纯碱软化—水质稳定技术在转炉烟气除尘水中的应用

廖焕江（湘钢瑞兴公司，湖南 湘潭 411101）

据调查，我国钢铁企业的转炉系统由于设计、运行等因素影响，均不同程度的存在如下几个问题：①一级、二级文氏管喉口结垢导致过水量减少进而影响除尘降温效果，②用于调节风量的重锤由于结垢使得运行不到位导致烟气排放不达标，③由于设备结垢严重，增大了设备检修频率，严重影响了生产的稳定性1

1 转炉烟气除尘水系统及其水质特征

1.1 水系统工艺

湘钢2×120吨新转炉系统自2009年8月份建成投产，其转炉烟气除尘水系统同步投入运行，其循环用水量达到1700m3/h。

1.2 水质特征及其危害

转炉烟气除尘废水含有大量的含铁尘粒，比重大，悬浮物含量达8000mg/L以上；转炉炼钢需要用到大量的碱性造渣原料（主要是氧化钙和白云石），大量氧化钙随高温烟气进入废水中，使得pH值在10以上；每个冶炼周期不同时段的生产情况均存在一定的差异性，总硬度波动很大，最高达300mg/L以上。因此，转炉烟气除尘水是典型的高悬浮、高pH、高硬度的“三高”污水。

对除尘废水进行处理后，可循环使用。但由于其水质特点，容易引起设备产生结垢。这主要是炼钢吹氧过程中，大量的石灰粉尘进入，导致水系统钙离子增多。冶炼过程中完全燃烧法产生的烟气中含有大量CO2，在高温下被碱性烟气除尘水吸收2，形成碳酸钙沉淀结垢。碳酸钙的沉淀及悬浮物在系统中各个部位的沉积，尤其是在文氏管喉口处所形成的结垢，严重影响了生产稳定与设备使用寿命。

2 转炉烟气除尘水的处理

为降低水体结垢倾向，减少新水补充，维持水系统稳定，可通过投加絮凝剂以及降钙剂对除尘污水中的悬浮物、硬度指标进行降低，并通过适当投加阻垢分散剂于水系统中，确保结垢倾向得到控制3，如下：

2.1 粗颗粒分离机的应用

该系统共设计安装有2台LOF600型的螺旋式粗颗粒分离机，将粒径大于60μm的大颗粒悬浮物（主要为含铁尘粒）螺旋分离排出系统。分离出的含铁尘粒含水率低、回收价值大，铁含量高达70%以上，可用于球团矿的压球配料。

2.2 斜板沉淀池的运行

由于除尘污水悬浮物极高，经过粗颗粒分离机对大颗粒悬浮物去除后，进入斜板沉淀池的除尘污水中仍有大量的粒径较小的悬浮颗粒物。这些粒径小于60μm的悬浮颗粒可通过在高架流槽位置投加PAC与PAM配合使用，进入斜板池絮凝沉淀，实现泥水分离。污泥下沉，定期通过斜板沉淀池底部的螺旋输泥机排至泥浆收集池，输送至脱泥间脱水外运。

2.3 水质稳定技术

水质稳定技术指控制或延缓水质对输水管道、设备等形成的腐蚀、结垢倾向等，所进行的相关处理技术。烟气除尘水由于其水质特征，需要控制其结垢倾向。

2.3.1 控制石灰粉尘进入水系统

由于除尘污水中的硬度来源主要为造渣所用的石灰粉尘通过高温烟气进入水中，溶解产生Ca2+离子所致。可通过：1、炼钢过程中科学合理的石灰造渣配比，2、选用品质较好的石灰进行造渣，来控制硬度的来源。

2.3.2 纯碱软化法

石灰溶于水形成Ca(OH)2，投加纯碱后，反应生成CaCO3沉淀析出，通过絮凝沉降排出系统。在高PH条件下，降硬度效率可达95%以上，反应机理如下：

Na2CO3+Ca(O H)2→CaCO3↓+2NaOH 2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O

系统运行初期，由于加药工艺设计缺陷，没有将纯碱软化处理工艺纳入，因此，水质总硬度无法得到有效处理，设备结垢严重。在2009年11月，通过增加了一套纯碱加药装置，在监测到总硬度异常时（当前控制供水总硬度＜50mg/L），通过投加纯碱，将水质软化，从而降低了系统结垢倾向。

2.3.3 高效阻垢分散剂的应用

由于烟气除尘水属于严重结垢性水质，在保证低悬浮物、低硬度供水前提下，投加复合型聚羧酸类阻垢分散剂进入系统，通过络合作用、分散作用或晶格畸变作用，使成垢因子碳酸钙分散悬浮于水中，不形成硬垢。

2.4 污泥脱水

斜板池污泥排放至收集池，通过泥浆泵送至脱泥间进行板框压滤，压滤后的水再返回系统进行循环利用。

3 结语

3.1 在当前实际运行中，控制水质总硬度＜50mg/L，悬浮物＜50mg/L，总碱度控制在600mg/L左右且控制M碱度＞2P碱度，水质结垢倾向基本不存在。

3.2 使用纯碱软化法处理总硬度，实现了用户对烟气除尘水低硬度运行的要求，减缓了系统结垢倾向。

3.3 风机、重锤等除尘设备由于结垢倾向降低，设备运行正常，减少了烟气不达标排放的次数与烟道、喉口因结垢导致的非计划检修的频次，实现了生产的连续与稳定。

[1]刘志恒,李俄东,张欢民.济钢120T转炉烟气除尘水系统特征及水处理新技术的应用[J].中国环境管理干部学院学报,2006,16(2):68-70.

[2]王绍文,邹元龙,杨晓莉等.冶金工业废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2008:142-147.

[3]李志辉等.低硬度法处理钢厂转炉烟气除尘水的工艺:中国,101417841[P].2009-04-29.