高炉煤气洗涤水结垢问题的控制实践周桂华

高炉煤气洗涤水结垢问题的控制实践周桂华马桂敏摘要:针对唐钢炼铁北区煤气洗涤水系统的结垢问题,对系统进行改造,完善现有工艺;对现场工艺及水质的数据整理和分析,筛选药剂的配方,进行静态、工业动态试验,摸索出适合系统水质情况的药剂配方及投加量,使系统结垢问题得到有效控制。关键词:缓蚀:阻垢:煤气洗涤水1概述高炉煤气洗涤水是炼铁厂生产工艺过程用水中比较重要的废水,是关系到高炉安全和持续生产’的重要环节,其成分取决于炼铁高炉的原料和燃料的成分以及冶炼操作条件。近年来,唐钢炼铁厂北区随着高炉冶炼强度的增加,煤气清洗系统结垢日趋严重,造成系统的主要设备及管道等部位结垢。硬垢造成系统阀门失灵、仪表失效、水泵失常、系统的水泵、管道过水断面减少,过水能力不足、压力降低,无法正常倒运泵组,使该系统经常处于紧急抢修状态,目前煤清浊环水系统结垢问呸己年对高炉的正常生产构成威胁,煤气洗涤水缓蚀阻垢处理迫在眉睫。煤气洗涤水处理系统原设叶雍问.荀炉水冲渣供水的方式来调整系统的浓缩倍数,由于结垢造成供水量严重不足(由原来的360吨/则降土100吨/时),被迫使用生产新水来保生产运行,导致煤清浊环水系统得不到置换、系统离子浓缩的恶性循环,现在每月向外大量置换来维持生产,这样每月多消耗陡河水1。万吨,造成较大浪费。煤气洗涤水系统缓蚀阻垢、改进水处理工艺、降低水处理成本,成为2007年厂重点研究与公关的课题之一。2总体思路通过分析近几年国内外煤气洗涤水处理先进技术研究成果,结合目前唐钢炼铁厂北区煤气洗涤水处理工艺现状,从调整系统水处理药剂配方、工艺改进、运行操作和控制系统浓缩倍数着手,2。。7年初,确定了如下研究方向和改进措施。3技术方案3.1煤气洗涤水系统工艺改进3.1.1现有煤气洗涤水系统设备改造系统增加磁选工序后,磁选后的所有尾泥经1莽中2吐米辐射式沉淀池沉淀后用泵输送到浓缩池浓缩后去带式压滤机脱泥,其上清液与其它沉淀池出水混合在一起自流去煤清泵站,1#中24米处理整个系统的污泥,负荷超出其处理能力,其出水水质较差,导致系统水质恶劣,系统泥垢污堵严重。由于1#中24米的浓缩机为周边传动式,自1989年以来一直运行,中24米浓缩机中心传动部分已严重损坏,随时有停产的可能,一旦停产将对整个工序产生一系列的影响,整个瓦斯泥处理系统处于瘫痪状态。2006年对1#中2续米浓缩杉隧行换型改造即由周边传动改成中心传动机型,中心传动浓缩机增加了自动提耙功能、扭矩跟踪功能、安全销剪断报警功能,能够有效的保护设备。中心传动浓缩机自动化程度较高,易于维护。避免了传统的大修后,集电环经常发生故障、中24米沉淀池负荷重、检修频繁、备件及材料消耗高等问题,降低了系统备件的消耗,同时池深增加,提高了小24米沉淀池处理能力,其上清液水质及系统水质明显改善。煤气洗涤水系统絮凝沉淀下来的泥浆,通过泥浆泵输送到浓缩池,浓缩池浓缩后的泥浆靠自流直接进入Y--D10A带式压滤机进行脱泥。由于调偏装置的轴承润滑不良而进人泥水,导致调偏装置的动作不灵活或不动作,影响带式压滤机的正常运行,系统泥渣不能及时地从系统脱出,系统水质受到影响。压滤机的调偏装置轴承、轴承座每2个月更换一次,同时进行轴的修复;由于带式压滤机调偏装置的不灵活经常导致网带跑偏致使网带每个大约25天更换一次。2。。6年车间组织对YD一10A带式压滤机进行了如下改造:l)传动轴承的轴承座改为对开式的并加装注油嘴。2)调偏位置由压滤机底侧改为后侧。3)改进调偏装置轴承的密封。改造后网带、轴承、等寿命大大延长。.31.2水渣供水系统改造原设计煤清系统通过向水渣补水来满足系统的水量、水质平衡。现有水渣补水系统始建于89年和93年,水源采用煤清循环水,由于系统结垢严重,水渣供水量严重不足(由原来的36。吨,`时降至100吨/时),高炉水渣系统被迫大量使用生产新水来保生产运行,这样导致煤清水系统水量不平衡,大量向外溢流,造成回收废水质量恶化,这不仅增加了回收水处理的难度,也使生产新水的水质受到影响,废水回收量受到限制。为此将水渣供水系统进行改造,利旧场区现有煤气管道支架,向1#高炉、2#高炉水冲渣系统架空铺设ND200钢管,从而恢复水渣补水能力,降低煤清水系统浓缩倍数,减缓结垢,同时节省生产新水用量;系统水量平衡,厂区生产废水水质好转,提高了废水回收量。3.1.3絮凝加药系统改造煤气洗涤水系统所用絮凝沉淀药剂有净水剂、聚丙烯酞胺,净水剂采用自流方式向系统投加,由于药剂投加罐容积较小,药剂不能均匀地加人。利旧软水站废弃的交换器作为储药罐,增加了药罐容积,使药剂均匀投加;对聚丙烯酞胺投加系统增加了溶解罐,使酞胺充分溶解,提高了药效,改善了沉淀池出水水质,为缓蚀阻垢药剂的投加提供良好的水质环境。3.1.4增建缓蚀阻垢药剂投加设施在2#煤清冷却塔西侧,新建水稳加药间,内设加药装置两套,一、二期煤清系统一套,三期一套,溶药罐=v6米3,锥底,每套配两台计量加药泵,加药泵前有过滤器、加药泵隔膜耐腐蚀,加药泵能力Q二26oL/时。加药管道采用玻纤增强聚丙烯塑料管。从新建加药间分别向一、二期煤清系统沉淀池出水总出水口及三期总出水口各引一冬加药管道,供投加缓蚀阻垢药剂。3.2.煤气洗涤水系统水处理药剂的研究与调整3.2.1絮凝沉淀药剂的调整悬浮物的存在,一方面由于易在管道沉积和作为晶核大大加快结垢速度,另一方面悬浮物对药剂有很强吸附作用,大大降低阻垢分散效果,因此悬浮物若控制不好,会严重影响阻垢分散效果,增加处理费用。现有聚铝和聚丙稀酞胺用量和比例做适当调整,从而提高絮凝沉降效果,达到悬浮物控制在150mgL/以下的要求。实际运行发现絮凝药剂质量难控制,出现水质清了,但水处理成本高,药剂消耗大,为此提出了药剂生产商对药剂主要指标进行承包,充分利用社会水处理领域的技术,为我服务。年初开始,对净水剂实行技术质量承包,要求其IA203〕1%0,聚丙烯酞胺实行技术、费用总承包,费用每月13.5万元;沉淀池总出水悬浮物感1:nmg/;l泥饼含水率乓30%。药剂质量得到有效控制,药剂消耗明显降低,净水剂由2006年210吨/月下降到130吨/月,聚丙烯酞胺由12吨/月降到9吨/月。3.2沪缓蚀阻垢药剂的研究3.2.2.1缓蚀阻垢处理的必要性循环水冷却系统如不采取阻垢分散处理措施,一方面成垢离子(c。+2,MgZ十,cH03一等离子,会在管道、阀门、换热器的传热表面形成硬垢,影响换热效率,甚至堵塞管道,严重时导致停车事故的发生;另一方面水中的腐蚀性离子(c1一、5042一等)以及溶解氧的存在会造成管道、换热设备的腐蚀穿孔,影响设备的正常运行,直接缩短设备的使用寿命;另外,由于循环冷却水系统的运转条件特别适合于菌藻粘泥的生长,会对设备及管线产生微生物腐蚀和软垢,同样会威胁冷却水系统的安全运行。因此,消除上述三大危害,保证循环水系统长周期安全运行,是本次水处理技术的目的。3.2.2.2系统用酸清洗的可能性目前唐钢炼铁厂北区煤气清洗系统运行时间较长,垢厚约8。二,若采用酸处理工艺进行全系统清洗,第一,容易造成垢层的大量脱落,一旦阻塞管路和喷头,会形成严重生产事故;第二,由于管道外表面的侵蚀、腐蚀性离子的点蚀及垢下腐蚀,酸洗后容易造成穿孔,导致煤气泄漏,造成严重事故;第三,由于系统结垢量大,长时间清洗,对管道和设备的腐蚀严重。因此,系统用酸清洗后,再进行阻垢缓蚀处理可能性较小,不能采用。3.2.2.3阻垢缓蚀剂的确定在优选缓蚀剂的基础上,加人阻垢分散剂,共同组成阻垢缓蚀剂复合产品,此产品需结合系统特点及水质条件,考虑药剂的协同效应。目前国内阻垢缓蚀产品极多,但对于不同水质效果显著不同,这好比每个中医根据同一病人的脉象所开的中药均不相同,服用后的效果自然差别较大。阻垢处理关系到洗涤系统的安全和稳定生产,责任重大,若对药剂配方研究和调整研究不够深人,隐患较大。考虑到处理效果、成本以及环保要求,选用低磷复合型阻垢缓蚀剂(由麟基聚竣酸、有机麟、聚丙烯酸等组成)。确定的阻垢缓蚀剂配方产品具有以下特点:具有优良的阻垢性能和缓蚀性能,既对碳酸钙垢、磷酸钙垢、硫酸钙垢具有优异的阻垢性能;也对氧化铁、粘泥及水中悬浮物质具有良好的分散作用;产品容易在金属表面形成一层薄而致密的防腐膜,从而隔绝循环水对系统材质的腐蚀;产品稳定性好,耐氯分解能力强,抗污染能力强;产品属于低磷环保型产品:几年来由于江河污染,海水富营养化,赤潮现象屡见不鲜,世界各地禁磷呼声越来越高,因此选择环保型水处理药剂是今后冷却水处理技术的发展方向。.32..24缓蚀阻垢剂的静态试验1)试验目的:在煤气洗涂水经处理达到一定悬浮物含量情况下,检验药剂的缓蚀阻垢效果。2)试验方法:采用阻垢剂TF一6llC投加浓度10pmP(按循环水量连续投加),试验水样悬浮物含量分别达到75ppm、100ppm、120ppm、150ppm、200ppm,阻垢率见下表:TTTF一6lle投加浓度度试验水样悬浮物含量量阻垢率毛毛1110PPmmm100P哪哪95.6661110PPmmm120PPmmm93.5551110PPmmm150PPnnnI92221110PPmmm170PPmmm78881110PPmmm200PPnnnI6555从上述结果可见,在TF一6llc投加10ppnI’清况下,当水样悬浮物含量小于170pmP时,阻垢效果理想,当悬浮物高于170pnIP时,由于悬浮物对药剂的吸附明显加大,造成阻垢率衰减很快。考虑现场沉淀池出水悬浮物〔150PPm,阻垢剂FT一6llc投加浓度10pmP能够取得较理想的阻垢效果。3.2·2.5.缓蚀阻垢剂试投常规做法药剂经动态模拟试验及工业试验后才进人试运投加,由于时间紧迫,我厂将煤气洗涤水缓蚀阻垢药剂直接进人试投阶段。将药剂加人到溶药罐后,经生产新水稀释并充分搅拌后,用计量泵输送到沉淀池总出水口,并控制二文供水有机磷含量大于1PPonI药剂投加一周后,泵站阀门、水泵操作逐渐灵活,新清除污垢的水泵开始不再积垢,缓蚀阻垢药剂初见成效。考虑系统中结垢严重,初期投加主要考虑阻垢、除垢的问题,在保证防止新垢继续形成的同时使系统中已存在的老垢逐渐脱落。经两个月时间的运行,供水量达到用户要求,定修时检查发现系统老垢已开始变软,逐渐开始脱落,并利用定修时间对积垢严重的部位进行了垢的清除,更换了部分管到,这样出现了系统中垢的分布不均局面,为了避免垢薄的地方产生腐蚀,与天津化工研究院共同研究,对药剂配方进行了调整,加大了缓蚀剂用量。4、实施效果通过该项课题的研究与实施,使我厂的煤气洗涤水系统安全、稳定、经济、顺行,系统水质稳定,处于良性循环状态,结垢问题得到,同时降低了生产新水、系统材料备件、化药等的消耗,带来了明显的经济效果,同2006年相比较,可节省生产新水万吨,净水剂80吨,酞胺36吨,年创效益上千万元。