的工藝設計與改進

濟鋼1^#1750m³高爐采用嘉恒法渣處理設備，生產中存在設備處理能力不足、水量不平衡及管道磨損等問題。濟鋼2^#1750m³高爐的設計吸取了1^#高爐的經驗，增加了1臺單體設備，形成兩用一備的工作制度，增設1座大型平流沉淀池，并對管路系統進行了優化，解決了在1#高爐中存在的問題，運行良好。

1 前 言

濟南鋼鐵集團總公司（簡稱濟鋼）2002～2004年，共建成并投產了兩座1750m³高爐。兩座高爐的渣處理系統皆采用了唐山嘉恒公司的渣處理設備（簡稱嘉恒法）。

嘉恒法渣粒化裝置相對ocp法、inba法等渣處理裝置而言，具有結構緊湊、占地面積小、投資成本低、成品渣質量好等優點，但由于渣處理系統在整個高爐生產過程中處于被動地位，高爐爐料組成、冶煉工藝、利用系數等的變動都會引起瞬時渣量的變化，對整個系統造成嚴重影響。

通過濟鋼1^#1750m³高爐近兩年的生產實踐來看，由于高爐生產過程中瞬時渣量的大范圍波動，出現了設備處理能力不足、大量跑水跑渣及管道磨損較快等問題，并造成高爐經常放火渣，制約了高爐的穩產、高產，大大提高了生產成本，且對區域環境也造成了很大的影響。濟鋼2^#1750m³高爐的渣處理系統設計時，為了統一備件，所選設備各參數同1^#高爐，但同時接受了1^#高爐的經驗教訓，對整個系統的工藝方案進行了全面更新。

2 1^#高爐渣處理系統工藝簡介及問題分析

2.1 工藝簡介

高爐渣處理系統共設1臺雙體嘉恒法渣處理裝置，兩者一用一備。

高爐火渣從渣溝進入嘉恒法渣處理裝置粒化器，被高速旋轉的粒化輪機械破碎，并沿切線方向拋出，同時受粒化器內高壓水射流冷卻及水淬作用形成水渣產品，隨后渣水混合物經過水渣溝落入脫水器篩斗中。

渣水混合物通過篩斗中1.2～4.0mm間隙的篩網實現渣水分離，成品粒化渣留在篩斗中，水則通過篩網流入回水槽。篩斗中的渣到達頂部時翻落進入受料斗，通過受料斗下部出口落在皮帶機上，由皮帶機運至貯渣場保存及外運。其間產生的高溫蒸汽通過渣處理裝置上部的煙囪集中排放。

通過脫水器篩網過濾的循環水，經水槽出水口和回水管道進入集水池及沉淀池，沉淀池內的細渣通過渣漿泵打入脫水系統進行二次回收脫水，沉淀后的水循環利用。工藝流程見圖1。工藝布置見圖2。

圖1 濟鋼1#高爐渣處理系統工藝流程

圖2? 濟鋼1#高爐渣處理系統工藝布置

2.2 存在的問題

2.2.1 設備能力不能滿足生產要求 濟鋼1^#高爐設計爐容為1750m³，利用系數2.3t/m³.d（最大利用系數2.5t/m³.d），渣鐵比300kg/t，最大渣量8t/min，每天渣量約1313t。設計選型時，渣處理設備最大處理量為8t/min，噸渣補充新水0.7m³，雙體設備為一用一備，最大供水強度為1500m³/h。

在生產實踐中，高爐各參數與設計參數相差較大，其中高爐利用系數已達2.8t/m³.d，且隨著進一步的強化冶煉，利用系數還會提高，可達3.0t/m³.d 左右；渣鐵比及最大瞬時渣量也會隨物料的入爐品位及冶煉工藝的變化不斷波動，最大瞬時渣量可達15t/min。渣量的增大直接導致了設備處理能力的不足，首先表現在粒化輪的壽命大大縮短，且由于渣量過大，特別是最大渣量瞬間，脫水器無法過濾掉細渣，使得污水外溢，蒸汽也由于無法從煙囪及時排放而由進渣口溢出，由此導致整個生產現場臟、亂、差。

由于最大渣量（15t/min）與正常渣量（3t/min）懸殊過大，如按最大渣量進行設備選型則造成設備能力的極大過剩，且設備供水、蒸汽排放及設備占地面積、工程造價等也相應增大。

2.2.2 水量不平衡，造成大量工業水外排 設備設計時按噸渣消耗新水0.7m³考慮，由于入爐爐料、冶煉工藝及最大渣量的變化，使得每爐爐渣的消耗水量成為不確定因素，且最大渣量時間的不確定性導致無法按需調節供水量。正常生產時供水強度全部為1500m³/h，同時溝頭冷卻、殼體冷卻等處皆由工業新水補充（循環水含細渣過多且溫度過高），出渣完畢后設備還要空轉約20min以過濾出沉淀池中的細渣。以上原因造成了補充新水大于實際消耗水量，使得大量工業新水由循環池外溢，每日約外排400m³左右，造成資源的極大浪費。

2.2.3 管道系統磨損嚴重 由于循環水中含細渣較多，且水壓較高，渣水混合物對管道的磨損較為嚴重，現場曾使用的稀土合金耐磨管及陶瓷內襯復合管僅使管路系統的壽命有所延長，但無法從根本上解決管路磨損問題，且整個系統中渣漿泵的事故率也非常高。

上述問題嚴重制約整個渣處理系統的正常運行，也大幅度增加了生產運行成本。

3 2^#高爐渣處理系統工藝簡介及改進措施

濟鋼2^#高爐渣處理系統的設計吸取了1^#高爐的經驗，通過全新的工藝布置，徹底解決了1^#高爐所存在的問題。

3.1 工藝簡介

2^#高爐設1臺雙體設備及1臺單體設備，共有3臺設備形成了兩用一備的工作制度，其中雙體設備共用一個煙囪，單體設備單獨使用一個煙囪。

高爐火渣進入渣處理設備，經粒化輪、脫水器后，成品渣落入下方的渣運輸皮帶直接運至渣場，渣水混合物通過脫水器篩網后由渣水溝直接進入平流沉淀池，沉淀后的水循環利用。2^#高爐渣處理系統的工藝布置見圖3。

? 圖3? 濟鋼2#高爐渣處理系統工藝布置

對照兩座高爐渣處理系統工藝布置情況可以看出，除2^#高爐增加了1臺單體設備外，其它設備基本沒有變動，變動最大處在沖渣水的處理及循環利用方面。2^#高爐渣處理系統中平流沉淀池及渣水溝的應用使得1^#高爐中存在的問題得到了較好的解決。

3.2 渣處理系統工藝問題解決方案

（1）兩用一備的工作制度，解決了設備能力不足的問題。每臺設備的處理能力仍為8t/min，即使在最大渣量時也可滿足生產要求。3臺設備可以任意開啟其中兩臺，為設備的檢修提供了充裕的時間。由于該設備與濟鋼1^#高爐相同，也為生產備件的組織提供了有利條件。兩用一備的工作制度不僅使設備能力滿足了生產要求，也使設備使用壽命大大提高，節省了大量檢修時間。

（2）整個系統的所有用水全部納入循環系統，解決了水資源浪費問題。

為便于控制水量，2^#高爐設計時將該系統全部用水皆納入循環，大型平流沉淀池的使用使得細渣可及時沉淀，且循環水水溫可有效降低。在溝頭冷卻及殼體冷卻等對水溫及水質要求較為嚴格的用水點，工藝上采用過濾及冷卻設備，將沉淀池內的循環水經過處理后加以利用。該區域泵房內設有4臺流量為800～1100m³/h 的水泵，最大用水強度時三用一備，用戶也可以根據生產情況控制泵的開啟數量，以滿足系統供水要求。平流沉淀池內設有液位計，只有當循環系統內的水消耗到規定水位時，才對池內水量進行補充，補充水可以是其它區域的廢水，這樣就大大節約了工業新水的用量，也使得周圍區域的廢水再利用成為可能，使得生產成本大幅下降。

（3）取消返渣系統，以渣水溝代替管道，解決了管道磨損問題。經分析，經高速旋轉的粒化輪機械破碎后產生的高爐細渣棱角分明，且硬度較高，對渣漿泵、輸送管道及管道閥門等的磨損非常嚴重。2^#高爐設計時，取消了渣處理系統的所有渣水混合物輸送管道，從脫水器流出的渣水直接流入渣水溝，經渣水溝進入平流沉淀池。渣水溝底部為半圓形，內壁粘貼鑄石磚以防磨損及積渣，溝蓋采用活動蓋板，便于定期清淤。蓋板上部可通車。

濟鋼2^#高爐于2005年4月正式投入生產，近1年的生產實踐表明，2^#高爐渣處理區域的設計完全解決了1^#高爐所存在的問題，達到 了預期效果。

4 問題及建議

（1）濟鋼2^#高爐平流沉淀池內每天約沉淀細渣200t，需約10輛汽車外運。在高爐區域緊張的場地條件下，造成交通的進一步擁擠，且運輸過程中渣水灑落，對廠區環境造成一定影響。

考慮平流沉淀池的細渣脫水池距離渣運輸皮帶較近，建議采用帶裙邊皮帶將脫水池內的細渣直接輸至渣運輸皮帶上，運至渣場統一外運。也可考慮采用氣力輸送裝置。

（2）平流沉淀池內循環水水溫約80℃，特別是在冬季蒸汽較為嚴重，不僅影響了上部天車工的視線，也對該處環境造成一定污染。

可考慮將平流沉淀池上部進行密封，底部用鏈式刮板機將下部沉淀的細渣刮出，上部蒸汽可用煙囪收集進行統一處理或排放。

（3）可以借鑒環保inba法的一些成功經驗，對該區域所有蒸汽進行冷凝回收，以達到環境保護及水資源重復利用的效果。