在煉鋼濁環中提高系統水質穩定的新方式

孔玉柱 蘭文藝 王超湛

1.煉鋼濁環系統的水處理

煉鋼濁環系統用水是指煉鋼生產工藝過程中對煉鋼煙氣凈化、降溫用水。由于在凈化過程中，水吸附了煙氣中的氧化鐵、氧化鈣等雜質顆粒，使循環水的濁度升高，故稱為濁環水。該水中污染物濃度隨煉鋼工藝過程呈現周期性變化。比如，在投料、冶煉、精煉、出鋼等工藝過程，水中污染物濃度變化不一，使水的顏色時而呈棕紅，時而呈灰黑；水中污染物，尤其是懸浮物濃度變化較大，一般在2000～10000mg/L之間。另外，由于生產工藝的特性，常常會因為加入造渣劑CaO，隨煙氣進入濁環系統，使水PH值升高，高PH值運行的循環水，會使系統設備結垢傾向增加；廢水中含有大量金屬顆粒（如氧化鐵、氧化鈣等）會導致水生生物死亡，所以煉鋼濁環廢水必須加以處理，才能循環使用或外排。

目前，煉鋼濁環水的處理方法是：除塵水經流槽到達旋流器，除去大顆粒物質，再進入沉淀池，除去懸浮物。沉淀池溢流水進入熱水井，再由泵送入冷水塔冷卻后流入冷水井，由冷水井再送去除塵，構成循環。從旋流器出來的粗顆粒及沉淀池的沉泥合并去燒結，或經球團后用于煉鋼。但在生產實踐中，因受占地條件的限制，或因經濟原因，沉淀池的沉淀時間（沉淀效果）達不到水處理要求，沉淀池溢流水中懸浮物超標，為此要在沉淀池前投加絮凝劑，提高懸浮物的沉淀效率。為避免系統設備的腐蝕與結垢，還需在系統中投加緩蝕劑和阻垢劑。根據對水質的要求和系統的特點，有時還需投加殺菌滅藻劑、消泡劑，從而提高循環水系統水質穩定的效果。總之，目前工業水處理采用水處理藥劑是基本的水處理方法之一。

2.問題的提出和技術改進

對于我們接觸過的一些煉鋼濁環系統，如果循環水PH值較高（PH值在9～10或更高時），水質穩定的主要矛盾是結垢和阻垢問題，而且主要的結垢部位是文氏管的喉口及熱水井中水泵葉輪處。當在整個系統中投加有效的阻垢劑維持系統大部分設備不結垢時，也常常在極易結垢的文氏管喉口等部位發現有輕微結垢現象。如何能在喉口等關鍵部位另投入少量藥劑，使其不結垢或少結垢，即解決了整個系統中大部分設備的阻垢問題，又解決了極易結垢的關鍵部位的結垢問題。針對以上問題，我們對山西省太鋼第二煉鋼廠煙氣除塵濁環系統加藥方式和位置進行了技術改進。

2.1 改進前的系統狀況：

2.1.1 濁環系統的型式：該除塵系統采用一文一塔型式，除塵采用濕式除塵法，與普通煉鋼濁環系統一樣，除塵水經旋流器—→沉淀池—→熱水井—→冷卻塔—→冷水井—→再除塵，構成循環。如圖1：

2.1.2 系統水量：該系統保有水量約5000m3；循環水量約700m3/h；補充水量約22m3/h。

2.1.3 補充水水質：采用鋼廠生產用水。

2.1.4 系統采用水穩劑：該系統只投加一種多功能液體型水質穩定劑，投藥位置在熱水井，投藥方式為連續自動加藥。

2.1.5 運行效果：自加藥運行至今未發生因水穩變化給生產帶來任何問題，只是在每年的例行停車檢修中，發現在文氏管喉口處有輕微結垢，而其它設備表面，如熱水井水泵葉輪表面、冷水塔及其它水泵、管道，均未見明顯結垢。

2.2 原因分析。轉爐煉鋼產生的高溫含塵煤氣從爐口出來后，由活動煙罩捕集，經汽化冷卻煙道吸收了部分熱量后溫度降為900～1100℃,再經過預洗滌塔，被冷卻到70℃左右，通過重力脫水后得到初步凈化，飽和的煙氣進入文氏管（RS）洗滌器、脫水器后被進一步凈化，含塵量達到50mg/NM3以下。凈化除塵預洗滌塔、文氏管（RS）洗滌器的退水則經退水水封箱、退水槽回流到沉淀池，進行水質處理閉路循環。在文氏管（RS）洗滌器上部的喉口處設有若干噴頭，將水以霧狀形式噴出，從而使煤氣進一步凈化，這時，含有煙塵的水與熱的煙氣作用水溫度升高，沉積于喉口處設備表面，極易產生結垢，屬于局部溫度過高所致。由于該洗滌水屬于生產工藝用水，水量不大，實際用水量為每臺設備65m3/h。該循環系統有3臺同型設備，設備材質并無特殊，所以在此處洗滌水中適當加入阻垢分散劑，應能阻止上述現象的產生。

2.3 技術改進。我們分析，在一個循環系統中，由于設備功能不同，位置不同，因而結垢和腐蝕的程度也會不同。例如，局部溫度過高的設備表面極容易結垢，像換熱器、熱水泵等。而系統中某些設備表面水流較緩的區域，水中懸浮物容易沉積，積垢下的設備就極容易腐蝕。在循環冷卻水系統中的什么位置投放水處理藥劑，存在著特定的技術問題。當確定了一種水處理藥劑和投加劑量后，采取不同的投藥位置，可以得到不同的效果。另外，投藥方法，有連續和間斷投藥方法之分。前者投藥均勻，效果理想，但采用計量泵等設施，投藥成本較高；而后者投藥方式中，間斷時間越長，投藥效果越不均勻。如：一天的藥劑量，一次投入系統中，不僅會造成局部藥劑濃度瞬時過大，有時還會造成浪費，這是加藥對系統設備腐蝕或結垢的影響；若對系統投加殺菌滅藻劑，有時則要求采用間斷式、沖擊式投藥方式，將一周或二周的藥劑集中于一次投加。總之，投藥要視藥劑對水質所起的作用而定。

根據以上分析，我們將文氏管（RS）洗滌水給水管道與加藥泵連接，按每天計量的藥劑量在藥劑貯罐中與水混合均勻，開啟加藥泵，使定量的阻垢藥劑均勻地注入洗滌水中。自2009年對一臺設備改進加藥試點，經多次喉口處檢查，都無結垢現象。隨之將該系統3臺設備均加入阻垢分散劑，至今均未發現這些設備中有結垢產生。由于該設備洗滌水與整個系統用水量比較相對少得多，故添加的阻垢劑也很少，而且該設備添加的阻垢劑最后都匯合到整個系統中，所以實際上并沒有明顯增加阻垢劑的投加量，只是調整了加藥位置。

3.結論

在循環冷卻水水質穩定技術實際操作中，首先，水質穩定藥劑應具有明顯效果；其次，在給定加藥量的前提下，應對癥選擇加藥位置。因為在整個循環水系統中，不同功能的設備及同一設備不同位置的表面，其結垢或腐蝕的程度可能不一樣。所以在投加藥劑時有必要選擇一個或多個不同的點進行加藥，從而提高并發揮藥劑本身最大的效果。針對圖1，曾有人提出這種系統加藥位置應選在冷水井，以保證最大的藥劑效果集中于除塵環節，其次冷水井水溫低，藥劑損耗少。但根據全面考慮，我們堅持藥劑加在熱水井。現在我們又將很少量藥劑同時加在文氏管（RS）喉口的溢流水中，通過實踐證明，在整個系統中，在不明顯增加藥劑量的情況下，藥劑發揮了最大的效果，整個系統再無明顯的結垢現象，從理論和實踐上更趨于合理。所以，該項技術改進，在類似系統中具有推廣價值。