福建三钢6#高炉渣处理工艺改造

唐 宇，郭 帅，王 林

（1.中冶华天工程技术有限公司，江苏210019；2.福建三钢闽光股份有限公司，福建365000）

0 引言

福建三钢6#高炉于2012 年3 月16 日点火投产，高炉设双出铁场、双铁口，不设渣口。该高炉原渣处理工艺采用平流沉淀法，双铁口共用一套平流沉淀池渣处理设施，不设置干渣坑。平流沉淀池法具有环境污染严重、脱水效果差、操作环境不佳等缺点，单纯的平流沉淀池法渣处理工艺已经属于落后技术。基于此，福建三钢决定利用6#高炉大修改造机会，对该高炉渣处理工艺进行升级改造。经过各种渣处理工艺的比选，并兼顾该厂的实际情况和操作习惯，最终确定采用底滤法渣处理工艺。

1 炉渣处理工艺选择

在选择炉渣处理工艺时，以结构简单、渣水分离效率高、操作及维护方便、环境污染小为原则，尽可能充分利用原有场地，并力求投资及维护费用低。

1.1 渣处理方法的比较

高炉熔渣的处理，取决于对炉渣利用途径的选择。目前，高炉熔渣处理方法主要分为水淬渣和干渣，亦可按照用途适当进行渣棉和膨珠处理，以使高炉渣得到最大化的合理利用。对于水淬渣工艺：按照粒化方法不同可分为传统的冲渣沟粒化、粒化塔粒化、机械轮粒化；按照渣水分离方式的不同，水淬渣可分为由以底滤法、平流沉淀池法等为代表的过滤分离法和以转鼓法、轮法、螺旋法、圆盘法等为代表的机械分离法[1]等。目前主流的粒化工艺是粒化塔法，本文不作为重点分析，下面就不同渣处理工艺渣水分离的方法进行分析。

1.1.1 过滤分离法

以底滤法为其代表的渣水分离法，渣水分离过程主要在过滤池内进行。在过滤池内从下到上依次铺设粒径不同的颗粒状滤料，依靠颗粒状滤料截留水中的渣，热水则穿过滤料经过滤支管汇集至过滤总管，经上塔泵输送至冷却塔冷却后的送至冷水池备用。底滤法的主要优点如下：

（1）过滤效果好、不需要二次沉淀、工艺简单、工程投资低。

（2）过滤后水质洁净，悬浮物含量 5～30 mg/l，而机械法过滤后水质悬浮物一般大于200 mg/l。因此水管及设备磨损小，不需要渣浆泵和耐磨管道。

（3）机械设备少、故障率低、运行与维护费用低。

（4）采用冷水冲渣，蒸汽排放低、渣含水率低，造成的二次污染小。

但该工艺亦具有机械化和自动化程度不如机械分离法、占地面积较大等缺点。

1.1.2 机械分离法

机械分离法工艺主要包括转鼓法、轮法、螺旋法、圆盘法等，各工艺方法均在高炉有实际应用。但各方法在渣水分离的具体方式上也不尽相同：以INBA 法为代表的转鼓法、以嘉恒法为代表的轮法和以俄罗斯等独联体国家为代表的圆盘法等，其渣水分离的本质为通过不同型式的机械装置采用机械过滤的办法实现渣水分离；以明特法为代表的螺旋法，其渣水分离的方法为通过机械螺旋提升输送的办法将渣水进行初步分离，粗渣通过胶带机输送，含细渣的浊水再通过机械过滤的办法实现渣水分离。机械法水渣处理工艺的主要优点如下：

（1）机械化和自动化程度高；

（2）系统安全度高（即对熔渣含铁的适应能力较强）；

（3）占地面积较过滤法小。

但也普遍存在设备投资及维护费用较大、脱水机械设备故障率较高、对渣量波动的适应能力不足等缺点。

1.1.3 各工艺方法比选

采用底滤法渣处理工艺可充分利用原平流沉淀法的场地，亦可利用原平流沉淀法渣处理工艺的部分池柱、基础等，可以节省部分投资并缩短工期，并且底滤法与平流沉淀法均属于过滤分离法工艺，两者均采用水池进行渣水分离，不同之处仅为渣水的分离渠道不同，因此，相比机械分离法，底滤法更易被该厂所接受，亦可体现充分利用现有场地、投资及维护费用低、环境友好、结构简单等原则，基于上述的原因，最终确定选用底滤法作为改造方案。

1.2 底滤法渣处理工艺

底滤法渣处理工艺的主要设备包括：粒化塔蒸汽烟囱、栈桥、过滤池、冲渣设备、冲渣水泵组、上塔水泵组、冷却塔、冷水池等。图1 为底滤法渣处理工艺布置示意图。

图1 底滤法渣处理工艺布置示意图

底滤法渣处理工艺流程简述如下：高炉熔渣由熔渣沟流入到粒化塔，经冲制箱喷出的高速水流快速淬冷、粒化成颗粒状，在粒化塔深水区经过浸泡二次水淬，其渣水混合物经自重流入水渣沟，经转换流槽进入多个过滤池中的任一池子进行过滤脱水；当一个过滤池内渣堆满后，通过从过滤池底部抽干其积水来实现渣水的分离；然后用底滤池上方的桥式抓斗起重机将渣抓出外运；同时，通过转换流槽的转换，将渣水混合物转换至另一个底滤池进行重复过滤、脱水及抓渣的操作；底滤池内经过过滤层的热水通过热水泵抽吸进入高架冷却塔，冷却后的水贮于下方的冲渣贮水池备用。底滤法渣处理工艺流程图详见图2。

图2 底滤法渣处理工艺流程图

2 渣处理改造方案的确定、设计与实施

2.1 改造前平流沉淀法工艺简述

福建三钢6#高炉改造前，渣处理采用的是炉前粒化池水淬和平流沉淀法工艺，不设置干渣坑，冲制点设置集汽罩和排汽烟囱。高炉的每个出铁场的铁口下渣处分别设置1 个粒化器，冲渣水分别由冲渣泵组供水总管接入，每个粒化器供水管设置1 个手动浆液阀和1 个电动浆液阀，控制冲渣水的开和关。高炉设两条水渣沟，两个铁口的水渣经各自的水渣沟，在平流沉淀池前汇总后，进入平流沉淀池进行处理。平流沉淀法工艺共设三个沉淀池，三个沉淀池呈“一”字式布置，沉淀池之间由高度为500 mm 的挡墙分隔，沉淀池南侧为水渣临时堆场，成品水渣由铁路或者汽车外运，沉淀池及水渣堆场的西侧为冲渣泵房及配水井，沉淀池中的净水经冲渣泵组加压后供各冲渣点循环冲渣使用，跨沉淀池及水渣临时堆场处设置91.9 m×31.5 m 矩形露天栈桥，并安装2 台抓斗桥式起重机，用于抓渣。平流沉淀法渣处理系统的平面布置图详见图3。

图3 平流沉淀法渣处理系统平面布置图

2.2 改造方案的确定

经生产实践，平流沉淀法工艺存在渣水分离效率低、污染严重、操作环境不佳等缺点，经过渣处理工艺比选及可行性论证，该厂决定利用高炉大修的机会，将渣处理工艺由平流沉淀法改造为底滤法。

2.3 渣处理工艺改造的设计与实施

2.3.1 改造原则

以工期短、操作及检修方便、环境友好等为改造原则，尽量利用原有设备和设施、建构筑物等。

2.3.2 渣处理系统的设计与实施

底滤法渣处理改造的工艺参数：出渣次数为12～15 次/天，出渣时间为45 min/次，每次二个铁口不同时出渣；渣流量为3～8 t/min，冲渣水量为2 000 m3/h，冲渣水压力≥200 kPa。改造后渣处理系统的平面布置图见图4。本次渣处理设施改造的具体内容如下：

（1）保留原有熔渣沟，两条水渣沟的走向做局部调整，除保留部分水渣沟及烟囱基础外，包括粒化器、水渣沟、烟囱等全部更换。

（2）将原有平流沉淀法最东侧的沉淀池改造为3 个底滤池，每个水渣沟底滤池侧的端部设置一个V 型分流箱，每个分流箱的2 个分流口分别插入到2 个底滤池内，每个分流口的端部设置一台电液动推杆翻板阀，通过翻板阀的启闭来调整水渣渣浆的流向，进而决定水渣进入哪个底滤池。

（3）保留原露天栈桥及铁路，原西侧的2 个沉淀池拆除，改做水渣临时堆场，原沉淀池南侧的水渣临时堆场改做地下管廊，原西侧的冲渣泵房改造为冲渣水冷水池，原配水井改造为冲渣泵房，冲渣泵房及冲渣水冷水池上方设置上塔泵及冷却塔。

2.3.3 改造后渣处理系统的工艺特点

图4 改造后渣处理系统平面布置图

（1）平面布置紧凑，场地利用充分。渣处理工艺改造为底滤法后，水渣临时堆场面积扩大10%，原平流沉淀池、配水井及泵房等场地全部用于底滤法工艺的设备设施及建构筑物。

（2）物流顺畅。根据该厂的要求，水渣的运输保留原铁路和汽车运输两种方式。改造后，原铁路线保留，铁路运输路线不变，汽车运输通道由原沉渣池东侧的汽车运输线调整为现水渣临时堆场西侧的汽车通道，即运输水渣的汽车离开水渣区域后直接进入厂区Ⅱ号路，与原来相比，汽车运输更加便捷。

（3）有害蒸汽排放量显著减少。由于原平流沉淀法工艺不设冷却塔，采用热水冲渣，水渣区域热气蒸腾，环境较差。采用底滤法工艺后，冲渣后的热水经冷却塔冷却后用于冲渣，即采用循环冷水冲渣，水渣区域蒸汽量将大为减少，周围环境将大为改善。

（4）设备检修及维护费用降低，作业率提升。采用底滤法工艺进行渣水分离，过滤后的循环水中细渣含量远比平流沉淀法的低，因此，循环水对系统管道、阀门和泵等的磨损均较小，设备维护和检修的频次减低，既减轻了工人维护和检修的劳动强度，又降低设备维护和检修成本，水渣作业率也得以提升。

3 结论

福建某钢厂6#高炉原渣处理工艺存在环境污染大、水渣脱水效率差、操作环境不佳等不足，因此，该厂利用高炉大修改造的机会，将该高炉的渣处理系统进行了技术改造。经过目前主流的渣处理工艺的比选，并结合该厂自身的实际情况和操作习惯，最终选择底滤法作为改造后的渣处理工艺。改造后，渣处理系统场地利用充分、物流顺畅、有害蒸汽排放量显著减少、设备检修及维护费用降低、作业率提升。此次改造达到了预期目标，并为该高炉落后生产的稳定顺行和强化冶炼奠定了基础。