环冷水底滤法高炉渣处理工艺设计

赵伟洁 张 磊 林 杨 任江涛

（北京中冶设备研究设计总院有限公司 北京 100029）

1 概述

钢铁工业是中国国民经济的重要基础产业。中国钢铁工业自20世纪90年代以来快速发展，随着钢铁产量的增加，钢铁工业产生的固体废弃物总量越来越多。在固体废弃物中，高炉渣占了很大比例。因此，对高炉渣处理工艺技术和综合回收利用技术方面的研究十分重要［1］。

高炉渣的主要成分是CaO、MgO、Al2O3、SiO2，属于硅酸盐质材料，其化学成分与天然矿石、硅酸盐水泥相似。在急冷处理的过程中，熔态炉渣中的绝大部分物质没能形成稳定的化合物晶体，以无定形体或玻璃体的状态存在，在水泥和混凝土等建筑材料、在玻璃制品等方面应用广泛。本文阐述了环冷水底滤法高炉渣处理工艺，并通过案例详细介绍了该工艺和工艺操作过程。

2 环冷水底滤法高炉渣处理工艺介绍

环冷水底滤法渣处理系统由粒化器、冲渣沟、烟囱、冲渣沟阀门、过滤池、抓渣天车、热水泵房、冷却塔、储水池、冲渣泵房、电气室、操作室等组成。环冷水底滤法渣处理工艺见图1。

图1 环冷水底滤法渣处理工艺图

熔渣经熔渣沟流出熔渣沟后，由经粒化器喷出的高速水流击碎、淬冷和粒化，水淬后的渣水混合物经冲渣沟流入过滤池，过滤池中的过滤层使得渣水分离，过滤后的冲渣水打至冷却塔进行冷却，（如冬季需要采暖时，可将冲渣水打至采暖系统，采暖回水通过水泵打至冷却塔进行冷却），冷却至水温低于50℃后进入储水池，然后再通过冲渣泵打至炉前继续冲渣循环利用。过滤池每次过滤抓渣完毕后冲渣泵将冲渣水打至过滤池对过滤层进行反冲洗，以保证过滤层的过滤能力，延长其使用寿命。过滤后的水渣通过抓渣天车装汽车外运，过滤池内由于取消保护水位，池内没有存水，不会产生蒸汽，从而炼铁区域的渣处理系统不会有大量蒸汽产生，炼铁区域的环境得到极大改善。

3 环冷水底滤法高炉渣处理工艺设计主要内容

3.1 冲渣沟

冲渣沟的设计要依据高炉容积、每次出渣量、出渣时间等来确定。熔渣沟后10m冲渣沟的坡度要求≥5%。

3.2 过滤池

过滤池的设计要依据高炉容积、每次出渣量、出渣时间、过滤速度、过滤面积等来确定。过滤池过滤速度的经验值为5～15t／m2·h。

过滤面积＝最大冲渣水量／过滤池过滤速度

4 环冷水底滤法高炉渣处理工艺实例

现以1080m3高炉为例，详细介绍环冷水底滤法高炉渣处理工艺。

4.1 初始条件

1080m3高炉利用系数3.11t／（m3·d），渣铁比0.33t／t·HM，日出铁次数14次，每次出渣时间50min，铁口2个。

4.2 环冷水底滤法高炉渣处理工艺

依据初始条件，设计冲渣点个数2个，过滤池个数2个。环冷水底滤法高炉渣处理工艺流程见图2，图2中图例说明见图3。

图2 环冷水底滤法高炉渣处理工艺流程图

4.3 冲渣沟设计

熔渣沟后10m冲渣沟的坡度要求≥5%。冲渣沟与过滤池连接处垂直方向设计60°夹角，减少冲渣过程中渣水混合物对过滤池的冲击作用。为了保证冲渣过程中不产生蒸汽，在冲渣沟上方设计盖板。

4.4 过滤池设计

依据初始条件设计过滤池的大小为19×10.5 m。过滤池铬滤层滤料的尺寸及铺放高度见图4。

图3 图例说明图

图4 过滤池滤层铺放示意图

4.5 环冷水底滤法高炉渣处理工艺操作过程

环冷水底滤法高炉渣处理工艺操作过程由冲渣、抓渣、反冲洗三部分组成。

冲渣过程：高炉炉前工通过出铁场冲渣点信号箱向冲渣泵房操作室操作工发出操作信号。冲渣泵房操作室操作工根据信号进行：开冲渣阀门（每次1个过滤池工作），开冲渣沟阀门，开热水阀，开热水泵组（1用1备，将过滤池水打到冷却塔中），开冲渣泵组（建议1用1备）。冲渣结束信号来到后，关冲渣泵，关冲渣阀门，关冲渣沟阀门，关热水泵、热水阀，冲渣结束。

抓渣过程：每个过滤池工作2小时后（1次出铁），转入2小时抓渣。关冲渣沟阀门，过滤池过滤管测压，并在冲渣泵房操作室进行仪表显示。当压力降至0.015MPa时，停热水泵组，关热水阀门，并通知天车工抓渣。

反冲洗过程：抓渣完毕后，开反冲洗闸门，开冲渣泵组，进行反冲洗，冲洗时间为5分钟，冲洗完毕后，关冲渣泵组，关反冲洗闸门。

过滤池工作一段时间应进行检修。采取工作步骤与抓渣相同，只是压力仪表显示压力降至最低并不再下降后，停热水泵组。

由于冲渣产生蒸汽以及水渣含水，造成冲渣水损失，应对冲渣水进行补充，补充水量：1108t／天。

水冲渣生产联系信号见图5。水冲渣生产控制集中在冲渣泵房操作室内完成。采用PLC操作。在高炉出铁场冲渣点附近各设置1个信号箱，向冲渣泵房操作室发出如下信号：

冲渣点（2个）；

开冲渣泵；

停冲渣泵；

冲渣泵房操作室操作工根据上述从高炉发来的信号进行操作台按钮操作。

图5 水冲渣生产联系信号图

5 结束语

介绍了环冷水底滤法高炉渣处理工艺冲渣沟和过滤池的设计要点。以1080m3高炉为例说明了环冷水底滤法高炉渣处理工艺操作过程，为同类设计提供参考。

［1］牟勇，周龙义，汤志强等.高炉炉渣处理的环保、节能与增效.2003中国钢铁年会论文集［C］.北京：中国金属学会，2003：594-597.