湛江鋼鐵煉鋼循環水處理站設計

周其其

（寶鋼工程技術集團有限公司，上海 201900）

1 概述

湛江鋼鐵是新建的1000 萬t 級鋼鐵基地，煉鋼工程是湛江鋼鐵工程核心環節，是生產鏈承上啟下、確保湛江鋼鐵聯合企業穩定順行的環節，更是最終產品內在質量的決定性環節。煉鋼循環水處理站是保障煉鋼正常生產的重要輔助設施。以下就煉鋼循環水處理站設計方法及相關技術進行探討。

2 水處理站簡介

湛江煉鋼工程包括鐵水預處理中心、轉爐系統、精煉設施、渣處理及配套工程等。煉鋼車間生產規模為年產892.8×104t鋼水。主體設備包括：

北區：鐵水預處理、2 座350 t 轉爐、2 套精煉設施（1套單工位RH、1座雙工位LF）；

南區：1 座350 t 轉爐（預留1 座）、3 套精煉設施（2套LATS、1套單工位RH）。

本設計為煉鋼配套公輔給排水及水處理設施，水處理設施還包括2150 連鑄和2300(預留1650）連鑄凈循環水及閉路純水循環水系統。

整個循環水處理站考慮緊鄰工藝，按南區、北區集中布置，包括循環水處理站、沉淀池、脫水機房、加藥間及電氣室等。

3 處理水量及水質

整個循環水處理站分為煉鋼LF閉路循環水、煉鋼凈循環水、連鑄閉路循環水、連鑄凈循環水、RH濁循環水、OG 濁循環水以及污泥處理系統、加藥系統等。具體水量見表1。循環水系統供水水質要求見表2。

表1 循環水處理水量 m3/h

表2 循環水水質表

4 水處理工藝流程

4.1 煉鋼連鑄凈循環水處理系統

凈循環系統主要供給煉鋼轉爐氧槍、副槍，轉爐爐口、托圈、耳軸水冷；轉爐洗滌塔水冷夾套、板式換熱器及RH 機械設備等；板坯連鑄設備間接冷卻、板式換熱器、火焰清理冷卻器、液壓站、空調，煉鋼設備及空壓站等用戶。

根據用戶對水壓及供水制度的要求，由各泵組分別將水加壓送用戶使用，水在使用過程中僅溫度升高，未受其它污染，回水直接利用余壓上冷卻塔冷卻，冷卻后的水再用泵加壓供用戶循環使用。煉鋼設施設置獨立的循環水池及冷卻塔，連鑄設施設置獨立的循環水池及冷卻塔。基本流程：冷水池→循環供水泵→自清洗過濾器→供水至設備→回水至冷卻塔。

為保證凈循環的供水水質，在冷水池中取出一部分水（約為總循環量的5%）由旁濾泵提升至旁濾過濾器進行過濾后再回到冷水池中。凈環旁濾裝置采用KEPD全自動過濾器。

為防止系統結垢及藻類繁殖，在凈循環冷水池中投加阻垢劑及殺菌滅藻劑。

旁濾的反沖洗排污水和自清洗過濾器的反洗排水均排至廢水池，然后經廢水泵提升后排至OG濁循環水處理分配槽作為補充水。

4.2 煉鋼連鑄純水閉路循環系統

純水主要用戶為LF設備及連鑄結晶器，經用戶使用后的純水僅溫度升高，未受其它污染，回水利用余壓經板式換熱器冷卻后，再用泵組加壓送用戶循環使用。LF 設施和連鑄結晶器分別設置獨立的板式換熱器及循環泵組。基本流程：用戶→自清洗過濾器→板式換熱器→純水循環供水泵→供水至設備。

在整個系統的正常運行過程中，系統由于泄漏等損失，造成系統的水量減少，需要不定時的向系統補充純水。由系統設置的補水泵將純水池的水加壓送入循環水管網膨脹罐。

純水池水位自動(也可手動)進行補水，補充水由全廠純水管網供給。

4.3 濁循環系統

煉鋼濁循環系統包括RH 濁循環水系統、轉爐煙氣除塵OG 濁循環水系統以及泥漿處理系統。其中：

1)RH濁循環水系統

RH 濁循環水用戶為RH 蒸汽噴射泵。RH 蒸汽噴射為間斷性運行，在運行周期內尾氣的含塵量及溫度是變化的，由此造成真空泵蒸汽冷凝器循環水排水的SS和溫度呈周期性變化。

單套RH 裝置共需濁循環水量2212 m3/h，給水SS≤100 mg/L，回水SS 最大增加80 mg/L，冷卻水供水溫度34 ℃，最大溫升15 ℃。

RH 冷凝器壓力回流入調節池調溫調質，投加藥劑后進入鋼結構斜板沉淀器混凝沉淀，經冷卻塔冷卻后的水進入冷水池，最后用泵加壓送設備循環使用。

斜板沉淀器底部設螺旋輸送機及電動排泥泵，經泥漿調節池均質后送OG 輻流式沉淀池分配槽處理。

本系統根據循環水的電導率進行人工排污，排污水進入全廠廢水管網。

2)轉爐OG濁循環水系統

循環水量為1000 m3/h·轉爐，3 座轉爐，共計3000 m3/h。供水溫度≤40 ℃，SS≤100 mg/L；最大回水溫度約57 ℃，SS值5000～20000 mg/L。水處理站分北區、南區布置。

OG 除塵濁循環處理系統主要包括高架排水溜槽、粗顆粒分離器、分配槽、輻流式沉淀池、冷水池、熱水池、循環泵房等。

OG 除塵廢水經高架排水溜槽自流進入粗顆粒分離器，去除大顆粒(大于60 μm)的懸浮物后,流經分配槽進入輻流式沉淀池；在分配槽前加入高分子助凝劑，以實現懸浮物的凝聚沉淀；沉淀后的溢流水經流槽流入熱水池，由熱水泵提升送至冷卻塔后，再經冷水泵加壓送至除塵用戶循環使用。

循環系統水量損耗主要為在洗滌塔隨煙氣蒸發、循環水降溫蒸發、隨污泥帶走和系統漏損等。損耗的水部分由水封排水及RH 泥漿水補充，其余由全廠生產、工業水系統補充。

由于OG 循環水pH 高、堿度高，與其它廢水混合后易結垢堵塞管道，南北區各設置緩沖池2座，每座300 m3，用于收集定修及年修產生的溢流水和清池水。緩沖池內水優先回補OG 系統，多余水量經pH調整后排入全廠廢水專用OG廢水收集管。

4.4 污泥處理系統

本系統主要處理凈環過濾器反洗廢水，RH 濁循環泥漿及OG 除塵泥漿水。過濾器反洗水及RH泥漿水均在OG 分配槽內混合，OG 除塵水每座濃縮池下設地下污泥泵房，內設污泥泵，將濃縮池排泥提升送至污泥脫水間貯泥槽（槽內設有攪拌器），由污泥進料泵提升送至脫水機脫水，濾液回至濾液貯存池，由泵返送至濃縮池分配槽前排水渠。

北區OG 污泥日產干重約318 t，設置5臺OG 板框壓濾機，該板框機單臺處理干污泥能力6 t/h，可以滿足要求。

南區OG 污泥日產干重約159 t，選用板框壓濾機3臺（預留2臺位置），單臺處理干污泥能力5 t/h。

污泥脫水后含水率≤38%，由全廠統一考慮汽運及回收處理。

4.5 加藥系統

1)凈循環水處理系統加藥

為了保證凈循環水系統的穩定運行，防止設備及管道的腐蝕、結垢，凈循環系統設置了防腐阻垢劑加藥裝置。加藥裝置風別設置在南、北區凈循環加藥泵房內。

2)純水閉路系統加藥

為確保純水閉路系統循環冷卻水系統的穩定運行，防止設備及管道的腐蝕，系統設置了緩蝕劑和殺菌劑加藥裝置，加藥裝置風別設置在南、北區凈循環加藥泵房內。

3)濁循環系統加藥

在濁循環水處理系統中共用到6 種藥劑，分別為絮凝劑、混凝劑、純堿、分散劑、阻垢劑和硫酸。其中絮凝劑投加至RH 反應槽；混凝劑分別投加至RH 反應槽和OG 進水流槽；混凝劑用于去除RH 和OG 濁循環水系統中的懸浮物形成污泥沉淀。純堿藥劑用于降低OG 濁循環水中的硬度，調節輻流式沉淀池內PH 值，增強沉淀效果；分散劑和阻垢劑用于防止OG 濁循環水在高硬度高堿度水質條件下管道結垢；硫酸用于調節OG 濁環水供水pH 值。上述各套加藥裝置均布置在濁循環水處理集中加藥間內。

5 水處理控制

5.1 水處理操作

水處理操作有操作地點選擇和操作方式選擇兩種選擇方式。

按操作地點可區分為“機旁操作”和“遠程操作”兩種模式,設備機旁箱上操作設為“機旁操作”；水處理操作室或轉爐操作室或精煉操作室控制系統上操作設為“遠程操作”。

按操作方式可區分為“機旁手動”、“CRT 手動”和“自動”三種模式。在機旁箱上手動操作設為“機旁手動”；在水處理操作室或轉爐操作室或精煉操作室手動操作設為“CRT 手動”；在水處理操作室或轉爐操作室或精煉操作室自動控制設為“自動”。操作方式的優先級為：機旁手動 ＞CRT 手動＞自動。

5.2 主要設備功能

1)冷卻塔

冷卻塔配套恒速風機。風機按操作指令運行。機旁手動和水處理操作室集中自動/手動。當風機振動而使振動開關動作時，風機停止運行并報警,報警信號送CRT 畫面上顯示。風機的振動、油溫、自動預警、運行、故障、停機等信號，均送水處理操作室CRT 上顯示。風機電機電流信號送CRT 畫面顯示。

2)循環供水泵

學習最終是學以致用，良好的學習知識方式是離不開社會環境下的實踐環節的。加強社會相關實踐活動的教學將是改善教學方式的好方法。

當工作泵故障時備用泵自動投入工作，備用泵可任意選擇。工備切換時，需待備用泵投入后工作泵方可停機，切換完后自動進入手動模式，由人工選擇進入自動模式。水泵與水池水位聯鎖（低液位報警但不自動停泵），在水池啟泵水位以上時允許開泵。開泵應以操作指令。泵組出水總管設置流量檢測、壓力檢測、溫度檢測，信號送CRT 畫面顯示。高壓10 kV 電機的定子溫度、軸承溫度檢測信號和高溫報警信號送CRT畫面顯示。

3)水泵出水管電動閥

電動蝶閥為就地操作及水處理操作室集中手動或自動操作；集中手動為操作員用鼠標操作，集中自動時閥門的開關與水泵聯鎖。泵后電動閥門的啟閉與對應水泵的啟動信號聯鎖。P101 水泵開啟，3 s 后電動閥門打開；水泵需要關閉時，在電動閥門關閉動作3 s 后關泵（泵啟動后閥門動作時間間隔需現場可調）。

4)補水電動閥和強制排污電動閥

補水管電動閥的開、閉由該水池的水位自動控制，當煉鋼凈環水池水位降到一定水位時，凈循環水池補充水閥自動打開，向凈循環水池補水。當凈循環冷水池的水位升到一定水位時，凈循環水池補充水閥自動關閉。補水閥的運行狀態和故障信號在CRT 畫面上顯示。補水管電動閥在中央和現場均有手動操作功能。并具有點動功能。

強制排污電動閥根據凈循環水池的電導率值現場手動或集中控制；當電導率＞2500 μS/cm 時，閥門開啟，當電導率≤2000 μS/cm時，閥門關閉；

5)水處理設備

5.3 其它

電機的運行故障具有記錄功能。30 kW 容量（含）以上的MCC 柜（數顯表）、操作箱（指針式）上要設置電流表，信號進PLC，在CRT上顯示。

現場報警信號應同時在操作室設有報警信息及顏色變化（分重、中、輕報警）等。

液位、溫度、壓力、流量等設定值可調。

能環部管理設備集中控制在水處理操作室，部分信號送轉爐操作室或精煉操作室進行監視；煉鋼廠管理設備通過轉爐子站將信號送轉爐操作室，通過精煉子站將信號精煉操作室，部分信號返送水處理操作室進行監視。

連鑄單元送煉鋼水處理信號有：連鑄準備、澆注中、澆注結束信號，采用硬接線方式。

EMS 在煉鋼北區綜合樓設置信號交接柜，水處理的相關信號通過以太網通訊方式到轉爐共用PLC后再進入EMS信號交接柜。

電導率計信號進水處理PLC，信號傳送到轉爐共用PLC。

煉鋼（凈循環、RH、OG供水）送水泵后出口的水溫檢測信號送轉爐PLC，通過通訊返送水處理PLC。

6 小結

湛江鋼鐵煉鋼循環水處理站為大型綜合水處理站，處理水量大、系統復雜、設備眾多、控制功能要求高，該水站的設計方法對于大型鋼鐵企業循環水處理站的設計具有很好的借鑒作用。