申金濤

（山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東濟(jì)南250101）

供排水

1260 m3高爐轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法渣處理工藝改進(jìn)措施

申金濤

（山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東濟(jì)南250101）

舞鋼1260 m3高爐采用轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法渣處理工藝，該系統(tǒng)自投產(chǎn)以來(lái)，出現(xiàn)返渣管道堵管、轉(zhuǎn)鼓分配器堵塞、?；z修口溢渣、熱水池底部積渣、溢流管大量渣水外排等一系列問(wèn)題，嚴(yán)重影響了高爐正常生產(chǎn)。作為設(shè)計(jì)者和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試者，歸納總結(jié)了該系統(tǒng)的改進(jìn)措施及改進(jìn)效果。

高爐；轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法；渣處理；改進(jìn)措施

1 前言

舞鋼1260 m3高爐采用轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法渣處理工藝，系統(tǒng)設(shè)轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“轉(zhuǎn)鼓”）1套，粒化塔2座以及附屬設(shè)施1套，主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

（1）高爐有效容積：1260 m3；

（2）日均鐵水產(chǎn)量：3050 t；

（3）渣鐵比：350 kg/t；

（4）平均渣量：4 t/min；

（5）峰值渣量（1min）：10 t/min；

（6）沖渣水量：2200 m3/h；

（7）出鐵出渣時(shí)間：30～45 min。

高爐熔融火渣通過(guò)?；^水淬成水渣后，經(jīng)返渣管道將渣水混合物重力自流送至轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行脫水，濾出的渣通過(guò)皮帶機(jī)輸送至渣倉(cāng)貯存，由汽車(chē)外運(yùn)。過(guò)濾水經(jīng)熱水池貯存，由沖渣泵加壓供至?；^，循環(huán)使用。為保證脫水效果，轉(zhuǎn)鼓設(shè)有高壓水沖洗及壓縮空氣沖洗系統(tǒng)。具體工藝流程詳見(jiàn)圖1。

系統(tǒng)自從投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，先后出現(xiàn)返渣管道堵管、轉(zhuǎn)鼓分配器堵塞、粒化塔檢修口溢渣、熱水池底部積渣、溢流管大量渣水外排等一系列問(wèn)題，嚴(yán)重影響了高爐的正常生產(chǎn)，以下將根據(jù)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題并結(jié)合整改方案進(jìn)行逐項(xiàng)分析。

2 返渣管道堵塞

系統(tǒng)設(shè)1根DN500的返渣管道將2座?；ń惶媸褂茫┑脑旌衔镒粤鬏斔椭赁D(zhuǎn)鼓，其中遠(yuǎn)端?；隹诰噢D(zhuǎn)鼓分配器進(jìn)口的管長(zhǎng)為43.71 m，垂直高差為2.04 m，近端?；噢D(zhuǎn)鼓分配器的管長(zhǎng)為8.54 m，垂直高差為1.99 m。

高爐達(dá)產(chǎn)后，遠(yuǎn)端粒化塔返渣管道在峰值渣量時(shí)出現(xiàn)多次堵塞，造成整個(gè)渣處理系統(tǒng)癱瘓，只能排干渣才能保證高爐正常生產(chǎn)。生產(chǎn)無(wú)水渣效益，且疏通返渣管道，耗費(fèi)大量人力物力，這給高爐安全穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)巨大壓力。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的計(jì)算及分析，返渣管道堵塞的主要原因如下：

圖1 轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法沖渣系統(tǒng)流程圖

（1）沖渣水量偏高，設(shè)計(jì)水量為2200 m3/h，實(shí)際運(yùn)行水量為2600 m3/h；

（2）?；隹谥赁D(zhuǎn)鼓分配器的垂直高差無(wú)法提供足夠的勢(shì)能。

當(dāng)沖渣水量為2600 m3/h且達(dá)到峰值渣量10 t/ min時(shí)，遠(yuǎn)端?；墓艿浪ζ陆禐?.54 m，局部阻損為2.16 m，返渣系統(tǒng)的總水頭損失為5.70 m，而場(chǎng)地條件僅能提供3.44 m（含1.40 m?；唬┧^，因此返渣管道在峰值渣量時(shí)堵塞是必然的。

將沖渣水量降至2000 m3/h時(shí)，遠(yuǎn)端粒化塔的管道水力坡降為2.21 m，局部阻損為1.21 m，返渣系統(tǒng)的總水頭損失3.42 m，場(chǎng)地條件完全可提供足夠的勢(shì)能，適應(yīng)峰值渣量對(duì)返渣管道的沖擊。

此外，在返渣管道上每隔6.0 m設(shè)1個(gè)DN50高壓水管（0.5 MPa），起到?jīng)_洗助推作用。

根據(jù)近期運(yùn)行記錄，降低沖渣水量和加設(shè)助推措施，有效解決遠(yuǎn)端返渣管道的堵塞現(xiàn)象。

3 轉(zhuǎn)鼓分配器堵塞

由于撇渣器運(yùn)行不佳和渣溝維護(hù)不當(dāng)，渣處理系統(tǒng)不可避免的出現(xiàn)大渣塊，轉(zhuǎn)鼓分配器末端有時(shí)被水渣淤堵，清理物中發(fā)現(xiàn)許多大渣塊及烘烤鐵溝殘留的木頭。

為了防止因分配器堵塞影響渣處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在?；囊淮我缌餮呒釉O(shè)格柵濾網(wǎng)，濾網(wǎng)規(guī)格：100×100mm，大渣塊均被截留于粒化塔底部，由操作人員定期清理。

4 ?；z修孔溢渣

峰值渣量出現(xiàn)時(shí)，沖渣水溫度急劇升高，最高水溫可達(dá)95℃，渣水混合物產(chǎn)生大量蒸汽，熱氣流在無(wú)法有效排出的情況下，向返渣管道最高處聚集，導(dǎo)致返渣管道內(nèi)的介質(zhì)形成湍流。

當(dāng)氣流達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，渣水混合物發(fā)生泡騰，形成較強(qiáng)的沖擊力，將?；z修孔蓋板掀翻，不時(shí)有渣水混合物溢出，危及操作人員的人身安全，溢流的渣水混合物也污染了場(chǎng)地環(huán)境。

在每座?；南铝峡谔幖釉O(shè)1根DN100的鋼管，經(jīng)一段2.0 m的垂直高度，引至?；熗矁?nèi)，返渣管道可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排氣，避免了粒化塔檢修孔溢渣現(xiàn)象。

5 熱水池底部積渣

熔融渣經(jīng)水淬后，形成水渣顆粒粒徑2 mm以上的為20%～40%，1 mm以上的為50%，詳見(jiàn)表1[1]。

表1 水渣粒徑組成一覽表

轉(zhuǎn)鼓濾網(wǎng)的最小孔徑規(guī)格為1.0×0.6mm，約98%的水渣經(jīng)濾網(wǎng)過(guò)濾，仍有約2%～3%的細(xì)小顆粒，超出濾網(wǎng)的過(guò)濾精度，沉積于熱水池池底。熱水池底部的沉積水渣對(duì)渣處理系統(tǒng)正常運(yùn)行有著較大的影響：

（1）惡化了沖渣水的水質(zhì)，含渣量高達(dá)5%（重量濃度），沖渣水泵的過(guò)流部件、沖渣管道、閥門(mén)磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重影響沖渣供水系統(tǒng)的使用壽命；

（2）經(jīng)常造成?；^堵塞，每隔15～20 d需對(duì)?；^進(jìn)行清理，增加了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，?；^堵塞使沖渣水系統(tǒng)阻損增大，電耗升高，造成浪費(fèi)；

（3）沉積水渣在高溫環(huán)境下易發(fā)生板結(jié)，為水泵安全運(yùn)行留下隱患；

（4）備用泵出口管路淤積嚴(yán)重，有時(shí)無(wú)法自動(dòng)投入運(yùn)行。

通過(guò)適當(dāng)降低沖渣水量和供水壓力來(lái)提高水渣的粒徑，或者通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)鼓濾網(wǎng)的精度，可緩解熱水池底部的積渣，但是要從根本上解決，目前尚未找到更佳方案。

6 溢流管大量渣水外排

轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾法渣處理工藝對(duì)?；挥兄鴩?yán)格的控制，主要為防止火渣灼燒?；刂扑?，必將導(dǎo)致出渣后期粒化塔水位大幅升高，隨著渣量升高，泡沫狀渣水混合物由溢流管排出越多。

大量的渣水混合物直接排至廠區(qū)排水系統(tǒng)，不但造成水資源的浪費(fèi)，也增加了廠區(qū)污水處理設(shè)施的負(fù)擔(dān)，現(xiàn)場(chǎng)采取以下措施合理控制了溢流管渣水大量外排的現(xiàn)象：

（1）二次溢流堰加設(shè)細(xì)濾網(wǎng)，濾網(wǎng)規(guī)格：8×8mm，防止水渣通過(guò)溢流管排出；

（2）設(shè)置回收水池，將收集的溢流水經(jīng)回收泵供至渣處理轉(zhuǎn)鼓分配器前端進(jìn)行脫水。

7 優(yōu)化措施及建議

7.1 合理控制沖渣水量及壓力

渣鐵流速與鐵口直徑、鐵口深度、炮泥強(qiáng)度（耐磨蝕與耐熔蝕的能力）、出鐵口內(nèi)徑粗糙度、爐缸鐵水和熔渣層水平面的厚度、爐內(nèi)的煤氣壓力等因素有關(guān)，其中鐵口直徑影響很大[2]。渣鐵平均流速直接決定沖渣水量大小。

在一定范圍內(nèi)，沖渣水量越大，水渣玻璃化率越高，但是投資和運(yùn)行費(fèi)用會(huì)增加。水渣比宜控制在6～8之間，結(jié)合本項(xiàng)目的平均時(shí)渣量，合理的沖渣水量應(yīng)為1440～1920 m3/h。

沖渣水壓力越高，水渣粒度越細(xì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)水壓大于0.30 MPa時(shí)，易產(chǎn)生絲渣，當(dāng)水壓低于0.15 MPa時(shí)，易引發(fā)下渣打炮現(xiàn)象，從多個(gè)高爐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)看，合理的沖渣水壓應(yīng)為0.18～0.22 MPa。

7.2 優(yōu)化粒化塔配置

為保證渣處理系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，粒化塔自身配置尚需做相關(guān)改進(jìn)：

（1）一次溢流堰加設(shè)格柵濾網(wǎng)，避免轉(zhuǎn)鼓分配器堵塞；

（2）二次溢流堰加設(shè)格柵濾網(wǎng)，減輕溢流水處理設(shè)施的運(yùn)行負(fù)擔(dān)；

（3）出料口加設(shè)自動(dòng)排氣裝置，保障返渣管道順暢運(yùn)行。

7.3 合理控制返渣管道的流速

返渣管道的流速應(yīng)高于臨界流速，才能使?jié){體流動(dòng)保持穩(wěn)定并避免管底發(fā)生推移質(zhì)的不均衡磨蝕。影響臨界流速的因素包括固體密度、粒徑、漿體濃度、溫度以及管徑大小等。而返渣管道的漿體濃度、粒徑和溫度極不穩(wěn)定，受渣流量的影響，波動(dòng)值非常大。

根據(jù)B.C.克諾羅茲公式[3]：

Vc=0.85（0.35+1.36P1/3D2/3）茁

式中：

Vc——臨界流速，m/s；

P——質(zhì)量稠度；

D——臨界管徑，m；

茁——密度修正系數(shù)；

當(dāng)重量濃度為23.07%時(shí)，計(jì)算臨界流速為2.31 m/s。而大多數(shù)高爐將臨界流速控制在4.0 m/s以上。

為保證管道不產(chǎn)生淤積堵塞，又不使流速過(guò)高加快對(duì)管道及管件的磨損，合理控制返渣管道的流速至關(guān)重要，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，當(dāng)返渣管道流速降至3.20 m/s時(shí)，返渣系統(tǒng)輸送能力并未受到影響。

7.4 優(yōu)化工藝使用條件

優(yōu)化渣處理工藝使用條件，可改善現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境，降低操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，主要有以下措施：

（1）提供穩(wěn)定可靠的壓縮空氣氣源，改善轉(zhuǎn)鼓沖洗水水質(zhì)

轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾器采用壓縮空氣和高壓水聯(lián)合沖洗，穩(wěn)定可靠的壓縮空氣氣源和良好的沖洗水質(zhì)可提高沖洗效果，提高轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾精度，降低濾后水渣的含水率。

設(shè)置壓縮空氣儲(chǔ)罐，可解決公輔管網(wǎng)壓縮空氣氣量及氣壓波動(dòng)較大地影響，而在高壓水沖洗管路上加設(shè)自清洗過(guò)濾器可改善沖洗水的水質(zhì)，防止噴頭堵塞。

（2）工業(yè)電視監(jiān)控出渣過(guò)程

傳統(tǒng)高爐出渣設(shè)專(zhuān)人利用調(diào)度電話或?qū)χv機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)度，不但占用了人力資源，而且經(jīng)常由于調(diào)度不及時(shí)，沖渣水泵在出渣結(jié)束后繼續(xù)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，造成浪費(fèi)；更有甚者，會(huì)出現(xiàn)因調(diào)度失誤造成?；苯舆M(jìn)火渣。

在渣溝上方加設(shè)工業(yè)電視，接到調(diào)度指令后，直接切入監(jiān)控畫(huà)面，對(duì)高爐出渣進(jìn)行全程監(jiān)控，徹底解決因調(diào)度失誤造成的安全隱患，同時(shí)也合理降低了系統(tǒng)能耗。

（3）加設(shè)皮帶除渣設(shè)施濾后水渣含水率較高時(shí)，會(huì)發(fā)生輸渣皮帶嚴(yán)重粘渣現(xiàn)象。當(dāng)輸渣皮帶由渣倉(cāng)返回和傳動(dòng)輥、支承輥接觸時(shí)，大量水渣脫落，不但污染場(chǎng)地環(huán)境，還給操作人員增加大量勞動(dòng)強(qiáng)度。

在渣倉(cāng)皮帶末端加設(shè)一排高壓水噴頭，對(duì)粘連水渣進(jìn)行沖洗，可有效改善皮帶掉渣現(xiàn)象。

8 結(jié)論

合理控制沖渣水量、水壓，完善工藝設(shè)備配置，優(yōu)化工藝使用條件，可保證高爐沖渣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)真正意義的節(jié)能降耗。

[1]王芴曹.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)［M］.冶金工業(yè)出版社.2002.401.

[2]周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社. 2008.584.

[3]中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì).尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范［M］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版.2013.97.

Improvement Measures for INBA Slag Treatment Process of 1260 m3Blast Furnace

Shen Jintao
(The Provincial Metallurgical Engineering Co.,Ltd.of Shandong,Jinan Shandong 250101,China)

The 1260 m3blast furnace of Wuyang Steel adopted INBA slag treatment process,which had suffered series of problems since commissioning,such as pipe blockage by slag return,blockage of drum distributor,slag overflow at the maintenance port of granulation tower,slag accumulation on the bottom of hot water pond and large quantity of slag water discharge from the overflow pipe,seriously affecting normal production of the blast furnace. As the designer and site commissioning engineer,the author summarized improvement measures and implementation results of the system.

blast furnace;INBA;slag treatment;improvement measures

TF756+.2

B

1006-6764（2014）09-0053-04

2014-5-19

申金濤(1979-),男，大學(xué)本科學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事給水排水工程設(shè)計(jì)工作。