钢铁企业循环水处理标准化流程.doc
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1、钢铁企业循环水处理标准化流程钢铁企业循环水处理技术要点1.1标准化工作流程1.1 现场调查联合钢铁企业从原燃料进厂到生产成品包括烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢、公辅等,其中公辅有供水、供电、热力、发电、制氧等。现场调查时要在业主技术人员带领下对循环水系统情况作系统详细调查, 调查人:1.2方案制定方案制定以现场调查资料为基础,经过资料整理、实验室试验和类似系统的经验编写方案,内容包括对主体的简介、循环水系统说明、药剂投加品种、量、方案、安全注意事项、系统特点及水处理难点、水处理操作规程、循环水控制指标、制定方案的依据等。循环水处理方案是现场执行的依据和准则,必须严格遵守,可以根据现场情况的变化由
2、技术负责人调整和优化方案,并备案,否则任何人无权私自更改方案。1.3 方案实施(1) 准备工作准备好水处理药剂,主要阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂等,建立水质分析室。和业主协商具备药剂投加的一切条件,加药装置运转正常、安全可靠,加药点合理,所有的水处理设施完善,消除影响水处理效果的缺陷。如果开始总包已经运行的系统,必须指出对系统已存在的问题,如结垢、腐蚀、粘泥等故障,并请业主处理好故障才能开始总包工作。(2 )制定水处理规程包括水处理药剂投加规程,包括水质调整、化学分析、安全规定。(3)具体实施根据方案做好水处理运行工作,一是投加水处理药剂,二是控制好循环水的浓缩倍数和各项指标,三是做好水质分
3、析。在方案实施过程中,要严格遵守操作规程,遇到问题要加以分析,并找出解决办法。1.4 运行监控(1) 水质各项指标的控制在水处理运行中要控制好加药量和循环水的各项指标,才能确保水处理效果。如果由于业主的原因水质超标,要及时和业主沟通,必要时以书面方式,和业主分析超标的原因,并提出改进措施。(2) 水处理效果的检查水处理效果检查包括对水质分析数据的总结分析和现场调查。有些循环水系统通过水质分析数据可以判断水处理运行效果,如通过分析浊环水的悬浮物可以检验絮凝沉淀效果,通过分析循环水中的全铁可以检验缓蚀效果,通过计算阻垢率可以检验阻垢效果。另外有条件可以安装在线污垢热阻仪和循环水管道旁路安装检测挂片
4、等。现场调查是检验水处理效果最直接有效的方法,做好现场调查要和业主技术人员及时沟通,有些设备运行参数可以反应出水处理效果,如发电厂凝汽器的端差、排气温度和水处理效果有关,等等。另外,在主体生产停产检修时打开换热设备可以直观看出结垢、腐蚀、粘泥等情况,必要时可以拍照存档。对现场调查情况不但要有记录,而且对记录数据和资料加以整理总结,为水处理方案的完善提供依据。在分析这些资料过程中,要多和业主沟通,因为设备运行不正常或水处理效果不好,不但和我方水处理有关,而且同时和业主的设备质量、操作、运行管理有关,如果是业主的原因要请业主改进。1.5 阶段总结水处理阶段总结是管理中比较重要的环节,阶段总结包括水
5、质分析数据的整理分析、加药量的统计、分析、水处理效果的阶段报告,通过总结可以找出好的经验和不足,为我们的下一阶段或下个项目水处理工作的开展提供宝贵的经验,通过总结可以进一步优化水处理方案,降低我们的水处理成本,通过总结提高我们的水处理技术水平。1.6 安全技术安全是我们做好工作的前提和保证,特别是对于一个新的项目和工程,要求我们要和业主沟通,了解现场情况,掌握现场不安全因素,同时制定好安全措施,并严格执行。2 钢铁联合企业生产工艺钢铁是经铁矿石熔融而提炼出来的,其生产过程大致分为铁精矿的烧结工序、还原生铁的炼铁工序、生产钢坯的炼钢及连铸工序、制成各种钢材的压延工序。此外还有配套的焦化、制氧、水
6、电等。生产工艺见图2-1。3 烧结工序3.1烧结工艺概述烧结生产工艺的过程就是将准备好的矿粉(精矿粉或富矿粉)、燃料(焦粉和无烟煤)和溶剂(石灰石、白云石和生石灰),按一定的比例配料,然后再配入一部分烧结机尾筛分的返矿,送到混合机混匀和造球。混好的料由布料器铺到烧结机台车上点火烧结,烧成的烧结矿经破碎机破碎筛分后,筛上成品烧结矿送往高炉,筛下物为返矿,返矿配入混合料重新烧结,烧结过程产生的废气经除尘器除尘后,由风机抽入烟囱,排入大气。主要包括烧结料的准备,配料与混合,烧结和产品处理等工序。烧结厂工艺流程见图3-1。烧结厂的规模按面积来划分:面积大于等于200m2为大型;面积大于等于 炼钢连铸轧
7、钢主要产品型钢棒线材中厚板电炉冷轧钢板热轧板卷无缝管铸钢件图2-1 钢铁联合企业生产流程图50 m2为中型;面积小于50 m2为小型。目前国内烧结机单机最大面积为660 m2。3.2 烧结水处理系统烧结设备冷却水系统分为间接冷却循环水系统和直接冷却循环水系统。此外随着节能新技术的应用,烧结余热得到有效利用,余热锅炉产生的蒸汽可以用来厂区采暖或用来发电。随着钢铁工业技术的发展,烧结厂工艺趋向于带式烧结机大型化。而对于大型厂的除尘设备多采用电除尘器,从而代替了湿式除尘,省去了间接冷却循环水系统,不但节约了水资源,而且减少了环境污染。3.3 净环水系统(1)冷却设备烧结间接冷却循环水系统冷却设备包括
8、:(1)烧结机水冷隔热板冷却;(2)烧结矿单辊破碎机轴心冷却;(3)抽风机室风机电机冷却器、油冷却器、电除 尘风机冷却 ;(4)环式冷却机风机和稀油站润滑冷却用水;(5)烧结机机尾监控摄像机冷却用水。换热设备主要材质有碳钢、铸铁、铜、不锈钢等。烧结机水冷隔热板设在点火器和布料器之间,用来保持经布料器分布在烧结机上的混合料的温度和湿度,防止水份蒸发。水冷隔热板为一空心钢板,中间充满水,通过水的流动将点火器散发的热量带走。抽风机电动机冷却器安装在电机颈部的通风柜中(图 32),冷却器的出风口与电机的进风口,冷却器的进风口与电机的出风口紧密配合与电机形成一个封闭的循环通风系统,它的功能是把电机损耗产
9、生的热量(热空气)送至冷却器,通过冷却器把热空气进行冷却,冷却器内部排列着翅片吸热管,管内通冷水进行冷却,冷却后的空气经风机送入电机内,使之冷热空气密闭循环交换 。原料仓 图3-1 烧结生产工艺流程(2)循环水工艺及水处理要点烧结间接冷却循环水系统由循环水泵、机械通风冷却塔、管网、加药装置等组成。烧结设备使用后的水,利用余压上冷却塔降温冷却后,由供水泵送到设备循环使用,其工艺流程见图33。在循环冷却水系统中以工业水作为补充水,由于循环水的蒸发浓缩,结垢、腐蚀和微生物粘泥是影响循环水系统运行的主要故障,因此必须对循环冷却水进行处理实现水质稳定。烧结厂用水较少,例如450m2烧结机其循环水量在50
10、0600 m3/h,在循环水系统处理上的基本考虑,与一般冷却水处理一样。 图 3-2 电动机空气冷却器 图 3-4 烧结净环水水处理工艺流程4 焦化工序4.1 焦化生产工艺将各种经过洗选的炼焦煤按一定比例配合后,在炼焦炉内进行高温干馏,可以得到焦炭和荒煤气,将荒煤气进行加工处理,可以得到多种化工产品和焦炉煤气。焦化生产工艺流程见图41。焦炭是炼铁的燃料和还原剂,它能将氧化铁(铁矿)还原为生铁,焦炉煤气发热值高,是钢铁厂及民用的优质燃料,又因其含氢量多,也是生产合成氨的原料。目前我国最大焦炉为7.63米60孔焦炉。 回收系统图 4-1 焦化生产工艺流程4.2 焦化循环水系统4.2.1 煤气净化循
11、环水系统(1)冷却设备来自焦炉的荒煤气经冷却冷凝分离焦油氨水和净化脱除焦油雾、萘、硫、氨及苯等后,成为净化煤气。在煤气净化的同时可回收或加工制取化产品。煤气净化工段组成为:冷凝鼓风工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、脱硫工段、硫酸工段、粗苯蒸馏工段及油库等组成。冷却设备主要有横管冷却器、螺旋板式换热器。横管冷却器主要应用在焦化中对焦炉煤气的冷却。煤气由焦炉引向化学产品回收车间,经过气液分离器后温度一般在8085,且含有大量的焦油气和水汽。为了便于输送,并减少鼓风机的动力消耗和有效回收化学产品,煤气须在初冷却器中进一步冷却至2025。而现有大多采用的冷却方式为间接冷却,即采用横管式冷却器。 其工作原理
12、如下:在冷却器中煤气走壳程并垂直于冷却水管,由上向下流动。水走管程,一段为循环水,二段为低温水,均由下向上流动。煤气在冷却器内冷却过程中,有大部分水汽和焦油被冷凝下来,并在一部分氨、硫化氢和二氧化碳溶解于所生成的冷凝液中,同时有大量萘析出溶解于焦油中,随煤气由上向下流动,并经液封槽排出。而煤气由鼓风机抽送至后面工序。横管冷却器见图4-2。 煤气进口换热管束低温水室低温水进口煤气出口 图 4-2 横管冷却器结构示意图螺旋板式换热器设备由两张钢板卷制而成,形成了两个均匀的螺旋通道,两种传热介质可进行全逆流流动,大大增强了换热效果,即使两种小温差介质,也能达到理想的换热效果。螺旋板换热器与一般列管式
13、换热器相比是不容易堵塞的,尤其是泥沙、小贝壳等悬浮颗粒杂质不易在螺旋通道内沉积,分析其原因;一是因为它是单通道杂质在通道内的沉积一形成周转的流还就会提高至把它冲掉,二事故因为螺旋通道内没有死角,杂质容易被冲出。螺旋板式换热器见图4-3。在焦炉煤气净化中常用于粗苯的冷却。 图4-3 螺旋板式换热器示意图(2)水处理系统煤气净化车间设备冷却用水由循环给水系统供给,煤气净化循环水系统由回收循环水泵、机械抽风冷却塔、旁流过滤器、循环水管网及水质稳定装置等组成。用水设备主要材质有碳钢、不锈钢、铜等。在焦化循环水处理中煤气净化水处理系统常和制冷机冷却器、焦化地面除尘站冷却水共用一个系统实现循环冷却水的处理
14、。其工艺流程见图4-4。3.4低温水给水系统低温水供水水温为16,回水水温为23。该系统由低温水泵、溴化锂制冷机及低温水管网等组成。主要供给冷凝鼓风工段、脱硫工段、粗苯蒸馏工段、终冷洗苯工段等工段低温水设备冷却用。回水流回低温水吸水井,由低温 图 4-4 焦化循环水工艺流程图水泵加压,经制冷机制冷后供设备循环使用。工艺流程见图4-5。低温冷却水由于在低温状态下运行,不存在结垢现象,应根据补充水水质考虑腐蚀,如果补充水存在腐蚀的倾向可以考虑在系统中投加缓蚀剂。 图4-5 焦化低温水工艺流程图5 炼铁工序5.1 炼铁生产工艺炼铁工艺是将原料(矿石和熔剂)及燃料(焦炭)送入高炉,通入热风,使原料在高
15、温下熔炼成铁水,同时产生炉渣和高炉煤气。炼铁产生的高炉渣,经水淬后成水渣,用于生产水泥等制品,是很好的建筑材料。炼铁厂包含有高炉、热风炉、高炉煤气洗涤设施、鼓风机、铸铁机、冲渣池等,以及与之配套的辅助设施,其生产工艺流程见图51。目前我国最大高炉为6300m3。鱼雷式铁水罐车图 5-1 炼铁生产工艺流程图5.2 炼铁循环水处理系统5.2.1 高炉净环水系统(1)冷却设备净循环冷却水系统主要供高炉鼓风机站、空压机站、液压站、TRT发电、水水热交换器等用水。鼓风机站冷却设备有电机、润滑油冷却器、动力油冷却器,冷油器进出口油温为55/42。空压站冷却设备有空气冷却器、油冷却器等。板式换热器是高炉软水
16、密闭循环的换热设备,通过水水热交换将使用过的软水冷却下来,见图5-2。换热设备主要材质有碳钢、铜、不锈钢等。热进板片冷出冷进热出 图 5-2 板式换热器结构示意图(2)水处理系统循环冷却水系统由供水泵、冷却塔、吸水井、补排水系统、旁滤器、管道过滤器、水质稳定剂投加系统等。工艺见图5-3。 图5-3 循环水处理工艺流程图高炉净环水属于典型的间接冷却水系统,水处理上从阻垢缓蚀、杀菌灭藻上考虑,而板式换热器的堵塞是高炉净环水应该关注的问题。板式换热器板片间隙只有1mm,而且流道复杂,很容易堵塞。如果板片堵塞,影响换热效果,不得不进行清洗,板片清洗比较麻烦。堵塞的原因,一是杂物堵塞,二是结垢堵塞。避免
17、杂物堵塞,可在板式换热器进水总管上安装自清洗管道过滤器,依靠其截流住水中杂物。避免结垢除了控制好水的各项指标,投加水处理药剂外,还应关注几台换热器的配水,必须通过调整每台换热器进水阀门,使每台换热器进水均匀,如果进水不均匀,使得水量小的换热器水流速过低,即使水处理工作做得再好,也可能出现结垢现象。5.2.2 高炉软环水(1)用水设备高炉冷却目的在于保证高炉不被烧坏并延长其砌体与设备的使用期限,高炉冷却效果的好坏是影响高炉一代寿命的重要因素。高炉冷却系统包括高炉冷却壁、风口、炉底、热风阀等各种冷却设备,而这些设备热负荷强度极高,特别是高炉风口小套热流密度高,若采用以生水为补充水的间接冷却方式,在
18、低浓缩倍数运行,即使投加阻垢缓蚀剂仍不能避免这些换热设备结垢,结垢影响了高炉的寿命。因此,要提高高炉的一代寿命,必须供给优质冷却水。软水(纯水)密闭循环的采用避免了设备结垢,同时没有强制排污水量,从环保角度考虑也是优选的方式。高炉炉衬内部温度高达1400,一般耐火砖都要软化和变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的,用以使炉衬内的热量传递出动,并在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮,按结构不同,高炉冷却设备大致可分为:外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁和冷却水箱以及风冷(水冷)炉底等装置。冷却壁是高炉内部的冷却设备,置于炉壳与炉衬之间,主要材质为铸铁,铸钢或铜。冷却壁主要用于风口及以
19、下区域,起冷却高炉炉缸内衬的作用。图5-4为铸铜冷却壁示意图。高炉风口,是保证高炉正常生产的关键部件。通常安装于炉腹与炉底之间的炉墙中,前段有500mm伸入炉内,直接受到液态渣铁的热冲蚀和掉落热料的严重磨损,容易失效,因频繁更换风口导致高炉休风,导致高炉低产。高炉风口的使用环境极端恶劣,要承受约1500度以上的高温。冷却是极重要的因素。由于软水密闭循环的采用,避免了因垢物附着使传热面结垢,烧毁风口的现象。高炉风口的结构有:空腔水冷风口、双腔旋流风口、贯流式风口、双进双出风口、偏心式风口。图5-5为贯流式风口结构示意图。(2)水处理系统软水(纯水)密闭循环系统包括水泵、供水管网、脱气罐、膨胀罐、
20、热交换器、加药装置等。工艺见图 56。软水(纯水)密闭循环系统多为水水热交换,在盛满软水(纯水)的膨胀罐 冷却壁示意图出水进水进水出水本体端头 图5-5贯流式风口结构示意图 图56 高炉软(纯)水密闭循环工艺流程5.2.3 高炉煤气洗涤水(1)高炉除尘工艺高炉煤气湿法除尘是利用高炉煤气洗涤装置将煤气中烟尘带进水中达到烟气净化和降温的目的。工艺见图5-7。高炉煤气洗涤采用塔文除尘、双文方式、比肖夫塔等洗涤方式,高炉煤气入塔前烟尘含量510g/Nm3,出文氏管后小于10mg/Nm3。湿法除尘工艺常用的有塔文系统处理流程、双文系统处理流程、比肖夫塔煤气清洗系统(环缝洗涤系统)三种方式。 至用户高炉图
21、5-7 高炉煤气洗涤工艺流程图(2)含锌高炉煤气洗涤水的水质特点及故障高炉煤气洗涤水的水质受高炉冶炼物料的影响很大,特别是高炉铁矿石中含锌,使高炉煤气洗涤水中含有锌离子的结垢型水质。高炉煤气洗涤水系统中各流程段水质也是不同的,为此把高炉煤气洗涤水系统分为回水段、中间段、送水段。回水段是从洗涤设备出来到沉淀设备进口,中间段是从沉淀设备出口到冷水池,送水段是降温冷却后到送往洗涤设备。在典型的含锌高炉煤气洗涤水系统中沉淀池出水到冷水池管道、送水管道、冷却塔喷头结垢,洗涤塔送水管道、阀门等处尤为严重,供水泵叶轮、洗涤塔喷头也存在结垢现象,洗涤塔出水管道不存在结垢现象。高炉煤气洗涤水系统中水垢大多为灰白
22、色夹杂黑色颗粒,除水泵叶轮、洗涤塔喷头水垢致密坚硬外,其它都较疏松。从管道中垢样分析成分看,主要是锌、钙、铁和酸不溶物,这说明污垢主要是由锌、钙垢和悬浮物组成。(3)高炉煤气洗涤水的处理流程高炉煤气洗涤水从煤气洗涤塔、文氏管、减压阀、湿式电除尘等设施排出,水中主要含有TFe、Fe2O3、FeO、SiO2、CaO、MnO、C等物质,以含铁粉为主,还含有焦炭粉末及少量酚、氰有毒物质。高炉煤气洗涤水处理包括絮凝沉淀、冷却、水质稳定、污泥脱水等主要工序。高炉煤气洗涤水净化煤气后从高炉煤气洗涤系统出来汇集到回水渠道,进沉淀池、出水汇集到高架渠道流到热水池,经水泵加压上冷却塔降温冷却回到冷水池送往高炉煤气
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