淺談新時期煉鐵系統(tǒng)的水再生循環(huán)利用技術(shù)

王根 席志飛 曹建學 賈帥

（河北省宣化鋼鐵集團有限責任公司煉鐵廠，河北 張家口 075100）

0 前言

隨著經(jīng)濟發(fā)展與技術(shù)的不斷進步，我國鋼鐵工業(yè)也處于快速發(fā)展期。作為高能耗行業(yè)，鋼鐵生產(chǎn)流程中各環(huán)節(jié)幾乎都需要大量的水。而相對于我國水資源分布不均的狀況來說，如何將有限的水資源充分利用，最大化實現(xiàn)其使用價值，成為當前鋼鐵企業(yè)中節(jié)能降耗領(lǐng)域的首要工作。作為鋼鐵企業(yè)的主要生產(chǎn)廠之一，煉鐵廠的廢水排放量占去了很大比重。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中，其用水總量的22.5%均為煉鐵廠生產(chǎn)耗損量所占用。在日益匱乏的水資源現(xiàn)狀要求下，推進水再生、水循環(huán)利用技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。筆者在文中就煉鐵系統(tǒng)的水再生循環(huán)利用技術(shù)展開探討，希望有所幫助。

1 概述

煉鐵系統(tǒng)的設(shè)備包含了熱風爐、鼓風機、高爐、高爐煤氣洗滌設(shè)施、鑄鐵機等設(shè)施，另外還有部分相配套的輔助設(shè)施。煉鐵廠的用水一般可分為以下幾種：生產(chǎn)工藝用水、產(chǎn)品直接冷卻用水、設(shè)備直接、間接冷卻用水及其他等。本文主要針對高爐煤氣洗滌水、煤氣干法除塵技術(shù)、高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)三個方面展開討論。

2 煉鐵系統(tǒng)水再生、循環(huán)利用技術(shù)

2.1 高爐煤氣洗滌水

據(jù)行業(yè)內(nèi)專家研究表明，針對生活污水和高爐煤氣洗滌水，以聚合氯化鋁（PAC）為混凝劑、PAM 為絮凝劑，經(jīng)化學沉淀處理后，混合廢水中的CODcr 和懸浮物得到大量去除后降低，其去除率分別為90%和99.4%。廢水的NH3-N 及總硬度未產(chǎn)生去除效果。將兩種污水混合，并無污染物相互發(fā)生化學作用，均屬于簡單的物理混合。且在廢水在混合處理后，其出水水質(zhì)對于高爐煤氣洗滌水的再生循環(huán)利用要求均可滿足。這樣不僅實現(xiàn)了100%的生活污水回收利用率，更使洗滌水循環(huán)系統(tǒng)用水量得以減少。

另外一種研究針對煤氣洗滌廢水采用PAC 混凝-微濾膜過濾、Fenton 氧化、PAM 與PAC 混凝和NaClO 的組合氧化處理措施，各種藥劑的投放量分別為90mg/L、50 ml/L、62.5 mg/L+75 mg/L、12 ml/L。通過試驗所得結(jié)果，發(fā)現(xiàn)此氧化組合處理技術(shù)具有相當優(yōu)良的效果，在廢水中的氨氮、揮發(fā)酚、懸浮物和氰化物均有＞99%的去除率。水質(zhì)經(jīng)過此技術(shù)處理后比較優(yōu)良，其中氨氮、揮發(fā)酚、氟化物和氰化物的質(zhì)量濃度分別為1.54mg/L、0.06 mg/L、0.38 mg/L、0.02 mg/L，CODcr 檢測為30.74 mg/L，濁度小于0.5NTU，經(jīng)處理后的廢水完全無異味，且顏色與正常水無異，廢水質(zhì)量滿足了再生循環(huán)利用要求。

2.2 煤氣干法除塵技術(shù)

在750m3以下的高爐技術(shù)中，全干法除塵技術(shù)比較成熟，因而具有較廣的應用；全干法除塵技術(shù)應用于大型高爐中，投資相對較大，但具有運行安全且節(jié)水效果良好，從企業(yè)節(jié)能減排層面來看，全干法除塵技術(shù)應在行業(yè)內(nèi)廣泛推廣。全干法除塵技術(shù)用水量極少，僅僅在清灰加濕環(huán)節(jié)會需求少量水，用量僅為4~6m3/d，與0.2m3/t 的濕法新水耗費量相比，有大幅降低，節(jié)水效果極為明顯。

2.3 高爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

高爐冷卻水系統(tǒng)包括了軟水汽化冷卻系統(tǒng)、閉路軟水凈循環(huán)冷卻系統(tǒng)、開路過濾水凈循環(huán)冷卻系統(tǒng)、開路軟水凈循環(huán)冷卻系統(tǒng)、直流供水冷卻系統(tǒng)。其中直流供水冷卻系統(tǒng)由于其缺陷性已被行業(yè)淘汰；閉路軟水凈循環(huán)冷卻系統(tǒng)是當前行業(yè)內(nèi)較為先進的高爐循環(huán)水冷卻系統(tǒng)；而與我國國情相符合的，則為開路軟水凈循環(huán)冷卻系統(tǒng)。

2.4 軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)

在給排水無廢或少廢的工藝系統(tǒng)中，軟水密閉冷卻循環(huán)系統(tǒng)作為比較的一種，是冷卻介質(zhì)為軟水的一種完全密閉的系統(tǒng)。軟水密閉冷卻循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)管路、冷卻元件、膨脹罐和控制閥門等部分構(gòu)成。軟水密閉冷卻循環(huán)系統(tǒng)具有以下特點：

（1）軟水密閉冷卻循環(huán)系統(tǒng)完全封閉，且與外界大氣隔絕。因此能夠保護系統(tǒng)不被外部塵埃、泥沙、微生物等侵入造成損害。

（2）軟水密閉冷卻循環(huán)系統(tǒng)中水分不產(chǎn)生濃縮、蒸發(fā)效果，僅僅會在法蘭接合處和循環(huán)水泵軸封處發(fā)生漏損水量。其中補充水量大約為循環(huán)水量的0.1%~0.2%。同時也基本防止了系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢的問題。但軟水密閉冷卻循環(huán)系統(tǒng)依然存在較大問題，即腐蝕問題。氧的逸出會在水溫＞60℃時占優(yōu)勢，促使氧濃度差電池的形成，進而與其他電池相附加產(chǎn)生更高電位，在此情況下，隨著水溫的不斷升高，腐蝕速率也呈直線上升狀態(tài)。因此，應采取相應措施對此種情況進行控制，應將系統(tǒng)完全密封，保證其密封度，設(shè)置相應的排氣閥，將少量補水和密封面所帶來的空氣及時予以排除，盡快將水中的溶解氧量降低。同時為使其腐蝕速度得到有效抑制，應對冷卻系統(tǒng)的PH 值加以控制（8.5~9.5），在系統(tǒng)中穩(wěn)定、連續(xù)地加入水質(zhì)穩(wěn)定劑，將藥劑濃度控制在指標范圍內(nèi)，對于鐵的總含量也應予以控制。發(fā)生腐蝕的危險信號為鐵的總含量＞1mg/L，此時應采取相應措施及時予以處理。

（3）與工業(yè)開路循環(huán)系統(tǒng)不同，軟水密閉冷卻循環(huán)系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點：具有低度的動力消耗、對于閉路循環(huán)水泵的揚程要素決定要素中，可不對供水點的位能和剩余水頭的要素進行考慮，而僅僅考慮系統(tǒng)阻力損失所起的作用。所以，就總裝機容量來說，軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)比開放式循環(huán)系統(tǒng)裝機容量約小1/3 左右。

（4）系統(tǒng)采用N2 定壓，以免有害氣體、油類、氧氣等被壓縮空氣帶入。若出現(xiàn)停電停泵事件，應利用膨脹水罐作安全供水措施。

3 結(jié)語

在鋼鐵行業(yè)的飛速發(fā)展中，煉鐵系統(tǒng)的水再生循環(huán)利用技術(shù)的廣泛應用帶來了顯著的社會與經(jīng)濟效益。鋼鐵企業(yè)應在以后的發(fā)展中不斷探索研究，提高水再生循環(huán)利用技術(shù)，推進節(jié)能減排，實現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]李婷.煉鐵系統(tǒng)水再生及循環(huán)利用技術(shù)研究進展[A].2010年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會議暨煉鐵年會論文集[C].2010.

[2]董旭東，王凱，劉樹梅.對鋼鐵聯(lián)合企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的幾點思考[A].第二屆全國寶鋼學術(shù)年會論文集[C].2006.

[3]宋來洲，鄭秋艷，王繼斌.煤氣洗滌廢水處理的實驗研究..工業(yè)水處理，2008--01，28（1)：34—37.