回收工业废水用于高炉冲渣可实现良好的节能减排效果.PDFVIP

回收工业废水用于高炉冲渣可实现良好的节能减排效果 河北钢铁集团宣钢炼铁厂冲渣二车间 张志江 摘要 高炉冶炼生产过程中产生大量废水外排，而高炉冲渣生产过程中，由于水蒸发量 大，需要补充大量新水。冲渣生产对水质没有严格的要求，可以直接回收利用高炉工业 废水，能够实现循环利用、节能减排的良好效果。 关键词 回收 废水 高炉 冲渣 节能 减排 高炉冶炼是炼铁生产的一种最主要的方法。高炉冶炼的主要产品 是生铁，副产品有炉渣、煤气和炉尘。高炉炉渣有许多用途，高温液 态炉渣用水急速冷却制成水渣，是良好的制砖和制造水泥的上等原料。 随着高炉向大型化发展和高炉有效容积利用系数的提高，对高炉炉渣 处理能力也提出了更高的要求。高炉炉渣水淬工艺是我国处理高炉炉 渣的主要方法，高炉炉渣水淬工艺分粒化、脱水、储运三个工艺过程 （见图 1）。粒化是用高压水将高温渣击碎后，水淬冷却为水渣的过程。 脱水是靠过滤或沉淀后实现渣水分离，脱水后的水渣运输到渣场进入 储运环节，水循环回水池系统再利用。  图 1 图 2是高炉炉渣粒化工艺示意图。高炉在出铁过程中，经撇渣器 1 对渣铁进行分离，分离出的炉渣经高温渣沟及溜嘴流入水渣沟时，被 高压喷水箱体喷射出的高压水击碎后，渣水混合物经水渣沟流入脱水 装置进行脱水。粒化工艺主要分将高温渣击碎和将击碎后的高温渣水 淬冷却两个过程，即使用 0.16～0.25MPa、高温渣流量 6～10倍的水 量，以水的动能将高温渣（约 1500℃）打散，打散后的高温渣与水充 分混合，渣水进行热量交换，渣温降至约 65～80℃，水温升高至同等 温度。  图 2 从冲渣工艺分析可知，冲渣用水的主要作用是对高温渣进行粒化， 利用水的动能和渣水热量交换对高温渣进行粒化冷却，然后靠水蒸汽 蒸发散热来降低水温，循环水进入下一轮粒化系统，如此反复循环。 由能量守衡原理可知，高温渣由约 1500℃降到常温需要放出的热量全 部被水吸收，使水温升高大约达到 65～80℃。冲渣系统使用水泵为离 心，是靠离心力将泵体叶轮内的水排入出水管道后，叶轮附近产生真 空，在大气压的作用下，进水管道的水源源不断地进入泵体，达到输 送水的目的。如果水温较高接近沸点时，离心泵的真空尽然导致水的 2 3 沸点降低，导致水泵流量减少、压力降低，使高温渣粒化效果变差， 甚至粒化系统产生堵渣爆炸事故。所以必须对循环水水温进行控制， 通过水烟囱、凉水塔、循环水池的强制或者自然排放水蒸汽散发热量， 以降低水温进入下一轮粒化过程。 实际生产过程中，由于受环境温度、渣温、补新水温度等情况影 响，冲渣循环水的温度在一定范围内，存在不确定性。为了便于理论 计算，我们按生产实际情况范围假定几组数据：高炉渣温 1500℃，水 淬后渣水混合温度为 80℃，进入粒化系统的水温降至 65℃。炉渣的 比热容约为 0.22kcal/(kg·℃)，水的比热容为 1kcal/(kg·℃)，65℃水 的汽化热为 560.2kcal/kg，80℃水的汽化热为 551.3kcal/kg。则高温 渣由 1500℃降至 80℃放出的热量为： （1500-80）×0.22=321.4（kcal/kg） 循环水由 80℃降至 65℃放出的热量（由 65℃升至 80℃吸收的热 量）为： （80-65）×1=15（kcal/kg） 计算粒化 1t 高温渣导致水的蒸发量（高温渣由 1500℃降至 80℃ 放出的热量减去水升温吸收热量除以 80℃水的汽化热）： （321.4×1-15）÷551.3≈0.56（t） 计算 1t 水由 80℃降至 65℃的蒸发量（水由 80℃降至 65℃放出 的热量除以 65℃、80℃水的平均汽化热）： （15×1）÷[（560.2+551.3）÷2]≈0.03（t） 生产 1t 水渣，粒化与降温水的总蒸发量约为： 0.56+0.03=0.59（t） 4 计算虽然是假定的数据，但通过多种情况假定多次计算，其结果 非常接近，而且与现场补水的实际情况也非常接近，不影响正常研究。 通过计算得到的结论是粒化和冷却过程中，有大约有总渣量重量 60% 的水转化为水蒸汽排放到系统外部。另外水渣经脱水后，粒化渣不可 避免地要带走 20～35%的水量。为了保证系统的正常运行，对于因水 蒸汽排放和水渣带走的水量必须进行及时补充，每生产 1t 水渣，大约 需要补充 0.8～1t 新水。高炉每生产 1t 生铁，大约需要消耗冲渣用水 0.3～0.4t，在高炉冶炼用水所占的比重较大。 高炉冶炼过程中，由于煤气清洗、设备冷却排污产生大量废水， 水渣储运系统也产生一定量的废水。如果能这些废水回收用于冲渣， 可以节约大量新水，减少高炉废水外排量，把排污对环境危