鞍鋼高爐沖渣水溢流問題的分析與控制

孟凡雙，田葉軍，姜偉，孫成國，朱紅東，葉楠

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021）

鞍鋼高爐沖渣水溢流問題的分析與控制

孟凡雙，田葉軍，姜偉，孫成國，朱紅東，葉楠

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021）

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠高爐沖渣工藝多樣、復雜，針對不同的高爐沖渣工藝特點，分析了影響高爐沖渣水溢流的問題，提出了改進措施，實現了高爐沖渣水內部動態平衡，逐步實現高爐沖渣水的零排放。

高爐；沖渣水；溢流；零排放

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠共有8座高爐，4座2580 m3高爐和4座3200 m3大型高爐，1號、2號、3號和4號高爐沖渣工藝為冷茵芭工藝；10號高爐沖渣工藝為熱茵芭工藝；7號高爐和11號高爐沖渣工藝為輪法工藝，7號、11號高爐輪法工藝仍保留原有的渣池系統，工藝落后，設備缺陷比較多，嚴重影響沖渣系統水平衡，導致有大量沖渣水溢流（溢流量為1 200～1 500 m3/h），廢水排往鞍山市西大溝，對地下水資源產生污染，同時浪費大量的凈環水。

根據新環保法的要求，必須嚴格控制鞍鋼外排水水量，因此，控制高爐沖渣水溢流尤為重要。通過對鞍鋼高爐沖渣工藝系統分析，找出水系統運行不平衡的原因，并提出解決辦法，逐步實現沖渣水零溢流，達到節能減排的目的。

1　沖渣工藝分析及存在的問題

1.1沖渣工藝分析

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠8座高爐沖渣工藝差別在于脫水器的結構，而其外部管道和設備布局都是相同的，冷茵芭工藝主要原理就是以大量的水為介質對高溫液態熔渣進行水淬處理，粒化后的渣水混合物匯集到集水渣槽，通過水渣槽下部結構進入分配器，再流入轉鼓進行渣水分離，分離后的渣由膠帶輸送機運出，渣水分離后的熱水進入集水槽和熱水池，通過粒化渣回水提升泵送冷卻塔冷卻，冷卻后的水進入冷水池，用泵送沖制箱循環使用。轉鼓、接受塔、熱水池和冷卻塔溢流都進入回收池，回收池的水重新進入沉淀池參加沖渣水循環系統。高爐沖渣冷茵芭工藝流程如圖1所示。

高爐沖渣冷茵芭工藝存在如下缺點：

（1）循環沖制水中含細渣量大，泵體、閥門壽命短，經常卡死、失靈，且磨損嚴重；

（2）管道磨損嚴重，補漏量巨大，檢修時需降水位，檢修時間長，且污染環境；

（3）由于泵體磨損而造成冷卻泵和粒化泵能力不匹配，冷卻塔水位平衡困難，易造成淹泵坑或產生泡渣埋轉鼓；

（4）冷卻塔、熱水池和集水槽大量積渣，清渣難度大。

鞍鋼10號高爐熱茵芭工藝與上述高爐冷茵芭工藝不同之處在于，其沒有冷卻塔和回收池，此高爐沖渣工藝的缺點是，水溫高，熱水池為主要集水池，容積只有300 m3左右，不能及時換熱，粒化水得不到充分冷卻，需要大量補水置換冷卻，導致大量水溢流。高爐熱茵芭工藝流程見圖2。

鞍鋼11號高爐沖渣工藝為輪法工藝，經過粒化輪后的渣水混合物匯集到集水渣槽，通過水渣槽下部結構進入分配器再流入轉鼓進行渣水分離。分離后的渣由膠帶輸送機運出，渣水分離后的熱水進入沉淀池和熱水池，熱水池的水用泵送出循環使用。粒化輪老化，影響渣的粒化效果，渣中含水量大，水量消耗大，粒化泵為工頻，與水量不匹配。鞍鋼11號高爐沖渣工藝流程見圖3所示。

1.2存在問題及分析

1.2.1供水量大于消耗水量

高爐溝頭水、污水、渣倉攪拌水、軸封水、脫水器清洗水等水源在高爐沖渣時，不斷進入沖渣系統，而沖渣消耗的水量為蒸發量和水渣帶走量，其系統來水量大于沖渣過程中水的消耗量，產生溢流。

以一座3200 m3的高爐為例，沖渣每天消耗水量為560 t（日產8 000 t鐵×0.35渣鐵比×蒸汽及渣中含水為0.2 m3/t），而進入沖渣工藝系統的水量有清洗水、軸封水、溝頭水、補水閥門不嚴等，每天大約為2 400 m3左右，每天沖渣系統中將有1 840 m3的剩余水，直接導致沖渣水溢流。

1.2.2設備維護滯后

考慮設備成本原因，一般在設備問題不明顯時，如沖制箱的磨損、水泵葉輪老化、閥門及噴嘴的磨損、變頻器老化等，基本不進行更換，但諸多設備問題集中在一起就會造成較大的溢流。由于泵體磨損而造成冷卻泵和粒化泵能力不匹配，冷卻塔水位平衡困難，易造成淹泵坑或產生泡渣，埋轉鼓。監控儀表、液位由于多種原因經常出現波動、失靈、損壞等現象，造成崗位無法有效監控，產生溢流。

1.2.3崗位操作粗放

為了保證高爐沖渣的連續性，接收塔內進紅渣時，崗位操作始終保持各個部位水池在高水位運行，一有疏忽就會導致沖渣水溢流。在兩場同時出鐵時，如不注重兩場水的平衡，就不能調整水平衡。

2　系統優化及控制

2.1優化工藝流程

2.1.1茵芭系統改造

原有的冷茵芭系統中，所有的溢流口的溢流都進入回收池，回收池的水通過回收泵進入熱水池，這樣導致沖渣水的渣無法脫去，因此把回收池的水改到沖制箱，經過脫水器脫水后再進入循環系統中，減少了沖渣水中含渣量。

定期清渣工作，在高爐定修中，對熱水池和沉淀池進行清理，減少渣在池中的板結。回收泵隨系統啟停，減少沖渣水在回收池中停留時間，防止其在回收池中沉積。高爐沖渣改造后冷茵芭工藝流程圖見圖4所示。

2.1.2鞍鋼10號高爐加裝冷卻塔

鞍鋼10號高爐采用老式熱沖渣工藝，無冷卻設施，由于水溫高只能靠補水來降低水溫，從而使系統水增多，多余水無法重復利用，只能外排，因此增加了冷卻塔，以降低沖渣水溫度，減少外排水量。鞍鋼10號高爐沖渣改造后工藝流程見圖5。

2.1.3改造落后工藝

鞍鋼11號高爐沖渣系統為老工藝，粒化輪老化，影響渣的粒化效果，渣中含水量大，水量消耗大，粒化泵為工頻，水量不匹配。此次改造將原有粒化輪改造為茵芭，粒化泵改為變頻，使水量更加匹配，同時在原有的大池中增加了回收池，使用氣提泵把沉淀的細渣送到轉鼓進行再次脫水，減少沖渣水中的含渣量，從而減少水量消耗和外排水量。鞍鋼11號高爐沖渣改造后的工藝流程見圖6所示。

2.2控制外來水源

首先對高爐溝頭進行改造，中壓凈環水經過溝頭后，回到高爐風口回水槽，此水不進入高爐沖渣水系統。取消不必要的渣倉攪拌水，對軸封水、脫水器清洗水進行控制，在滿足功能的前提下減少其使用量。另外高爐沖渣時開啟清洗水和軸封水，停止沖渣時關閉清洗水和軸封水。關閉各處補水閥門，對關不嚴的閥門要進行更換。

2.3設備隱患治理

集中梳理設備缺項，對影響沖渣水溢流的設備問題，落實責任人和整改時間，按時間接點跟蹤落實，職責分工明確，每項工作都落實到人頭，明確治理時間，使影響溢流的設備隱患能夠及時處理。

2.4外排水監控

2.4.1加裝溢流報警裝置

沖渣水外排主要是通過回收池滿了以后，通過溢流口向外排管道排放，因此，循環利用回收池的廢水，減少補水是減少外排水的首要任務。要求根據各高爐的不同液位加裝水位報警。當水位達到警界值時提示崗位人員及時轉泵，將多余的廢水打到冷卻塔，減少冷卻塔的補水，達到零排放的目的。

2.4.2徹底封堵排放口

為了便于溢流的檢查與控制，對各處回收池的溢流口進行了封堵，這樣就能直接觀察到溢流，從而杜絕因操作造成的外排。由于檢修或設備故障造成的溢流，經過回收泵的外排管道，有組織進行外排，從而使高爐沖渣區域的外排水實現了有序受控。

2.5加強崗位操作管理

根據各高爐現場實際情況，如果補水氣動閥門不嚴，就要求沖渣崗位將手動閥門關閉，不許發生補水閥門長流水現象；如果確實需要補水，就打開手動閥做好相關記錄。在高爐堵炮泥后確認紅渣不再進接收塔后15 min內停車，嚴禁長時間空轉設備增加來水量，如根據趨勢圖發現有長時間不停車現象，就要對所屬班組進行嚴肅考核。針對現場補水水位高的現象，將對各部位的補水自動液位進行修改，確保在有效補水的同時不產生溢流現象。要求各崗位熟記各個蓄水部位的溢流數值，在發生溢流時可以進行手動調節，避免在可以調節的情況下發生溢流現象，作業區將就各崗位對溢流液位的掌握情況進行抽查，如發現對所在崗位溢流液位不清楚的要進行考核。

3　實施效果

通過對高爐沖渣工藝的不斷改進和系統的優化處理，沖渣系統設備穩定運轉率大幅度提升，沖渣水溢流問題得到有效控制。沖渣水排水量由2014年6月份的1 200 m3/h下降到2014年11月份的200 m3/h，5個月共創效益為324萬元，對鞍鋼西大溝減排工作做出了貢獻。

4　結語

（1）鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠高爐沖渣系統，雖然通過小的工藝改造，減少溢流水取得了一定效果，但是，還不能滿足當前節能減排形勢的要求，還需進一步完善。

（2）沖渣設備在渣水混合物中工作，設備磨損和腐蝕比較嚴重，對設備的檢修與維護是沖渣穩定運行的保證，只有穩定運行，才能減少事故狀態下的外排水量。

（3）鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠通過加強對操作崗位的教育培訓和管理，在操作上即保證了生產正常運行，又減少了補水量，達到了節能減排的目的。

（4）鞍鋼高爐沖渣系統通過一段時間的整改，設備穩定運轉率大幅度提高，崗位精細化操作，使沖渣溢流水得到有效的控制，取得了一定的經濟效益和社會效益。

（編輯賀英群）

Analysis on Problem Caused by Slag Flushing Water Resulted in Blast Furnace of Angang and Control of Overflow

Meng Fanshuang，Tian Yejun，Jiang Wei，Shun Chengguo，Zhu Hongdong，Ye Nan
（General Ironmaking Plant of Angang Steel Co.，Ltd.，Anshan 114021，Liaoning，China）

Several kinds of slag flushing processes are being used by blast furnace in General Ironmaking Plant of Angang Steel Co.，Ltd.，indicating that these processes are complicated and varied.So according to different characteristics of these processes，all those problems which can influence the overflow of slag flushing water was analyzed and thus improvement measures were proposed.After these measures are taken the internal dynamic balance for the slag flushing water is achieved so that the zero emission of the slag flushing water can also be gradually achieved.

BF；slag flushing water；overflow；zero emission

TQ522

A

1006-4613（2015）06-0035-05

2015-03-18

孟凡雙，高級工程師，2001年畢業于安徽工業大學熱能工程專業。E-mail：mengfanshuang@126.com