INBA法渣处理5 000 m3级以上高炉的设计及施工实践

赵 双，丁冠征，吕 杰

（山东省冶金设计院股份有限公司 炼铁室，山东 济南250001）

中国目前获得优质生铁的手段仍以高炉为主，炉渣是高炉的主要副产品之一，我国铁矿多为贫矿，入炉矿品位多在58%～60%以下；焦炭灰分多在12%以上，灰分为酸性氧化物，高炉渣量普遍偏大。根据各厂原燃料的不同，吨铁渣量大多在300～450 kg之间，只有少数高炉渣量低于300 kg。我国高炉渣的年产量相当可观。硫是钢中的有害元素，气态硫化物（SO2，H2S）是大气主要污染物之一。我国煤的含硫量大多较高，而洗煤与炼焦过程除硫作用较小，国产焦炭含硫量多在0.6%～0.8%之间，少数高于1.0%，高炉的硫负荷较大。在钢铁冶炼过程中，脱硫主要由高炉工序完成，以炉渣的形式分离出来。一般入炉硫量的10%随煤气排出，5%留在生铁中，余下的85%由炉渣排出。炉渣处理过程控制气态硫化物发生量是高炉工序环保的一个重要课题。此外采用不同方法处理的渣为企业带来的效益差别很大，处理得当的水渣更受市场欢迎。随着环保要求日趋严格、钢铁行业市场竞争日趋激烈，对于所有炼铁厂而言，选择一种运行可靠、环境友好、综合经济效益好的炉渣处理系统是相当重要的。

目前国内使用的渣处理方法主要有平流沉淀池法、底滤法（OCP法）、图拉法（轮法）、搅笼法和INBA法。平流沉淀池法和底滤法由于占地面积太大，在目前新建大型高炉上应用较少；图拉法和搅笼法由于环保不达标，大部分应用在小型高炉上；国内装备好、技术水平高的高炉，绝大多数使用INBA渣处理系统。因此山钢日照5 100 m3高炉从设计之初即选用INBA渣处理系统。

1 INBA渣处理的优势

INBA渣处理工艺是近些年发展起来的一种成功的新型冲渣工艺，其优点是系统布置紧凑，占地面积小，过滤出来的水中悬浮物含量少，且无浮渣，可用清水泵代替渣浆泵，泵和管道磨损量少；系统耗电量低，仅为拉萨法的一半；设备简单，操作方便，过滤效果好，成品渣含水量低，渣浆自动流动，不需要渣浆泵。由于布置紧凑占地面积小，可以实现整个流程的机械化、自动化连续生产，无爆炸危险，安全程度高，在炉渣含铁量达到20%时，INBA系统也能安全进行炉渣粒化，能够彻底解决对烟尘、蒸汽的处理问题，达到系统零排放的目标。利用冲渣水自身携带的机械能完全水力冲渣，不需要打渣轮等机械设备，且脱水转鼓过滤能力大，驱动电机只需要30 kW，节约电能。实现了环保系统的工业化，并得到广泛运用。

2 INBA渣处理施工过程中的实践

INBA渣处理系统流程如下：

INBA炉渣处理系统由火渣粒化系统、水渣输送系统、水系统、冷却系统等组成，包含粒化塔、转鼓、皮带、水泵等设备，由于涉及专业及设备较多，设计、施工过程中容易出现一些问题。

2.1 粒化塔水池底部底板

粒化塔作为二次粒化、承接水渣的第一道工序，其寿命直接影响着整套INBA系统的寿命，因此其施工质量的好坏尤其重要。山钢日照5 100 m3高炉配套粒化塔水池底板部位直径约3.2 m，由于整个粒化塔烟囱施工采用混凝土滑膜施工技术，这就要求粒化塔水池底板处需要留设用于混凝土进出的吊装孔，这就造成不可避免的施工缝，为粒化塔水池底板渗漏埋下了隐患。为了解决该问题，我们从设计上将粒化塔水池底板的厚度由250 mm加厚到300 mm，另外施工过程中严格要求底板一次浇筑成型，确保底板耐磨料能够实现耐磨防漏的作用，现场施工照片见图1。

图1 粒化塔底板耐磨料现场施工照片

2.2 输渣皮带

山钢日照5 100 m3高炉水渣外运采用皮带输渣，整个渣运输系统由6条皮带组成，渣-1、渣-2为可折叠皮带机，将水渣卸至渣-3、渣-4皮带机，运至渣-5转运站，再卸至渣-5、渣-6皮带机，最终运至水渣微粉转运站。渣-1、渣-2可折叠皮带宽度B=1 200 mm，速度1.6 m/s，Q=600 t/h，皮带耐温 150℃。渣-3、渣-4皮带机互为备用，渣-5、渣-6皮带机互为备用。渣-3、渣-4、渣-5、渣-6皮带机参数均为：带宽 B=1 400 mm，速度 1.6 m/s，Q=1 200 t/h，皮带耐温150℃。输渣皮带作为山钢日照高炉渣外运的唯一方式，一旦出现问题高炉只能放火渣，不但危险而且清理劳动强度也很大，因此确保输渣皮带正常运行不出问题显得尤其重要。

（1）山钢日照5 100 m3高炉水渣外运皮带在冬季生产过程中出现皮带跑偏严重情况，渣-2皮带滑离改向滚筒，经现场检查发现改向滚筒上出现结冰情况，究其原因是皮带上带水较多。经讨论决定在皮带机头增加压缩空气吹扫点，之后未出现过滚筒结冰现象且输渣皮带带渣情况明显减少，大大改善了现场清理劳动强度。

（2）渣-1、渣-2皮带转运至渣-3、渣-4皮带采用三通分料器落料，两落料点夹角60°，落料点垂直落料。生产过程中渣-3、渣-4、渣-5、渣-6皮带出现不同程度的跑偏，严重影响了水渣外运。现场紧急组织会议讨论皮带跑偏原因，经分析皮带跑偏由于三通分料器落料不均，未落在皮带正中心，由于渣粘度较大，下落的水渣落于皮带一侧不停给皮带施加外力造成皮带跑偏。讨论后决定对三通分料器进行改造，首先在三通分料器落料口增加20 mm钢板作为挡料板，使水渣落入皮带中央，另一方面将皮带落料口由原来的垂直落料改为倾斜落料，将三通分料器落料点沿皮带运行方向倾斜10°落料，经两方面调整将料流导入皮带中央，改造后很好地解决了渣-3、渣-4、渣-5、渣-6皮带跑偏问题。

2.3 耐磨管道施工

INBA渣处理考虑系统的耐久性，渣处理粒化塔至脱水转股、脱水转股至热水池水管道均采用复合双金属耐磨管，但由于耐磨管需要专业制造厂定尺制造，这样由于现场的施工误差就造成了现场耐磨管道安装不上、对接不严情况时有发生；复合双金属管道现场切割较难，这样就还是需要从设计和施工两个方面考虑处理该问题：

（1）给排水专业设计中考虑施工误差留较多伸缩节，但由于伸缩节寿命低从而会直接影响整个系统的寿命。

（2）设计时在粒化塔出口处（见图2）钢板留设200 mm余量，待全部耐磨管道施工完成后，粒化塔出口耐磨料再施工，同规格耐磨管按照10%抽取，留长100 mm且单侧法兰不焊接（不足一根的取一根）。

图2 粒化塔出口安装图

2.4 粒化塔施工

考虑到沿海海水的腐蚀性，山钢日照精品钢基地工程粒化塔烟囱选用了混凝土形式，混凝土尽管在耐蚀性方面有其优势，但土建施工精度却无法同玻璃钢或钢结构相比，土建动辄几公分的误差不能够满足设备安装要求，山钢日照工程在粒化塔非标设备安装工程中出现过该类问题，考虑现场实践，可以从以下几方面处理该问题：

（1）粒化塔施工前出铁场多已形成，这样就可以按照实际火渣沟中心位置测设粒化塔进口位置，能够很好地减少因火渣沟施工误差而引起的相对误差。

（2）粒化塔混凝土施工过程中将留洞留大，每侧留大2 cm，并在侧面预埋好12 cm厚钢板用于与粒化塔非标件焊接。

3 结语

INBA渣处理技术作为渣处理新技术，以其环保、高效应用于众多钢铁厂，但设计、施工过程中仍有许多需要完善的地方，只有不断完善、发展，该技术才能得到更好的推广。