轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

1、轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討 1 工程簡介 1.1 煙氣凈化設(shè)施對(duì)用水的要求 給水水量：400m3/h·爐×2爐 給水水壓：0.4MPa 給水水溫：50 給水水質(zhì)：懸浮物<100mg/l、PH=6.58.5、硬度<10dH 給水制度: 連續(xù) 1.2 煙氣凈化后排水的特性 排水水壓：無壓 排水水溫：62 排水含塵：35g/kg 1.3 煙氣凈化污水處理系統(tǒng)工藝流程 1.4 污水處理設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù) 高架流槽采用鋼制圓底矩形流槽，B=800mm，i=0.015，v=2.20m/s，h/B=0.26。 粗顆粒分離機(jī)采用2臺(tái)，型號(hào)為CFJ-600，單臺(tái)最大處理水量Q=1

2、332m3/h，轉(zhuǎn)速1.88.5r/min，功率N=11kW。 斜板沉淀池采用8格，型號(hào)為HB-250，單臺(tái)沉淀面積為35m2，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷q=3m3/m2·h，設(shè)計(jì)出水懸浮物100mg/l。斜板沉淀池螺旋輸泥機(jī)直徑600mm，轉(zhuǎn)速n=5.2r/min，電機(jī)功率N=5.5kW。排泥采用氣力提升，排泥能力0.8m3/min（含水率6070%），壓縮空氣耗量8m3/min，壓縮空氣壓力0.6MPa。 水泵采用3臺(tái)，型號(hào)為10SAP-6A，單臺(tái)流量Q=400m3/h，揚(yáng)程H=86m。配JS126-4型電機(jī)，功率N=225kW。 加藥裝置采用4套，分別為FYZ-2/10/2/50-1型粉體（

3、PAM）加藥裝置1套，JYW-3B型液體（陽離子）加藥裝置1套，JYW-3A型固體（Na2CO3）加藥裝置1套，JYW-2H型液體加藥裝置1套，均配有溶解槽或配制槽、儲(chǔ)液槽、主要附件、計(jì)量泵或藥劑投加泵。 1.5 污水處理系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 目前兩座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，實(shí)測(cè)給水水量810880m3/h，給水水壓0.850.82MPa，給水水溫40左右。粗顆粒分離機(jī)分離出的粗顆粒為污水中總煙塵含量的1820%(重量比。斜板沉淀池進(jìn)水懸浮物20003000mg/l（較少瞬時(shí)8000mg/l），出水懸浮物4050mg/l（較少瞬時(shí)>100mg/l）。一文排水水溫6875，二文排水水溫5865。系統(tǒng)中投加了

4、PAM混凝劑和SN-103緩蝕阻垢劑。 從以上運(yùn)行數(shù)據(jù)看，該工程轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)是成功的，工藝流程是合理的，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。但煙氣凈化污水處理在工程設(shè)計(jì)中被認(rèn)為是鋼鐵廠所有污水處理難度較大的一種，主要是轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水的水質(zhì)與冶煉鋼種、鐵水含碳量的高低、加料情況、吹氧強(qiáng)度、吹煉時(shí)間、煙氣凈化方式等因素有關(guān)，在轉(zhuǎn)爐冶煉和煙氣凈化過程中，污水含塵量、溫度、煙塵粒度等也就不斷變化而增加了污水的處理難度。因此要成功地做好污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確定合理的工藝流程和設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)，還要對(duì)主體工藝生產(chǎn)過程深入了解。 2 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化主體工藝生產(chǎn)過程 2.1 轉(zhuǎn)爐煙氣的產(chǎn)生與回收價(jià)值 轉(zhuǎn)爐煙氣的產(chǎn)

5、生主要來自轉(zhuǎn)爐的吹煉過程鐵水中碳的氧化而產(chǎn)生的大量氣體，在吹煉中還要加入造渣劑如石灰及冷卻劑等。一般設(shè)計(jì)參考資料上表明，轉(zhuǎn)爐煙氣中CO的含量約為70%左右，含塵量為金屬爐料的12%，其主要成分是FeO、Fe2O3，顆粒粒徑大部分為1030m。而CO可通過凈化回收成為可燃燒的轉(zhuǎn)爐煤氣，氧化鐵粉可送燒結(jié)廠作高爐原料或采用炭化成球法作轉(zhuǎn)爐的冷卻劑，這就是轉(zhuǎn)爐煙氣凈化與回收的主要原因。 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化與回收既變廢為寶、回收能源，也是減少環(huán)境污染的重要措施。據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，一般轉(zhuǎn)爐每煉一噸鋼，可回收CO含量60%左右的轉(zhuǎn)爐煤氣60nm3，含鐵量60%的氧化鐵粉塵1020kg，蒸汽6070kg。 2.2

6、 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化的方式 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化的方式有燃燒法和未燃法。燃燒法是將煙氣充分燃燒后凈化放散處理。未燃法是設(shè)法用可以升降的活動(dòng)煙罩和控制抽氣量的調(diào)節(jié)裝置，使煙氣在收集過程中盡量不燃燒或燃燒量處于低限，以回收煤氣，綜合利用?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)爐煙氣凈化的方式一般采用未燃法。 未燃法凈化與回收煤氣，不是在轉(zhuǎn)爐整個(gè)吹煉期都能回收，在吹煉初期即前燒期和吹煉末期既后燒期的數(shù)分鐘內(nèi)，煙氣發(fā)生量少且CO含量低，回收時(shí)間只取中間的一段既回收期，前后兩段煙氣與一定比例的空氣混合燃燒后凈化放散。 未燃法產(chǎn)生的污水由于煙氣中CO2難溶于水，對(duì)污水PH值影響較小，但冶煉中加入石灰粉料，使PH值增高呈堿性，煙塵粒度相對(duì)較粗，污水呈黑

7、褐色，難以沉淀。 2.3 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化的過程 在轉(zhuǎn)爐煙氣凈化的生產(chǎn)過程中，文氏管起著降低煙氣溫度與除去煙氣含塵的作用，是主要用水點(diǎn)。一級(jí)文氏管也稱降溫文氏管，主要是蒸發(fā)降溫和除去較粗的塵粒，使煙氣溫度從900降至72。二級(jí)文氏管也稱除塵文氏管，主要是噴水霧化除去細(xì)塵和冷凝降溫，為滿足除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行要求，煙氣溫度需從65降至53。 從以上敘述不難得出，轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理中必須解決的關(guān)鍵問題：一是污水中含塵量即懸浮物的去除，二是污水溫度的降低，三是水質(zhì)穩(wěn)定。 3 污水處理系統(tǒng)工藝流程探討 3.1 設(shè)置粗顆粒分離機(jī)的必要性 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水中含有一定量的粒徑較大的顆粒，據(jù)有關(guān)資料記載，有些顆粒粒徑

8、大于1mm。下表為污水中懸浮物顆粒粒徑組成分析：粒徑(m>100100-6060-4040-3030-2020-10<10%(重量871015242016 粗顆粒分離機(jī)運(yùn)用先是在某工程中從國外引進(jìn)，主要去除污水中懸浮物粒徑60m的顆粒，表中這部分顆粒占15%以上，運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也證實(shí)了這一點(diǎn)。當(dāng)然，在有的轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理工程中沒有使用粗顆粒分離機(jī)，如合肥鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐工程其實(shí)測(cè)出水懸浮物為5072mg/l，處理效果也很好。但不去除粒徑60m的這部分顆粒，將對(duì)后續(xù)沉淀設(shè)施增加了處理負(fù)荷，也增加了污泥脫水處理量，影響了沉淀設(shè)施出水水質(zhì)和增大了污泥處理系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。 3.2 沉淀設(shè)施型

9、式的選擇與污泥氣力提升 去除轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水中的懸浮物可采用豎流式沉淀池、輻射式沉淀池、斜板沉淀池。 豎流式沉淀池直徑不宜過大，處理負(fù)荷較低，適應(yīng)小水量處理，這種池型對(duì)水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性也較差，實(shí)際工程中一般較少使用。輻射式沉淀池耐沖擊負(fù)荷，出水水質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定，但處理負(fù)荷也較低，圓形池體直徑較大，易受占地的限制，一般2個(gè)輻射式沉淀池中1個(gè)池子檢修時(shí)，另1個(gè)池子要承擔(dān)100%的處理水量，使出水水質(zhì)下降。輻射式沉淀池沉淀下來的污泥含水率在8095%之間，一般需經(jīng)濃縮池濃縮后方可進(jìn)行污泥脫水處理，顯然增加了工程投資。從目前國內(nèi)有關(guān)轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理中采用這兩種池型的運(yùn)行情況看，處理效果均不夠

10、理想。 斜板沉淀池的基本原理是應(yīng)用了淺池沉淀理論，具有停留時(shí)間短（一般為8min）、沉淀效率高（一般為98%以上）、沉淀面積小、適應(yīng)原水水質(zhì)變化范圍大、便于維護(hù)管理等優(yōu)點(diǎn)。斜板沉淀池外形為矩形，可單格或多格組合使用，有適應(yīng)因處理水量變化而產(chǎn)生沖擊負(fù)荷的承受能力。斜板沉淀池沉淀下來的污泥，其含水率一般在6070%之間或更低，不需經(jīng)過濃縮池濃縮，可直接送污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行脫水處理。對(duì)于改造工程，斜板沉淀池更有占地小的優(yōu)越性。 對(duì)于斜板沉淀池的排泥問題，一直是實(shí)際工程使用中和工程設(shè)計(jì)時(shí)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)問題。在平爐改轉(zhuǎn)爐工程中斜板沉淀池通過螺旋輸泥機(jī)和氣力提升器排泥并送到高位貯泥罐，經(jīng)調(diào)試測(cè)定和實(shí)際運(yùn)行已取得

11、了良好的效果和經(jīng)驗(yàn)。氣力提升器所使用的壓縮空氣壓力并不是越高越好，一般在0.4MPa即可，而污泥的提升量與所供給的壓縮空氣量有著直接的關(guān)系。采用氣力提升可使斜板沉淀池的排泥達(dá)到自動(dòng)控制的要求。 3.3 煙氣凈化污水處理系統(tǒng)中是否設(shè)置冷卻塔 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理系統(tǒng)中是否設(shè)置冷卻塔是工藝流程設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。平爐改轉(zhuǎn)爐工程中沒有設(shè)置冷卻塔，設(shè)計(jì)中考慮讓污水在處理設(shè)備及構(gòu)筑物中自然冷卻來滿足煙氣凈化給水溫度的要求，從實(shí)測(cè)運(yùn)行數(shù)據(jù)給水水溫40左右看也的確滿足了供水的要求，但在實(shí)際運(yùn)行中加入了較大量的補(bǔ)充水。 某工程煙氣凈化污水處理系統(tǒng)中也沒有設(shè)置冷卻塔，但設(shè)計(jì)有調(diào)節(jié)池、大沉淀面積的輻射式沉淀池和大面

12、積的敞開式吸水井。因?yàn)樽匀焕鋮s是利用與空氣接觸，通過蒸發(fā)散熱、對(duì)流傳熱、輻射傳熱等方式來降低水溫的，采用自然冷卻在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)詳細(xì)計(jì)算。 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理系統(tǒng)中是否設(shè)置冷卻塔，關(guān)鍵還在于煙氣凈化主體工藝中除塵風(fēng)機(jī)對(duì)溫度的適應(yīng)能力，以及貯氣裝置對(duì)回收的煤氣溫度的要求。某工程中除塵風(fēng)機(jī)和貯氣裝置對(duì)溫度有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，平爐改轉(zhuǎn)爐工程中通風(fēng)專業(yè)主體工藝沒有充分考慮實(shí)際運(yùn)用設(shè)備的適應(yīng)能力而參照了某工程的模式，出現(xiàn)了上面敘述的問題。從此也得出污水處理系統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì)的成功與否和深入了解主體工藝有著密切的關(guān)系。 目前，平爐改轉(zhuǎn)爐工程煙氣凈化污水處理系統(tǒng)中正在考慮增加冷卻塔的問題。在以往工程中設(shè)置了冷卻

13、塔，由于污水含塵量較大經(jīng)長期運(yùn)行后會(huì)發(fā)生冷卻塔填料被堵塞而導(dǎo)致冷卻塔不能使用的情況，現(xiàn)已設(shè)計(jì)出了無填料冷卻塔解決了這個(gè)問題。 3.4 煙氣凈化污水的水質(zhì)穩(wěn)定 煙氣凈化污水的水質(zhì)穩(wěn)定是滿足煙氣凈化設(shè)施的用水要求和使污水循環(huán)系統(tǒng)長期穩(wěn)定地運(yùn)行必不可少的重要環(huán)節(jié)。未燃法產(chǎn)生的污水由于煙氣中CO2難溶于水，溶于污水中的CaO多，使污水中硬度增高，而導(dǎo)致煙氣凈化設(shè)備和污水處理設(shè)備嚴(yán)重結(jié)垢，影響了生產(chǎn)的正常運(yùn)行。 在煙氣凈化污水中，投加Na2CO3使污水中鈣硬度保持在1mg-N/l左右，生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐證明是達(dá)到防垢目的和保證水質(zhì)穩(wěn)定的重要措施，其化學(xué)反應(yīng)式如下： Ca(OH2+Na2CO3CaCO3+2Na

14、OH 2NaOH+CO2Na2CO3+H2O Na2CO3+ CO2+H2O2NaHCO3 Ca(OH2+2NaHCO3CaCO3+Na2CO3+2H2O 從上面的化學(xué)反應(yīng)式可以看出， Na2CO3能通過直接和間接兩種方式吸收污水中CO2，其本身只起中間作用，一次性投加就會(huì)有很好的運(yùn)行效果。平爐改轉(zhuǎn)爐工程煙氣凈化污水處理系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行中根據(jù)系統(tǒng)總水量投加了Na2CO3，目前在系統(tǒng)中投加一定量的新型SN-103緩蝕阻垢劑，運(yùn)行效果良好。 4 設(shè)備的設(shè)置與設(shè)計(jì)要點(diǎn) 4.1 粗顆粒分離機(jī)電機(jī)需變頻調(diào)速 在平爐改轉(zhuǎn)爐工程中粗顆粒分離機(jī)調(diào)試時(shí)，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速過快，無軸螺旋體與U形槽體間摩擦力較大，又因減速機(jī)

15、斜裝內(nèi)部潤滑油不充滿，致使粗顆粒分離機(jī)不能正常運(yùn)行及減速機(jī)摩損較大，且分離出的粗顆粒含水率高。 設(shè)計(jì)中曾考慮了粗顆粒分離機(jī)電機(jī)的變頻調(diào)速，因工程投資問題被減掉。調(diào)試后，加裝了日本YASKAWA公司的CIMR-G5A4011型電機(jī)變頻調(diào)速裝置，電壓400v、功率11kW，生產(chǎn)運(yùn)行正常。因此，粗顆粒分離機(jī)的電機(jī)必須有變頻調(diào)速裝置，且在運(yùn)行過程中能更好地適應(yīng)污水中含塵量及含塵粒徑的變化。 4.2 斜板沉淀池排泥總管的設(shè)計(jì) 在目前國內(nèi)有關(guān)轉(zhuǎn)爐煙氣凈化工程和平爐改轉(zhuǎn)爐工程轉(zhuǎn)爐煙氣凈化的實(shí)際生產(chǎn)過程中，實(shí)測(cè)污水中含塵量已達(dá)到金屬爐料的3%或更高，這就說明斜板沉淀池中沉淀下來的污泥量已增加，排泥周期縮短，對(duì)一根DN100的排泥總管已不能滿足實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行的要求。平爐改轉(zhuǎn)爐工程中已增加了一根DN100的排泥總管。 所以在以后類似工程的設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮煙氣凈化污水中含塵量的問題，這也是沉淀構(gòu)筑物設(shè)計(jì)負(fù)荷確定的依據(jù)。 4.3 供煙氣凈化設(shè)施水泵臺(tái)數(shù)的確定 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理系統(tǒng)的處理水量宜按工程最終規(guī)模時(shí)的轉(zhuǎn)爐座數(shù)考慮。相應(yīng)為使對(duì)煙氣凈化設(shè)施給水水量及壓力的供給穩(wěn)定，應(yīng)盡量采用一爐一泵的原則。為了