133-paper-一种新型转炉烟气除尘污水处理工艺的开发及应用

1一种新型转炉烟气除尘污水处理工艺的开发及应用王达,李增强（济南钢铁集团总公司设计院，山东济南250101）【摘要】为了实现炼钢清洁性生产，首次研究开发了“磁凝聚器→粗颗粒分离机→斜管沉淀罐→一体化浓缩池”转炉烟气除尘污水处理新工艺。系统采用具有三级沉淀装置的“斜管沉淀罐”处理除尘污水，工程投资比普通斜板沉淀池节省20％。应用表明，“斜管沉淀罐”实现了PLC自动排泥，出水悬浮物含量小于100mg/L。【关键词】转炉烟气；除尘污水处理；斜管沉淀罐；斜板沉淀池；悬浮物DevelopmentandApplicationofANewProcessofWasteＷaterTreatmentinClearingDustofConverterFumeWANGDa，LIZeng-qiang（Designinginstitute,JinanIronandSteeelGroupGeneralCorporation,Jinan250101,ShandongProvince）【Abstract】Inordertocarryoutpollution-freesteel-making,wehavedevelopedaprocesswhichcomprises“magneticknockouts→coarseparticleseparator→chuteboarddepositingtank”thethreestepsofwastewaterprocessinconverterdustremoval.Thesystemadoptchuteboarddepositingbankwhichisthreegradesdepositingsetstoprocesswastewater.Theinvestmentsofprojectreduce20%thannormalchuteboarddepositingbank.Byapplying,chuteboarddepositingtankcarryoutPLCautomaticmudholeanditssuspendedmaterialfromwaterlessthan100mg/L.【Keywords】converterfume；wastewaterprocessindustremoval；chuteboarddepositingbank；suspendedmaterial…济南钢铁集团总公司（简称济钢）为淘汰落后工艺，提高工艺技术装备水平，优化、改善品种结构，提高钢质，增加生产专用板，建设1×120t转炉工程，使炼钢工艺整体优化，形成了一条“铁水予处理→转炉→精炼→连铸→轧板”连续、紧凑、高效和高质量的先进生产线。为节能降耗和改善环境，实现炼钢生产清洁化，对转炉烟气采用二文全湿未燃法（OG）净化，转炉烟气净化耗水量为1200m3/h,净化烟气后悬浮物含量6000～10000mg/L,2由高架流槽自流排出。为保证一文、二文用水悬浮物含量小于100mg/L，排出污泥含水率为60%～75%，首次采用“磁凝聚器→粗颗粒分离机→高效斜管沉淀罐→一体化浓缩池”污水处理新工艺对烟气净化产生污水进行处理，循环使用。1烟气净化污水、污泥处理新工艺流程如图1所示图1烟气净化污水、污泥处理新工艺流程一文、二文排出的烟气除尘水经高架流槽至磁凝聚器磁化处理后，进入粗颗粒分离机，分离出颗粒粒径大于60μm的固体颗粒,再自流进入具有三级沉淀装置的高效斜管沉淀罐，进一步沉降分离出污水中大于10μm的杂质悬浮物，然后，烟气除尘水上清液重力流进入热水井，由热水泵提升进冷却塔降温落入冷水井，由冷水泵加压供一文、二文设备用水。转炉烟气净化产生污水中的悬浮物大部分为铁类杂质，经磁凝聚器磁化处理后，凝聚成较大的颗粒，加快了沉淀分离速度;高效斜管沉淀罐以其独有的三级浅层沉淀结构、均匀一致的层流配水系统、足够长的水力停留时间能够有效地分离出水中大于10μm的杂质颗粒，保证出水悬浮物含量小于100mg/L。高效斜管沉淀罐产生的污泥排放采用PLC控制全自动运行，当沉淀罐底部泥浆达到设定值时，螺旋输泥机及电动排泥阀开启，靠重力自流进入带有浓缩装置的一体化浓缩池内；再由泥浆泵加压送至二级两座浓缩池内进一步浓缩成含水率小于60%的泥浆，最后，由泥浆泵加压送至污泥处理间压榨成含水率20%的泥饼外运参与烧结厂配料。2水处理构筑物及设备2.1磁凝集器利用磁凝集器处理烟气除尘污水具有投资低、运行成本低、效果好、维修简单、易操作、安全可靠等优点。转炉烟气除尘污水中富含氧化铁类悬浮杂质，污水流过磁凝集器产生的磁场时被磁化，离开磁场时均带有剩磁。进入斜罐沉淀罐后能够相互碰撞、吸3引抱团，形成大颗粒絮团而加快其沉淀分离速度。实践已经证明，经磁凝集器处理过的污水尚有抑制水垢生成的作用，并且对管路系统中老垢还有“溶垢”的功能，是转炉烟气除尘污水处理较重要设备。WG-1000型磁凝集器性能参数为：处理水量1200m3/h额定磁场强度0.15t额定激磁功率0.15kW激磁电流27A磁程大于100mm清洗方法可有3种：用木头疏通；断电后用水冲洗；用非磁性物质清理2.2螺旋式粗颗粒分离机转炉烟气除尘污水悬浮物颗粒度超过60μm的约占15%。除尘污水经磁凝集器磁化后，由粗颗粒分离机的顶部进水口进入分离室。分离室内专门设计的进水消能盘，使污水缓慢地流动，大颗粒杂质沉积于底部的H型槽内，上清液溢流排出自流进入高效斜管沉淀罐配水区。H型槽内大颗粒杂质在螺旋的推动下被输送到排渣口，60μm以上的杂质能够被有效去除。粗颗粒分离机排出的泥渣含水率小于20%，由汽车运送到原料场等地回收利用。粗颗粒分离机在高炉、转炉除尘污水处理中已被广泛应用。实际证明，粗颗粒分离机能够有效地去除粒径60μm及以上的绝大部分杂质，有效地解决了污泥在后续处理利用过程中造成的堵塞、磨损、扎破压滤机滤布导致喷浆等一系列危害，作用和效果十分明显。性能参数：数量2台外形尺寸：13.6m×6.1m×8.1m处理能力：1200m3/h排渣能力：4t/h分离颗粒直径：≥60μm转速：3～9r/min电机功率：5.5kW2.3高效斜管沉淀罐高效斜管沉淀罐是消化、吸收、转化引进的国外专利技术而开发设计的新型国产化设备。根据浅层沉降理论，利用空间实行多层化沉降，减少沉降距离和时间，单位占地面积的处理能力成倍提高。经过十几年技术的发展与攻关，成功开发出三级高效连续浅4层沉降分离设备，极大地提高了污水沉淀、澄清处理效果，大大节省了运行成本和投资费用。高效斜管沉淀罐内自下而上依次排列着三层不同间距的斜板、斜管，每一层设有专门的泥浆分离收集系统,它们产生的泥浆沿着专门的泥浆流槽滑入沉淀罐泥浆斗内，沉淀罐泥浆斗设有螺旋输泥机.除尘污水自罐底进入由罐顶溢出上清液。实践证明,这种结构能够适应进水悬浮物经常变化、最高可允许达到10000mg/L而对出水悬浮物含量的影响较小。因此，该装置对济钢转炉烟气除尘污水处理非常有效，在投加少量药剂的情况下，能够确保沉淀罐出水悬浮物含量小于100mg/L。XG4.0-180斜管沉淀罐8台性能参数如下：单台处理能力160～240m3/h进水悬浮物允许在6000～10000mg/L之间波动出水悬浮物含量小于100mg/L底部进水、顶部溢流出水直径4.0m罐体长度9.6m放置角度大于45°～55°2.4泥浆浓度测量计斜管沉淀罐排泥采用国际上先进的泥浆浓度测量计，该设备能够准确地测出泥浆中的含水率，通过微机自动控制，实现全自动排泥，质量可靠，性能优良，操作简便，精度高，故障率低，可长期在恶劣的环境下工作。工作原理是：通过测定泥浆中的含水率经计算机判断达到设定值时，自动开启螺旋输泥机及排泥阀排泥，排出的泥浆含水率达到设定值上限时，自动关闭螺旋输泥机及排泥阀，停止排泥。本工程泥浆含水率上下限设定为75%≥P≥60%，数量8套。2.5一体化浓缩池济钢1×120t转炉年产钢130万吨，转炉车间有效作业时间6960h，转炉除尘污泥量（平均含水率约67.5%）为8.62t/h。所有斜管沉淀罐产生的泥浆均靠重力汇集入斜管下的一体化浓缩池，经浓缩处理后，再由泥浆泵送入二级2座浓缩池集中进行处理。为了节省占地面积和减少输泥管道堵塞机会，一体化浓缩池置于斜管沉淀罐下闲置的空间内与斜管沉淀罐建成一体。一体化浓缩池根据炼钢煤气洗涤水中所含物料而特殊设计，具有罐体耐磨、传动机构自动保护、有效容积大、没有沉淀死角特点。5一体化浓缩池2台单台性能参数如下：外形为钢制圆形，直径7.0m高度3.0m容积114m3减速机功率0.75kW减速机转速0.16r/min设备净重约26.2t3新工艺高效斜管沉淀罐特点新工艺高效斜管沉淀罐与目前国内冶金行业普遍采用的斜板沉淀池相比，具有显著的优点:（1)沉淀罐容量大，水力停留时间长，水力行程长，污水在板间或管内流动具有较大的湿周，较小的水力半径和较低的雷诺数，沉淀效果好；沉淀面积成倍增加，减少了沉淀时间，通过巧妙设计，取得了最佳水力模型，沉淀效率大大提高。（2)斜管采用亲水性的再生交联高分子聚丙烯塑料制成，这种材料在碱性污水中不易老化、变形，表面光洁，不易结垢、结污、堆积污泥，同时大大节省了运行和管理费用。（3)泥浆分离室容积大，泥浆在池中有规则沉降，泥水分离效果好；排泥周期长，泥浆含水率低，减轻了后续泥浆处理负担。（4)处理1200m3/h的转炉烟气除尘污水占地面积仅是普通斜板沉淀池的62％。4主要技术经济指标污水处理能力1200m3/h进水悬浮物含量小于6000～10000mg/L出水悬浮物含量小于100mg/L排泥含水率60～75%系统装机容量72.5kW系统工作容量57.5kW占地面积约400m2工程总投资598.27万元处理污水单位投资额0.5万元/m35运行效果6济钢120t转炉工程于2003年4月份建成投运以来，运行实践表明：“磁凝聚器→粗颗粒分离机→高效斜管沉淀罐→一体化浓缩池”污水处理新工艺经受住了生产实践的考验，达到了良好的运行效果，各项出水考核指标符合设计要求，既满足了炼钢工艺对水质的要求，又节约了大量的水资源。新工艺先进、实用、可靠，操作灵活，管理、维护方便，实现了计算机集中控制和自动化管理。转炉除尘水系统四、五、六月份水质情况曲线图（上海恒泽环境科技有限公司提供）如图2～4所示：图2四月份转炉除尘水系统总硬度、总碱度、悬浮物01503004506007504月1日4月5日4月9日4月13日4月17日4月21日4月25日4月29日日期mg/L悬浮物总硬度总碱度7图3五月份转炉除尘水系统总硬度、总碱度、悬浮物01503004506007505月1日5月5日5月9日5月13日5月17日5月21日5月25日5月29日日期mg/L悬浮物总硬度总碱度图4六月份转炉除尘水系统总硬度、总碱度、悬浮物01503004506007506月1日6月5日6月9日6月13日6月17日6月21日6月25日6月29日日期（mg/L）悬浮物总硬总碱由图2～4可以看出：4月份转炉投运不久，炼钢处于始运行阶段，生产不正常，一文、二文除尘水中悬浮物含量一般低于10000mg/L，斜管沉淀罐出水悬浮物含量均低于50mg/L；从5月份开始，随着炼钢生产趋于正常，生产节奏加快，冶炼周期缩短，吹炼时，一文、二文除尘水悬浮物含量一般在10000～20000mg/L，斜管沉淀罐实现了plc全自动排泥，出水悬浮物含量基本低于100mg/L，满足了炼钢转炉烟气除尘对供水水质的要求，从而证明此污水处理新工艺是先进、可靠和可行的。86结语通过水处理系统运行情况分析，得出如下结论：（1)采用具有三级沉淀装置结构和较低雷诺数的斜管沉淀罐处理转炉烟气湿法除尘污水，其效果、运行成本、工程投资均大大优于普通斜板沉淀池。工程投资比普通斜板沉淀池节省20%。，运行成本节省30％，占地面积节省38％，处理效果好。（2)斜管沉淀罐其特殊的结构及污水处理机理，能够很好地适合转炉烟气湿法除尘污水悬浮物随冶炼周期波动范围大的实际，确保出水悬浮物含量小于100mg/L。（3)采