高爐煤氣循環(huán)水除垢防垢可行性分析

郭春源

（本鋼板材股份有限公司燃?xì)鈴S，遼寧本溪117000）

高爐煤氣循環(huán)水除垢防垢可行性分析

郭春源

（本鋼板材股份有限公司燃?xì)鈴S，遼寧本溪117000）

針對(duì)本鋼燃?xì)鈴S高爐煤氣洗滌塔循環(huán)水的水質(zhì)調(diào)查情況，詳細(xì)分析了循環(huán)水管道結(jié)垢的原因及結(jié)垢帶來的危害，并制定出循環(huán)水管道除垢防垢的具體措施。

高爐煤氣洗滌塔；循環(huán)水；除垢防垢；可行性分析

1 高爐煤氣洗滌塔來源水水質(zhì)的調(diào)查

1.1 高爐煤氣凈化系統(tǒng)的工藝流程簡(jiǎn)述

高爐煤氣清洗系統(tǒng)主要任務(wù)是使煤氣質(zhì)量（含塵量、含水量、煤氣溫度）達(dá)到煤氣加壓輸送和煤氣用戶的使用要求，并力求技術(shù)上先進(jìn)經(jīng)濟(jì)上合理。

高爐煤氣首先經(jīng)過煉鐵廠旋風(fēng)重力除塵器，進(jìn)行粗除塵，使煤氣含塵量達(dá)10 g/m3以下，然后進(jìn)入洗滌塔進(jìn)行精除塵使煤氣含塵量達(dá)10 mg/m3以下。由于煉鐵廠旋風(fēng)除塵器每天只放灰一次（其他公司鐵廠放灰4～5次），造成進(jìn)入洗滌塔的煤氣含塵量超標(biāo)，大大增加了洗滌塔清洗煤氣的負(fù)荷，使大量灰塵無法隨洗滌水帶走，給供水廠處理濁環(huán)水能力大打折扣。我廠目前沒有在線檢測(cè)來源煉鐵廠旋風(fēng)重力除塵器后的煤氣含塵量?jī)x器。因此，也無法判斷來源荒煤氣煤氣含塵量是否達(dá)到10 g/m3以下，需要新上在線煤氣含塵量測(cè)定儀，以時(shí)時(shí)刻刻監(jiān)測(cè)煉鐵廠煤氣重力除塵器打灰情況，保證或減輕供水廠對(duì)濁環(huán)水的水處理能力。此外，通過濁環(huán)水回水實(shí)際懸浮物指標(biāo)也能判斷出煉鐵廠打灰情況。據(jù)來自供水廠濁環(huán)水回水實(shí)際懸浮物數(shù)據(jù)顯示：經(jīng)常有≥3000 mg/L以上出現(xiàn)，多數(shù)時(shí)間在8000 mg/L左右。

1.2 煤氣清洗循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)述

高爐煤氣洗滌水處理工藝主要包括沉淀或混凝沉淀緩蝕阻垢水質(zhì)穩(wěn)定處理、污泥處理。本系統(tǒng)主要處理高爐煤氣洗滌進(jìn)入水中的塵埃，達(dá)到水的循環(huán)使用和污泥綜合利用目的。

比肖夫環(huán)縫使用后的水經(jīng)上段供水泵加壓供比肖夫塔上段清洗煤氣，使用后的水經(jīng)流槽自流進(jìn)斜板沉淀器，加藥絮凝反應(yīng)、沉淀后的水經(jīng)上冷卻塔供水泵加壓送冷卻塔，冷卻后進(jìn)冷水池，然后經(jīng)比肖夫塔上段及環(huán)縫供水泵加壓供比肖夫上段及環(huán)縫循環(huán)使用。

斜板沉淀器的污泥經(jīng)輸泥機(jī)和污泥氣提裝置將污泥提升至調(diào)節(jié)池，經(jīng)泥漿泵加壓送脫水機(jī)脫水，泥餅考慮汽車運(yùn)走。脫水機(jī)的濾液用集水坑收集，然后用濾液返送泵加壓送斜板沉淀器處理。

為防止設(shè)備、管道的結(jié)垢和腐蝕（即防止氧化鐵二氧化硅、氫氧化鋅結(jié)合生成水垢）需要向系統(tǒng)的循環(huán)水投加水質(zhì)穩(wěn)定劑，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。同時(shí)用藥劑時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)pH值。濁環(huán)水系統(tǒng)加藥量是根據(jù)環(huán)水系統(tǒng)中電導(dǎo)率、硬度、氧化還原電位數(shù)據(jù)來確定投放藥量的。因此，供水廠加藥多少，對(duì)我廠來源水管道結(jié)垢起至關(guān)重要的作用。建議公司通過與供藥廠家簽訂技術(shù)保證協(xié)議，嚴(yán)格管理控制加藥量。

在整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行過程中，由于冷卻塔飛濺、蒸發(fā)以及系統(tǒng)排污，造成系統(tǒng)的水量減少，需要定期向系統(tǒng)補(bǔ)水、定期向系統(tǒng)外排污，使水質(zhì)保持穩(wěn)定。

煤氣清洗采用比肖夫法。水處理工藝流程示意如圖1。

煤氣清洗循環(huán)水水質(zhì)設(shè)計(jì)要求：

懸浮物≤100 mg/L

總硬度（CaCO3）：1000 mg/L

pH值：7.5～8.5

我廠對(duì)這些水質(zhì)要求均無檢測(cè)的化驗(yàn)儀器和相關(guān)數(shù)據(jù)。我廠要求安裝些檢測(cè)和化驗(yàn)設(shè)備，以檢測(cè)來源水是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

供水廠負(fù)責(zé)供洗滌塔環(huán)水水質(zhì)達(dá)不到工藝要求的標(biāo)準(zhǔn)，水中懸浮物較多，同時(shí)給水中含塵量較大，非常渾濁，嚴(yán)重影響高爐煤氣凈化質(zhì)量，給水管道及噴淋水嘴經(jīng)常結(jié)垢和堵塞，達(dá)不到煤氣清洗效果，造成大量積塵沉積。水管道大量結(jié)垢，既影響水量供應(yīng)，又影響水計(jì)量表失真，造成了水系統(tǒng)惡性循環(huán)。這些都與供水廠水處理工序有關(guān)（加藥是否合理、是否及時(shí)補(bǔ)充新水、是否及時(shí)排污等）。

由于我廠對(duì)水質(zhì)要求均無檢測(cè)和化驗(yàn)儀器，只能從直觀看出供水來水水質(zhì)較差，與回水的渾濁度相差不多，由此可見，供水水質(zhì)問題也是煤氣的清洗除塵效果不好的癥結(jié)所在，因此供水方面應(yīng)加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)及處理，要及時(shí)按質(zhì)按量投放藥物（水質(zhì)穩(wěn)定劑）、以進(jìn)一步降低設(shè)備、管道的結(jié)垢和腐蝕程度，并適當(dāng)補(bǔ)充部分新水，保證煤氣清洗給水水質(zhì)滿足工藝要求。

2 水垢的形成與研究

水垢的主要成分中含有鈣鹽和鎂鹽。它是水中溶解的鈣離子（Ca2+）和鎂離子（Mg2+），與某些酸根離子形成的不溶于水的化合物或混合物。水垢的組成成分比較復(fù)雜，通常不是一種單一的化合物。

最常見的水垢有：碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鎂（Mg-CO3）、硫酸鈣(CaSO4)、硫酸鋇(BaSO4)、二氧化硅(SiO2)、鐵（Fe2O3和Fe3O4）。

本鋼濁環(huán)水回水管結(jié)垢的內(nèi)在因素是回水的高pH值，高堿度和高Ca2+濃度，外在原因是回水在循環(huán)過程中吸收了空氣中的CO2，引起CaCO3沉淀，回水管結(jié)垢呈現(xiàn)沿程結(jié)垢特性。

一般用pH、硬度和堿度的變化來判斷除灰系統(tǒng)中結(jié)垢傾向。

除灰管道內(nèi)的灰垢，是一種呈灰白色，有如頁巖形狀質(zhì)地堅(jiān)硬的物質(zhì)。其化學(xué)成分與灰渣的化學(xué)成分是不同的，如灰渣的主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO的含量只有2.0%～3.0%；而灰垢的CaO含量卻高達(dá)50%左右，SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量只在2%左右，因此除灰管道內(nèi)的結(jié)垢不是一種簡(jiǎn)單的物理沉淀現(xiàn)象，而是一種化學(xué)反應(yīng)生成的結(jié)晶物，其主要成分是CaCO3。

水管結(jié)垢的不良影響有：

（1）對(duì)高爐的影響

環(huán)縫洗滌塔給水量減少，會(huì)導(dǎo)致煤氣除塵效果大大降低，環(huán)縫內(nèi)錐極易被含塵量較大的煤氣沖刷泄漏，如果沖刷嚴(yán)重，環(huán)縫系統(tǒng)將失去對(duì)高爐頂壓的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)能力，最終將導(dǎo)致高爐休風(fēng)。此外，來源水水質(zhì)的下降、懸浮物的增加、水量的減少，導(dǎo)致沖洗能力大大降低，使得塔內(nèi)懸浮物形成灰塊時(shí)，洗滌塔無法將灰塊沖走，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，慢慢變多，將造成洗滌塔錐體、環(huán)縫、排水管道系統(tǒng)堵塞，進(jìn)而有導(dǎo)致高爐休風(fēng)的隱患。

（2）對(duì)TRT系統(tǒng)的影響

環(huán)縫洗滌塔給水量少，直接影響煤氣的冷卻效果，TRT入口煤氣溫度要求≤55℃，而由于給水量少，TRT入口煤氣溫度時(shí)常高于70℃，影響TRT設(shè)備的運(yùn)行壽命。同時(shí)，由于煤氣含塵量大，使得TRT靜葉積灰嚴(yán)重將導(dǎo)致TRT停產(chǎn)檢修。

（3）對(duì)其他使用煤氣燃料的用戶的影響

由于洗滌塔給水量少，煤氣的冷卻效果較差，煤氣溫度較高，含濕量增大，從而導(dǎo)致煤氣燃燒不完全，發(fā)熱量大大降低，同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行還將導(dǎo)致煤氣用戶的火嘴堵塞而影響用戶正常生產(chǎn)。

3 采取措施

（1）進(jìn)一步完善工業(yè)水計(jì)量?jī)x表。在保證工業(yè)循環(huán)水管道結(jié)垢的情況下，仍能保證工業(yè)水計(jì)量?jī)x表準(zhǔn)確運(yùn)行，以便真實(shí)判斷來源水量大小，保證煤氣洗滌塔安全生產(chǎn)。

（2）在煤氣洗滌塔前后安裝在線煤氣含塵量測(cè)定儀。前部以隨時(shí)監(jiān)測(cè)煉鐵廠煤氣重力除塵器打灰情況，保證或減輕供水廠對(duì)濁環(huán)水的水處理能力。后部檢測(cè)煤氣含塵量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是否滿足后部工序生產(chǎn)要求。

（3）需要在來源工業(yè)循環(huán)水管道上增設(shè)除垢裝置（如：斯百特電子除垢儀），這種除垢儀是一種采用物理方法進(jìn)行水處理的專用儀器，它能在保持原有水化學(xué)成分的基礎(chǔ)上，通過改變水分子的物理結(jié)構(gòu)，達(dá)到防垢、除垢的效果。

Feasibility Analysis of Descaling and Antiscale of Blast furnace Gas Circulating Water

GUO Chunyuan
(Gas Plant,Plate Co.,Ltd.,Benxi Iron&Steel(Group)Co.,Ltd.,Benxi,Liaoning 117000,China)

In the light of water quality investigation state of washing tower circulating water of blast furnace gas of Benxi Steel’s gas plant,the causes of scaling of circulating water pipeline and harm of scaling are analyzed in detail.The specific measures for descaling and antiscale of circulating water pipeline are worked out.

washing tower of blast furnace gas;circulating water;descaling and antiscale;feasibility analysis

X757

B

1006-6764(2013)07-0025-03

2013-01-14

郭春源（1959-），男，畢業(yè)于本溪鋼鐵學(xué)院工程管理專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事能源管理工作。