改进型INBA冲渣工艺在柳钢2号高炉的应用

卢树任,冯 飞,刘卫东,黄培真

(广西华锐钢铁工程设计咨询有限责任公司,广西柳州545001)

改进型INBA冲渣工艺在柳钢2号高炉的应用

卢树任,冯 飞,刘卫东,黄培真

(广西华锐钢铁工程设计咨询有限责任公司,广西柳州545001)

针对INBA法中普遍存在的水回路中细渣多、热水池积渣严重以及各系统管道、泵阀磨损严重等问题,介绍结合了INBA法和平流沉淀法的改进型渣处理工艺,及其在柳钢2号高炉的应用特点和效果。

高炉渣处理;INBA法;平流法

1　引言

2　工艺概述

2.1INBA工艺

高炉出铁时的熔渣经熔渣沟流到粒化池,经安装在粒化池外侧熔渣沟出口末端下方的粒化头喷射出的高速高压水流冲击,使熔渣水淬、粒化。粒化产生的水渣收集在粒化池下部,在重力作用下,渣水混合通过分配器连续流入INBA转鼓内。水渣在转鼓内进行脱水,期间粒化渣在转鼓底部自然形成渣层。此渣层将滞留循环粒化大部分细渣,只有少量的细渣进入转鼓下面的热水池,进入水回路。经过脱水的渣通过胶带机输送至水渣堆场储放,再经汽车外运。

脱水转鼓滤出的水收集在转鼓下方的热水池中并循环到冷却塔,冷却后的水再由粒化泵抽至粒化头进行冲渣粒化。沉淀在热水池底部的少量细渣由再循环泵打回粒化池中循环过滤。粒化过程中产生的蒸汽经烟囱排入大气,INBA法渣处理工艺流程见图1。

图1　INBA法工艺流程

INBA法高炉水渣处理技术自引入国内后,在武钢、宝钢、马钢等企业的高炉上得到使用[1],并得到了不断发展和完善,其主要优点有:(1)设备布置紧凑、占地面积小。(2)可实现整个流程机械化、自动化,工作可靠性高、作业率高,水渣质量好。(3)冲渣水闭路循环,泵和管路的磨损小。(4)无爆炸危险,安全性能高。(5)蒸汽集中排放,没有开敞的水池,作业环境好。(6)可通过转鼓电机上力矩的测量,实时监测渣流量。

INBA法高炉水渣处理技术在国内应用过程中,根据各厂的反馈[2],普遍存在的问题主要有:(1)水回路中细渣多,热水池内易积渣、清理困难,管道与泵阀磨损严重。导致维护费用及备件费用高。(2)在瞬时渣流量大(＞12 t/min)时,转鼓因负荷过大而停止运行,影响高炉正常出铁。(3)转鼓滤网易损坏,寿命短。

由于水回路中细渣多,各水池易沉积水渣,特别是热水池尤其严重,需安排大量人力、物力来清理,成为INBA系统的一大缺陷,亟需一个简单、行之有效的细渣沉积、过滤工艺与之配合,以完善INBA渣处理工艺。

2.2平流沉淀法工艺

为落实 《生态文明体制改革总体方案》，探索绿色金融发展有效路径，2016年8月，中国人民银行、财政部等七部门印发 《关于构建绿色金融体系的指导意见》，提出支持和鼓励绿色投融资的一系列激励措施。2017年6月，国务院常务会议决定在浙江、江西、广东、贵州、新疆5省（区）选择部分地方建设绿色金融改革创新试验区，充分发挥绿色金融在调结构、转方式、促进生态文明建设、推动经济可持续发展等方面的积极作用。党的十九大报告明确指出推进绿色发展，加快建设绿色生产和消费的法制和政策导向，构建市场导向的绿色技术创新体系，发展绿色金融，壮大节能环保产业、清洁生产产业、清洁能源产业发展。

平流沉淀法工艺采用喷嘴将高压水流喷向高炉熔渣,生成水淬渣,水渣经水渣沟输送至平流沉淀池,水渣在沉淀池中靠自重沉积,沉淀下来的炉渣用抓斗起重机定期抓出,冲渣水则溢流至泵站吸水井循环使用。

平流沉淀法工艺结构简单、清渣方式灵活,平流沉淀池内流态比较平稳,水流始终处于层流状态,有利于固液分离,细渣沉淀效果好,但沉淀池占地面积大,机械化、自动化程度低,环境污染大。平流沉淀法工艺流程见图2。

图2　平流沉淀法工艺流程

3　改进型INBA冲渣工艺及其应用

柳钢2号高炉(2 650 m3)渣处理系统设计条件为日最大产铁量6 360 t,设计熔渣的正常渣流量为6 t/min,最大渣流量为12 t/ min,粒化水量2 400 m3/h,事故水量600 m3/h。高炉南、北出铁场各设1套INBA装置,其中1号铁口配套1套INBA装置,2、3号铁口共用1套INBA装置。针对INBA法水回路细渣多、热水池积渣、难清理的问题,设计时将INBA法和平流沉淀法有效结合在一起,并根据各自的优缺点做出相应地改进,形成以INBA法完成水渣的水淬、粒化、脱水、输送及蒸汽收集过程,以平流沉淀法对水回路中的细渣进行沉淀、过滤的改进型INBA冲渣工艺。

3.1工艺流程

高炉出来的熔渣首先通过INBA法的粒化池、脱水转鼓完成水淬、粒化、脱水、输送及蒸汽收集过程。原INBA法脱水转鼓滤出来的水收集在转鼓下方的热水池中进行二次返渣,在柳钢2号高炉渣处理系统设计中取消了原INBA法热水池设计,采用平流沉淀法处理水回路中的细渣。INBA粒化池下部的渣和水经连接管进入脱水装置后,脱水转鼓将较大颗粒水渣从水中滤出,并将其卸在胶带机上,含有细渣的渣水经渣沟分配进入平流沉淀池。在设计中将平流沉淀池改为4格锥斗沉淀池,连同渣沟、集水池、热水池和提升泵房等一起布置在INBA脱水装置和胶带机底部。4格锥斗沉淀池可通过闸板控制形成串联或并联运行,以提高细渣沉淀效果和运行保障度。锥斗沉淀池中渣水通过气力提升机经螺旋分级机将细渣脱水分离并直接排放到INBA胶带机上输送至堆渣场。沉淀池沉淀后的渣水经集水池和热水池,由提升泵房中提升泵组送至冷却塔冷却,再由冷却泵房中粒化泵组送至INBA粒化头进行冲渣,形成循环。改进型INBA冲渣工艺流程见图3。

图3　改进型INBA冲渣工艺流程

3.2工艺特点及改进

(1)以INBA法为主,系统保留了原INBA法自动化程度高、可靠性高、作业率高、环保等优点。

(2)取消了INBA法的热水池设计,采用平流沉淀法代替INBA热水池二次返渣及回水处理系统,解决了INBA热水池易积渣、难清理的问题。

(3)对平流沉淀法的沉淀池作了改进,采用4级锥斗沉淀池,并可形成串联或并联运行,加强了细渣沉积效果。敞开的水池清渣也比较方便,较好地解决了INBA系统中细渣清除困难,造成管理和维护工作量大,设备频繁检修的行业难题。

(4)锥斗沉淀池连同渣沟、集水池、热水池和提升泵房等布置在INBA脱水装置和胶带机底部,工艺布置紧凑。

(5)锥斗沉淀池设置有气力提升机、螺旋分级机,使沉淀池中细渣可持续机械排出,机械化、自动化程度高。

3.3实际使用效果

柳钢2号高炉渣处理系统采用INBA法和平流沉淀法相结合的改进型INBA冲渣工艺。高炉自投产以来,渣处理设备运行稳定,水渣冲渣率稳定在98%以上。

目前,柳钢炼铁厂高炉有多种渣处理方式:平流沉淀法、嘉恒法、明特法、INBA法。根据柳钢技术中心曾同时对柳钢各渣处理系统水质进行检测,2号高炉渣系统水质较好,减少了管道和设备的磨损,维修费和备件费大大降低(见表1)。

表1　柳钢炼铁厂渣系统水质总残渣量检测数据(mg/L)

柳钢2号高炉改进型冲渣工艺较好地解决了原INBA法存在的水回路中细渣多、热水池易积渣、清理困难的缺陷,延长了设备及管道寿命。冲渣水系统中细渣的减少,延长了各集水池的清理周期,仅需在系统年修时集中清理,维护工作量显著减少。沉淀池对冲渣水的回收作业大,环境效果好,基本实现了冲渣水的零排放。

3.4存在的主要问题

柳钢2号高炉首次使用改进型INBA法渣处理工艺,缺少应有的技术与经验,自高炉开炉投产以来,该系统也出现了一些问题,主要有:

(1)系统增加了沉淀池,沉淀池布置在INBA脱水装置和皮带下,整个系统占地面积比INBA法略有增加。沉淀池为敞开式设计,清渣方便,但生产过程中会产生少量蒸汽,对周围环境有一定的影响。

(2)柳钢2号高炉冲渣水质在柳钢各渣系统中是最好的,但细小渣粒还是稍微偏多。主要是由于冲渣过程中粒化水压过高等原因导致细渣多、棉渣多。在今后使用过程中应严格控制冲渣水压,减少细渣、棉渣的产生。

4　结语

实践证明,柳钢2号高炉改进型INBA渣处理工艺是可行的,达到了预期的节能环保效果。该工艺将INBA法和平流沉淀法有效结合,完善了INBA工艺,弥补了INBA工艺的缺陷,具有工艺先进、操作方便、系统可靠、维修量小、渣水零排放、运行成本低等特点。该冲渣工艺在以后生产中仍可进一步完善。

[1] 仇彬.INBA法渣处理工艺在梅钢4号高炉的应用[J].甘肃冶金,2010,32(5):24-26.

[2] 周龙义.高炉INBA法水渣技术在国内的应用:分析与改进[C]//.中国金属学会炼铁分会.第十三届全国大高炉炼铁学术年会论文集.2012:1 027-1 032.

Application of the Improved Slag Flushing Process on No.2 Blast Furnace of Liuzhou Steel

LU Shu-ren,FENG Fei,LIU Wei-dong,HUANG Pei-zhen

(Guangxi Hua Rui Iron and Steel Engineering Design and Consultant Co.,Ltd.,Liuzhou 545001,Guangxi,China)

Against the common problems existing in INBA method,such as the many fine slag existing in the water circuit,the slag depositing in the hot well severely,the severe wear of each system pipeline and pump valve,the improved slag treatment process which was combined with INBA method and horizontal flow sedimentation method and its application characteristics as well as the effects on No.2 Blast Furnace of Liuzhou Steel were introduced.

blast furnace slag treatment;INBA method;horizontal flow method

1001-5108(2016)02-0020-04

TF534

B

卢树任,工程师,现主要从事钢铁冶金设计工作。