钢铁企业循环水处理标准化流程 51页

钢铁企业循环水处理技术要点1.1标准化工作流程1.1现场调查联合钢铁企业从原燃料进厂到生产成品包括烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢、公辅等，其中公辅有供水、供电、热力、发电、制氧等。现场调查时要在业主技术人员带领下对循环水系统情况作系统详细调查，内容包括：（1）主体生产工艺及特点、产品品种、设计产量、实际产量；（2）循环水系统换热器的结构形式及材质、循环水系统工艺及流程图、循环水水量和水压、补充水水质、循环水水质。（3）对已运行的系统必须了解是否存在结垢、腐蚀超标、粘泥等故障。对调查内容要反复核查，做到准确、详实，为方案的制定提供准确资料，认真填写现场调查表。厂循环水系统情况调查表调查时间：调查人：序号调查项目调查结果1主体生产工艺及特点2产品品种3设计产量4实际产量5换热器的结构及材质6循环水工艺流程7补充水水质\n8循环水水质9循环水水量、水压10系统有无故障1.2方案制定方案制定以现场调查资料为基础，经过资料整理、实验室试验和类似系统的经验编写方案，内容包括对主体的简介、循环水系统说明、药剂投加品种、量、方案、安全注意事项、系统特点及水处理难点、水处理操作规程、循环水控制指标、制定方案的依据等。循环水处理方案是现场执行的依据和准则，必须严格遵守，可以根据现场情况的变化由技术负责人调整和优化方案，并备案，否则任何人无权私自更改方案。1.3方案实施（1）准备工作准备好水处理药剂，主要阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂、絮凝剂等，建立水质分析室。和业主协商具备药剂投加的一切条件，加药装置运转正常、安全可靠，加药点合理，所有的水处理设施完善，消除影响水处理效果的缺陷。如果开始总包已经运行的系统，必须指出对系统已存在的问题，如结垢、腐蚀、粘泥等故障，并请业主处理好故障才能开始总包工作。（2）制定水处理规程包括水处理药剂投加规程，包括水质调整、化学分析、安全规定。（3）具体实施\n根据方案做好水处理运行工作，一是投加水处理药剂，二是控制好循环水的浓缩倍数和各项指标，三是做好水质分析。在方案实施过程中，要严格遵守操作规程，遇到问题要加以分析，并找出解决办法。1.4运行监控（1）水质各项指标的控制在水处理运行中要控制好加药量和循环水的各项指标，才能确保水处理效果。如果由于业主的原因水质超标，要及时和业主沟通，必要时以书面方式，和业主分析超标的原因，并提出改进措施。（2）水处理效果的检查水处理效果检查包括对水质分析数据的总结分析和现场调查。有些循环水系统通过水质分析数据可以判断水处理运行效果，如通过分析浊环水的悬浮物可以检验絮凝沉淀效果，通过分析循环水中的全铁可以检验缓蚀效果，通过计算阻垢率可以检验阻垢效果。另外有条件可以安装在线污垢热阻仪和循环水管道旁路安装检测挂片等。现场调查是检验水处理效果最直接有效的方法，做好现场调查要和业主技术人员及时沟通，有些设备运行参数可以反应出水处理效果，如发电厂凝汽器的端差、排气温度和水处理效果有关，等等。另外，在主体生产停产检修时打开换热设备可以直观看出结垢、腐蚀、粘泥等情况，必要时可以拍照存档。对现场调查情况不但要有记录，而且对记录数据和资料加以整理总结，为水处理方案的完善提供依据。在分析这些资料过程中，要多和业主沟通，因为设备运行不正常或水处理效果不好，不但和我方水处理有关，而且同时和业主的设备质量、操作、运行管理有关，如果是业主的原因要请业主改进。1.5阶段总结\n水处理阶段总结是管理中比较重要的环节，阶段总结包括水质分析数据的整理分析、加药量的统计、分析、水处理效果的阶段报告，通过总结可以找出好的经验和不足，为我们的下一阶段或下个项目水处理工作的开展提供宝贵的经验，通过总结可以进一步优化水处理方案，降低我们的水处理成本，通过总结提高我们的水处理技术水平。1.6安全技术安全是我们做好工作的前提和保证，特别是对于一个新的项目和工程，要求我们要和业主沟通，了解现场情况，掌握现场不安全因素，同时制定好安全措施，并严格执行。2钢铁联合企业生产工艺钢铁是经铁矿石熔融而提炼出来的，其生产过程大致分为铁精矿的烧结工序、还原生铁的炼铁工序、生产钢坯的炼钢及连铸工序、制成各种钢材的压延工序。此外还有配套的焦化、制氧、水电等。生产工艺见图2-1。3烧结工序3.1烧结工艺概述烧结生产工艺的过程就是将准备好的矿粉(精矿粉或富矿粉)、燃料(焦粉和无烟煤)和溶剂(石灰石、白云石和生石灰)，按一定的比例配料，然后再配入一部分烧结机尾筛分的返矿，送到混合机混匀和造球。混好的料由布料器铺到烧结机台车上点火烧结，烧成的烧结矿经破碎机破碎筛分后，筛上成品烧结矿送往高炉，筛下物为返矿，返矿配入混合料重新烧结，烧结过程产生的废气经除尘器除尘后，由风机抽入烟囱，排入大气。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。烧结厂工艺流程见图\n3-1。烧结厂的规模按面积来划分：面积大于等于200m2为大型；面积大于等于图2-1钢铁联合企业生产流程图50m2为中型；面积小于50m2为小型。目前国内烧结机单机最大面积为660m2。3.2烧结水处理系统烧结设备冷却水系统分为间接冷却循环水系统和直接冷却循环水系统\n。此外随着节能新技术的应用，烧结余热得到有效利用，余热锅炉产生的蒸汽可以用来厂区采暖或用来发电。随着钢铁工业技术的发展，烧结厂工艺趋向于带式烧结机大型化。而对于大型厂的除尘设备多采用电除尘器，从而代替了湿式除尘，省去了间接冷却循环水系统，不但节约了水资源，而且减少了环境污染。3.3净环水系统（1）冷却设备烧结间接冷却循环水系统冷却设备包括：（1）烧结机水冷隔热板冷却；（2）烧结矿单辊破碎机轴心冷却；（3）抽风机室风机电机冷却器、油冷却器、电除尘风机冷却；（4）环式冷却机风机和稀油站润滑冷却用水；（5）烧结机机尾监控摄像机冷却用水。换热设备主要材质有碳钢、铸铁、铜、不锈钢等。烧结机水冷隔热板设在点火器和布料器之间，用来保持经布料器分布在烧结机上的混合料的温度和湿度，防止水份蒸发。水冷隔热板为一空心钢板，中间充满水，通过水的流动将点火器散发的热量带走。抽风机电动机冷却器安装在电机颈部的通风柜中（图3—2），冷却器的出风口与电机的进风口，冷却器的进风口与电机的出风口紧密配合与电机形成一个封闭的循环通风系统，它的功能是把电机损耗产生的热量（热空气）送至冷却器，通过冷却器把热空气进行冷却，冷却器内部排列着翅片吸热管，管内通冷水进行冷却，冷却后的空气经风机送入电机内，使之冷热空气密闭循环交换。\n图3-1烧结生产工艺流程（2）循环水工艺及水处理要点\n烧结间接冷却循环水系统由循环水泵、机械通风冷却塔、管网、加药装置等组成。烧结设备使用后的水，利用余压上冷却塔降温冷却后，由供水泵送到设备循环使用，其工艺流程见图3—3。在循环冷却水系统中以工业水作为补充水，由于循环水的蒸发浓缩，结垢、腐蚀和微生物粘泥是影响循环水系统运行的主要故障，因此必须对循环冷却水进行处理实现水质稳定。烧结厂用水较少，例如450m2烧结机其循环水量在500—600m3/h，在循环水系统处理上的基本考虑，与一般冷却水处理一样。\n图3-2电动机空气冷却器\n图3-4烧结净环水水处理工艺流程4焦化工序4.1焦化生产工艺将各种经过洗选的炼焦煤按一定比例配合后，在炼焦炉内进行高温干馏，可以得到焦炭和荒煤气，将荒煤气进行加工处理，可以得到多种化工产品和焦炉煤气。焦化生产工艺流程见图4—1。焦炭是炼铁的燃料和还原剂，它能将氧化铁(铁矿)还原为生铁，焦炉煤气发热值高，是钢铁厂及民用的优质燃料，又因其含氢量多，也是生产合成氨的原料。目前我国最大焦炉为7.63米60孔焦炉。\n图4-1焦化生产工艺流程4.2焦化循环水系统4.2.1煤气净化循环水系统（1）冷却设备来自焦炉的荒煤气经冷却冷凝分离焦油氨水和净化脱除焦油雾、萘、硫、氨及苯等后，成为净化煤气。在煤气净化的同时可回收或加工制取化产品。煤气净化工段组成为：冷凝鼓风工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、脱硫工段、硫酸工段、粗苯蒸馏工段及油库等组成。冷却设备主要有横管冷却器、螺旋板式换热器。横管冷却器主要应用在焦化中对焦炉煤气的冷却。煤气由焦炉引向化学产品回收车间，经过气液分离器后温度一般在80～85℃，且含有大量的焦油气和水汽。为了便于输送，并减少鼓风机的动力消耗和有效回收化学产品，煤气须在初冷却器中进一步冷却至20～25℃。而现有大多采用的冷却方式为间接冷却，即采用横管式冷却器。其工作原理如下：在冷却器中煤气走壳程并垂直于冷却水管，由上向下流动。水走管程，一段为循环水，二\n段为低温水，均由下向上流动。煤气在冷却器内冷却过程中，有大部分水汽和焦油被冷凝下来，并在一部分氨、硫化氢和二氧化碳溶解于所生成的冷凝液中，同时有大量萘析出溶解于焦油中，随煤气由上向下流动，并经液封槽排出。而煤气由鼓风机抽送至后面工序。横管冷却器见图4-2。图4-2横管冷却器结构示意图螺旋板式换热器设备由两张钢板卷制而成，形成了两个均匀的螺旋通道，两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种小温差介质，也能达到理想的换热效果。\n螺旋板换热器与一般列管式换热器相比是不容易堵塞的，尤其是泥沙、小贝壳等悬浮颗粒杂质不易在螺旋通道内沉积，分析其原因；一是因为它是单通道杂质在通道内的沉积一形成周转的流还就会提高至把它冲掉，二事故因为螺旋通道内没有死角，杂质容易被冲出。螺旋板式换热器见图4-3。在焦炉煤气净化中常用于粗苯的冷却。图4-3螺旋板式换热器示意图（2）水处理系统煤气净化车间设备冷却用水由循环给水系统供给，煤气净化循环水系统由回收循环水泵、机械抽风冷却塔、旁流过滤器、循环水管网及水质稳定装置等组成。用水设备主要材质有碳钢、不锈钢、铜等。在焦化循环水处理中煤气净化水处理系统常和制冷机冷却器、焦化地面除尘站冷却水共用一个系统实现循环冷却水的处理。其工艺流程见图4-4。3.4低温水给水系统低温水供水水温为16℃，回水水温为23℃。该系统由低温水泵、溴化锂制冷机及低温水管网等组成。主要供给冷凝鼓风工段、脱硫工段、粗苯蒸馏工段、终冷洗苯工段等工段低温水设备冷却用。回水流回低温水吸水井，由低温\n图4-4焦化循环水工艺流程图水泵加压，经制冷机制冷后供设备循环使用。工艺流程见图4-5。低温冷却水由于在低温状态下运行，不存在结垢现象，应根据补充水水质考虑腐蚀，如果补充水存在腐蚀的倾向可以考虑在系统中投加缓蚀剂。图4-5焦化低温水工艺流程图5炼铁工序\n5.1炼铁生产工艺炼铁工艺是将原料（矿石和熔剂）及燃料（焦炭）送入高炉，通入热风，使原料在高温下熔炼成铁水，同时产生炉渣和高炉煤气。炼铁产生的高炉渣，经水淬后成水渣，用于生产水泥等制品，是很好的建筑材料。炼铁厂包含有高炉、热风炉、高炉煤气洗涤设施、鼓风机、铸铁机、冲渣池等，以及与之配套的辅助设施，其生产工艺流程见图5－1。目前我国最大高炉为6300m3。图5-1炼铁生产工艺流程图5.2炼铁循环水处理系统5.2.1高炉净环水系统（1）冷却设备\n净循环冷却水系统主要供高炉鼓风机站、空压机站、液压站、TRT发电、水—水热交换器等用水。鼓风机站冷却设备有电机、润滑油冷却器、动力油冷却器，冷油器进出口油温为55℃/42℃。空压站冷却设备有空气冷却器、油冷却器等。板式换热器是高炉软水密闭循环的换热设备，通过水—水热交换将使用过的软水冷却下来，见图5-2。换热设备主要材质有碳钢、铜、不锈钢等。图5-2板式换热器结构示意图（2）水处理系统循环冷却水系统由供水泵、冷却塔、吸水井、补排水系统、旁滤器、管道过滤器、水质稳定剂投加系统等。工艺见图5-3。\n图5-3循环水处理工艺流程图高炉净环水属于典型的间接冷却水系统，水处理上从阻垢缓蚀、杀菌灭藻上考虑，而板式换热器的堵塞是高炉净环水应该关注的问题。板式换热器板片间隙只有1mm，而且流道复杂，很容易堵塞。如果板片堵塞，影响换热效果，不得不进行清洗，板片清洗比较麻烦。堵塞的原因，一是杂物堵塞，二是结垢堵塞。避免杂物堵塞，可在板式换热器进水总管上安装自清洗管道过滤器，依靠其截流住水中杂物。避免结垢除了控制好水的各项指标，投加水处理药剂外，还应关注几台换热器的配水，必须通过调整每台换热器进水阀门，使每台换热器进水均匀，如果进水不均匀，使得水量小的换热器水流速过低，即使水处理工作做得再好，也可能出现结垢现象。5.2.2高炉软环水（1）用水设备\n高炉冷却目的在于保证高炉不被烧坏并延长其砌体与设备的使用期限，高炉冷却效果的好坏是影响高炉一代寿命的重要因素。高炉冷却系统包括高炉冷却壁、风口、炉底、热风阀等各种冷却设备，而这些设备热负荷强度极高，特别是高炉风口小套热流密度高，若采用以生水为补充水的间接冷却方式，在低浓缩倍数运行，即使投加阻垢缓蚀剂仍不能避免这些换热设备结垢，结垢影响了高炉的寿命。因此，要提高高炉的一代寿命，必须供给优质冷却水。软水（纯水）密闭循环的采用避免了设备结垢，同时没有强制排污水量，从环保角度考虑也是优选的方式。高炉炉衬内部温度高达1400℃，一般耐火砖都要软化和变形。高炉冷却装置是为延长砖衬寿命而设置的，用以使炉衬内的热量传递出动，并在高炉下部使炉渣在炉衬上冷凝成一层保护性渣皮，按结构不同，高炉冷却设备大致可分为：外部喷水冷却、风口渣口冷却、冷却壁和冷却水箱以及风冷(水冷)炉底等装置。 冷却壁是高炉内部的冷却设备，置于炉壳与炉衬之间，主要材质为铸铁，铸钢或铜。冷却壁主要用于风口及以下区域，起冷却高炉炉缸内衬的作用。图5-4为铸铜冷却壁示意图。高炉风口，是保证高炉正常生产的关键部件。通常安装于炉腹与炉底之间的炉墙中，前段有500mm伸入炉内，直接受到液态渣铁的热冲蚀和掉落热料的严重磨损，容易失效，因频繁更换风口导致高炉休风，导致高炉低产。高炉风口的使用环境极端恶劣，要承受约1500度以上的高温。冷却是极重要的因素。由于软水密闭循环的采用，避免了因垢物附着使传热面结垢，烧毁风口的现象。高炉风口的结构有：空腔水冷风口、双腔旋流风口、贯流式风口、双进双出风口、偏心式风口。图5-5为贯流式风口结构示意图。（2）水处理系统软水（纯水）密闭循环系统包括水泵、供水管网、脱气罐、膨胀罐、热交换器、加药装置等。工艺见图5—6。软水（纯水）密闭循环系统多为水—\n水热交换，在盛满软水（纯水）的膨胀罐内，以氮气作密封，在整个循环过程中系统是密闭的。由于软水（纯水）中存在溶解氧，具有腐蚀倾向，因此须特别注意缓蚀措施。在系统中需要投加缓蚀剂、杀菌剂以保护设备和管道。图5-4冷却壁示意图\n图5-5贯流式风口结构示意图图5—6高炉软（纯）水密闭循环工艺流程5.2.3高炉煤气洗涤水\n（1）高炉除尘工艺高炉煤气湿法除尘是利用高炉煤气洗涤装置将煤气中烟尘带进水中达到烟气净化和降温的目的。工艺见图5-7。高炉煤气洗涤采用塔文除尘、双文方式、比肖夫塔等洗涤方式，高炉煤气入塔前烟尘含量5—10g/Nm3,出文氏管后小于10mg/Nm3。湿法除尘工艺常用的有塔文系统处理流程、双文系统处理流程、比肖夫塔煤气清洗系统（环缝洗涤系统）三种方式。图5-7高炉煤气洗涤工艺流程图（2）含锌高炉煤气洗涤水的水质特点及故障\n高炉煤气洗涤水的水质受高炉冶炼物料的影响很大，特别是高炉铁矿石中含锌，使高炉煤气洗涤水中含有锌离子的结垢型水质。高炉煤气洗涤水系统中各流程段水质也是不同的，为此把高炉煤气洗涤水系统分为回水段、中间段、送水段。回水段是从洗涤设备出来到沉淀设备进口，中间段是从沉淀设备出口到冷水池，送水段是降温冷却后到送往洗涤设备。在典型的含锌高炉煤气洗涤水系统中沉淀池出水到冷水池管道、送水管道、冷却塔喷头结垢，洗涤塔送水管道、阀门等处尤为严重，供水泵叶轮、洗涤塔喷头也存在结垢现象，洗涤塔出水管道不存在结垢现象。高炉煤气洗涤水系统中水垢大多为灰白色夹杂黑色颗粒，除水泵叶轮、洗涤塔喷头水垢致密坚硬外，其它都较疏松。从管道中垢样分析成分看，主要是锌、钙、铁和酸不溶物，这说明污垢主要是由锌、钙垢和悬浮物组成。（3）高炉煤气洗涤水的处理流程高炉煤气洗涤水从煤气洗涤塔、文氏管、减压阀、湿式电除尘等设施排出，水中主要含有TFe、Fe2O3、FeO、SiO2、CaO、MnO、C等物质，以含铁粉为主，还含有焦炭粉末及少量酚、氰有毒物质。高炉煤气洗涤水处理包括絮凝沉淀、冷却、水质稳定、污泥脱水等主要工序。高炉煤气洗涤水净化煤气后从高炉煤气洗涤系统出来汇集到回水渠道，进沉淀池、出水汇集到高架渠道流到热水池，经水泵加压上冷却塔降温冷却回到冷水池送往高炉煤气洗涤塔循环使用，沉淀池排出污泥经一组渣浆泵送到污泥脱水设备。高炉煤气洗涤水处理流程见图5—8。（1）悬浮物的去除高炉煤气洗涤水悬浮物含量在700mg/L—3000mg/L，粒径在50—60μm左右，一般大部分在100—300μm左右。采用自然沉淀法去除悬浮物，出水悬浮物在100mg/L—200mg/。煤气洗涤大多数厂采用辐射沉淀池，近年来斜板沉淀池也有应用。为了提高供水质量，减少结垢因素，建议悬浮物控制在35mg/L\n图5—8高炉煤气洗涤水处理流程以内，通过絮凝沉淀可以实现。采用絮凝沉淀可以投加混凝剂和助凝剂，常用的混凝剂有聚合氯化铝和聚合硫酸铁，助凝剂采用聚丙烯酰胺。絮凝剂和助凝剂应投加在沉淀池进水渠道上，相距10米以上，而且应在渠道上安装混合装置，以利于悬浮物和药剂的混合反应，提高沉淀效果。(2)结垢的防止对于含锌洗涤水结垢是主要故障，为了解决结垢问题。在沉淀池出口投加阻垢剂，实践证明只能缓解结垢速度。最好在回水渠道投加絮凝剂之前先投加氢氧化钠在投加絮凝剂、助凝剂，沉淀池出口投加阻垢剂。投加氢氧化钠调节水的pH值，使其控制在7.2—8.0，在7.7—8.0之间锌的去除率最高，锌离子小于5mg/L。水中加入氢氧化钠后，溶解性的锌离子变成不溶性的氢氧化锌，氢氧化锌在絮凝剂的作用下和悬浮物一起成为絮体在沉淀池中沉淀。氢氧化钠的投加应采用全自动控制方式，把水的pH值控制在范围之内。阻垢剂应根据循环水量连续均匀投加，筛选阻锌好的药剂。\n（3）污泥处置从沉淀池排出的污泥浓度在10%-20%，用泥浆泵送到二次浓缩池进一步浓缩，经浓缩后将含泥量为30%-40%的泥浆直接送到过滤机，经过滤脱水后得到含水率为20%-30%的泥饼，送到烧结回收利用。常采用的脱水设备主要有GN筒型内滤式真空过滤机、筒型外滤式真空过滤机、圆盘真空过滤机、带式压滤机和板框压滤机。内滤式真空过滤机在许多钢铁厂应用，但存在操作较复杂、效率低、滤布寿命短、更换时间长，而且脱水率低等缺点，逐渐被带式压滤机和板框压滤机所取代。6炼钢工序6.1炼钢工艺炼钢厂主要有转炉炼钢车间、连续铸钢车间，另外炼钢车间根据冶炼品种钢的需要，设置各种炉外精炼设备，包括LF炉、VD炉、RH炉、VOD炉。炼钢厂的规模按转炉容量来划分：容量大于等于100吨为大型；容量大于等于50吨为中型；容量小于50吨为小型。目前我国最大的转炉为300吨。氧气转炉炼钢是以铁水为原料，吹入纯氧进行冶炼，钢水装入钢水包送连续铸锭。主要原燃料有铁水、氧气、石灰石、白云石、萤石等。炼钢生产工艺流程见图6—1。\n图6-1炼钢生产工艺流程6.2转炉净环水（1）冷却设备转炉净环水的主要用户有转炉本体设备、气化冷却烟道、铁水预处理、氧枪密封装置冷却、副枪帽冷却、精炼炉设备冷却、闭式蒸发冷却器外喷淋水等，转炉本体设备的水冷部件有烟罩、炉帽、炉口、托圈、挡板、耳轴、液压站油冷却器等。主要用水设备材质用碳钢、不锈钢、铜等。闭式蒸发空冷器主\n要特点是利用管外水膜的蒸发强化管外传热，其工作过程是用泵将设备下部水池中的循环冷却水输送到位于水平放置的光管管束上方的喷淋水分配器，由分配器将冷却水向下喷淋到传热管表面，使管外表面形成连续均匀的薄水膜；同时用风机将空气从设备下部空气吸入窗口吸入，使空气自下向上流动，横掠水平放置的传热管管束。此时传热管的管外换热除依靠水膜与空气流间的显热传递外，管外表面水膜的迅速蒸发吸收了大量的热量，强化了管外传热。由于风机位于设备上部向上抽吸空气，从而在风机下部空间形成负压区域，加速了管外表面水膜的蒸发，有利于强化管外传热。蒸发空冷中，工艺介质走管内水平流动，空气、水走管外，空气由下向上流动，喷淋水则由上往下流动，水、空气与工艺介质为交叉错流，水与空气为逆流。这样一来从流程布置上也强化了传热传质过程。结构见图6-2。图6-2闭式蒸发冷却塔结构示意图（2）水处理系统循环冷却水系统由供水泵、冷却塔、吸水井、补排水系统、旁滤器、水质稳定剂投加系统等。图6-3为炼钢净环水处理工艺流程图。\n图6-3炼钢净环水处理工艺流程图炼钢净环水根据补充水的水质，循环水的水质，选定阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻剂，在处理上的基本考虑，也与一般冷却水一样。可是，要特别注意闭式蒸发冷却塔外喷淋铜管污垢附着故障。在铜管上附着物为垢物和粘泥的混合物，使铜管传热效率大大降低。制定水处理方案要加以关注。6.3转炉浊环水（1）转炉除尘工艺烟气净化分燃烧法和未然法。目前一般采用未然法湿法除尘和干法除尘。转炉烟气湿法除尘是利用转炉烟气洗涤装置将烟气中烟尘带进水中达到烟气净化降温目的，工艺流程见图6-4。干法烟气净化是烟气经汽化冷却烟道后经蒸发冷却器、电除尘器净化后回收利用，干尘经压块后直接供转炉利用。目前大型转炉多采用干法除尘，不但节约了大量水资源，同时有利于环境保护。\n图6-4转炉烟气湿法除尘工艺流程（2）转炉除尘水的形成及特点转炉烟气湿法除尘是利用转炉烟气洗涤装置将烟气中烟尘带进水中达到烟气净化降温目的。转炉冶炼产生的大量高温(1450℃左右)、含尘烟气被烟罩捕集，经汽化烟道冷却到1000℃左右。初步冷却的烟气经过一级文氏管冷却并除去大颗粒烟尘，再经过二级文氏管除去微细粉尘。供两级文氏管进行除尘和降温使用后的水，通过脱水器排出，即成为转炉除尘废水。转炉除尘水在不同的时期所表现的水质是不同的，与转炉冶炼操作、烟气净化操作、辅料品种质量、循环水运行管理等有关。根据硬度大小可分为高pH值、高硬度水质和高pH值、低硬度水质。在高pH值、高硬度的转炉除尘水中，一般来说文氏管\n、水泵叶轮、冷却塔、管道中结垢相当严重，对生产危害极大，是水质稳定中最难处理的，单靠投加水质稳定效果不好。除尘一文、二文侯口严重结垢，垢层厚而致密坚硬，影响了除尘系统的正常生产，需要每天停炉清理，清理时比较困难。风机叶轮结垢，会导致其寿命缩短，发生喘振，效率降低，直接威胁炼钢生产。水泵叶轮结垢，会降低过水流量，增加水泵负荷，电流升高，影响正常供水。管道结垢，会减小截面积，提高水流速度和压力，严重时会降低过水流量。冷却塔填料、布水管结垢，会造成布水不匀，淋水不均，使冷却效率降低，造成供水温度升高，冷却塔风机、填料检修频繁。（3）转炉除尘水处理工艺转炉除尘废水经过粗颗粒去除、絮凝沉淀、水质稳定、污泥处置等水处理单元技术组合工艺处理后循环使用。图6-5。（1）粗颗粒去除转炉未然法烟气净化污水中烟尘粒径大于60μm，占10%-15%。这些粗颗粒极易使沉淀池派泥管道和污泥脱水设备堵塞及泥浆泵和管道磨损，因此除尘水需先经粗颗粒分离机，去除大于60μm粗颗粒，然后再进入沉淀池。粗颗粒分离设备包括分离槽、耐磨螺旋分级输送机、料斗等，分离槽停留时间一般为2-5分钟，停留时间过长会使细颗粒沉淀，影响分离机正常工作。（2）絮凝沉淀转炉除尘水悬浮物含量较高，一般5000—10000mg/L，在以往的工艺中采用自然沉淀。自然沉淀不用投加药剂，但存在问题。微细颗粒和胶体物质不能去除，增加了结垢因素，同时增加沉淀的容量和停留时间。在转炉除尘水处理中常用的沉淀池有辐射沉淀池、斜板沉淀池。\n絮凝沉淀是提高水质、减少系统故障发生的必然选择。常投加的药剂有聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺，为了降低水硬度往往加入纯碱。絮凝剂和助凝剂应投加在沉淀池进水渠道上，相距10米以上，而且应在渠道上安装混合装置，以利于悬浮物和药剂的混合反应，提高沉淀效果。对于高pH值、高硬度的转炉除尘水结垢是主要故障，为了解决结垢问题，在沉淀池出口投加阻垢剂，实践证明单纯投加阻垢剂只能缓解结垢速度，但很难控制转炉除尘水系统特别是文氏管喉口结垢的问题。为了有效地解决高pH值、高硬度的转炉尘水结垢的问题，应在转炉除尘水系统的回水中投加纯碱，投加点选在絮凝剂投加点之前，在回水渠道的投加顺序为先投加纯碱再投加絮凝剂、助凝剂。投加纯碱调节水的总硬度，使其控制在150mg/L以内，同时pH值小于12。水中加入纯碱后，氢氧化钙和纯碱反应，产生的碳酸钙在絮凝剂的作用下和悬浮物一起成为絮体在沉淀池中沉淀。（3）水质稳定絮凝沉淀不但降低了水的悬浮物，而且降低了水的总硬度，大大减少了转炉除尘水系统结垢的因素，为了进一步降低结垢速度应在沉淀池出口投加阻垢剂，阻垢剂的投加必须根据循环水量连续均匀稳定投加。阻垢剂的选择必须对高pH值具有适应性。（4）污泥处置从沉淀池排出的污泥浓度在25%-35%，用泥浆泵送到直接送到过滤机，经过滤脱水后得到含水率为20%-30%的泥饼，送到烧结回收利用。滤后水不得外排，必须回到循环水系统中。污泥处理流程见图。\n常采用的脱水设备主要有真空过滤机、带式压滤机和板框压滤机。从各家钢铁企业使用情况看，主要是用板框压滤机和带式压滤机进行转炉尘泥的脱水。对于转炉除尘水在做好水处理的同时，一定要关注转炉生产辅料石灰的质量，如果石灰粒度不均匀、粉末过多，在冶炼过程中大量石灰粉随烟气进入水中，造成搞PH值、高硬度结构型水质。图6-5转炉除尘水处理工艺6.3氧枪软环水（1）冷却设备氧枪主要是靠由外壁到冷却水之间的对流传热来冷却的。其结构见图6-6。（2）水处理系统氧枪作为高热负荷的冷却设备，冷却水除了考虑流量和压力外，必须考虑供水质量。采用软水密闭循环系统。氧枪材质为碳钢，闭式蒸发冷却塔交换器材质为铜。循环冷却水系统由供水泵、闭式蒸发冷却塔、吸水井、补排水系统、水质稳定剂投加系统等。软水密闭循环系统采用水-水热交换，冷媒水使用炼钢净环水。工艺流程见图6-7。\n由于软水（纯水）中存在溶解氧，具有腐蚀倾向，因此在系统中水处理药考虑缓蚀。根据水质选定适合的缓蚀剂、杀菌剂以保护设备和管道。图6-6氧枪\n图6-7氧枪软环水工艺7连铸工序7.1工艺概述连续铸钢机的使用取代了模铸。将冶炼合格的钢水直接倒入模具中铸成各种断面的钢坯。连铸生产流程见图7—1。连铸机的结构形式有立式、立弯式、弧形、水平式，其中以弧形连铸机应用最为广泛。一般小方坯、小圆坯连铸机的二次冷却，采用喷水冷却，大方坯、大圆坯和板坯连铸机采用气-水雾化冷却。\n图7-1连铸生产工艺流程7.2连铸净环水（1）冷却设备连铸净循环水系统主要供连铸扇形段上、下辊子内通水冷却、液压站油冷却、闭式蒸发冷却塔用水等，主要用水设备材质用碳钢、不锈钢、铜等。（2）水处理工艺循环冷却水系统由供水泵、冷却塔、吸水井、补排水系统、旁滤器、水质稳定剂投加系统等。投加药剂有阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂。工艺见图7-2。连铸净循环水系统作为敞开式循环水系统其主要故障依然是\n结垢、腐蚀和微生物粘泥。常采用的水处理措施有投加阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻剂，同时采用旁流过滤降低水的悬浮物。图7-2连铸净环水工艺7.3连铸结晶器软环水（1）冷却设备结晶器是连铸机非常重要的部件，是一个强制水冷的无底钢锭模。称之为连铸设备的“心脏”。就是一个钢水制冷成型设备。基本由框架，水箱和铜板（背板与铜板），调整系统（调整装置，减速机等）；润滑系统（油管油路），冷却系统和喷淋等设备组成。（2）水处理系统结晶器作为高热负荷的冷却设备，冷却水除了考虑流量和压力外，必须考虑供水质量。采用软水密闭循环系统。结晶器材质为铜，闭式蒸发冷却塔交换器材质为铜。循环冷却水系统由供水泵、闭式蒸发冷却塔、吸水井、补排水系统、水质稳定剂投加系统等。软水密闭循环系统采用水-水热交换，冷媒水使用炼钢净环水。工艺流程见图7-3。\n由于软水（纯水）中存在溶解氧，具有腐蚀倾向，因此在系统中水处理药考虑缓蚀。根据水质选定适合的缓蚀剂、杀菌剂以保护设备和管道。图7-3连铸结晶器水处理工艺7.4连铸二冷水（1）用水设备连铸喷嘴是连铸二冷区主要用水设备。喷嘴有全水喷嘴、气-水喷嘴，图7-4为气-水喷嘴结构图。（2）连铸二冷水特点炼钢生产中，从结晶器中拉出的钢坯只在表层凝固，内部不凝固，在二次冷却区直接将水喷淋在钢坯上，使钢坯完全固化。二次冷却区由机架、辊道和喷水冷却设备构成，喷淋冷却用水称之为连铸浊环水，又称连铸浊环水。连铸浊环水质量是炼钢连铸生产中不容忽视的问题，是实现炼钢优质高效生产的条件之一，同时也是节约水资源，减少污水排放的有效手段。为了确保连铸生产的正常运行必须选择最优水处理工艺对连铸浊环水进行处理，以满足连铸生产需要。\n在连铸过程中，二次冷却区处于高温状态，水与高温钢坯直接接触，受到热污染，造成水温急剧升高。钢坯在喷淋冷却中，粒度不等的氧化铁皮及灰尘带到水中，使水中悬浮物含量升高、浊度增加。连铸设备在运行和检修中，会出现漏油现象，泄漏的油脂进入到浊环水中。因此，连铸浊环水成为含氧化铁皮、油和其它杂质以及水温高成为它的特点。同时，连铸浊环水与钢铁其它浊环水系统不同，如高炉煤气洗涤水、转炉除尘水等浊环水系统受水中污染物影响其主要化学成分发生显著变化，而连铸浊环水的pH值、电导率、碱度、Ca2+、Cl-等指标不受水中氧化铁皮、油等污染物的影响，因而连铸浊环水又具有净环水的特点。（3）连铸二冷水故障图7-4气-水喷嘴\n喷嘴堵塞、过滤器滤料板结失效、污泥脱水机滤布堵塞、冷却塔填料间隙变小影响降温效果。（4）水处理系统连铸二冷水处理流程有三级处理和两级处理流程，三级处理流程为：旋流沉淀池—二次沉淀池—过滤器—冷却塔冷却后回用，两级处理流程为：旋流沉淀池—二次沉淀池——冷却塔冷却后回用。实践证明，采用二级处理流程完全可以满足生产要求。省去过滤器不但减少了设备投资和占地，同时减少了运行费用和污水排放。典型的处理流程为：旋流沉淀池—絮凝沉淀—冷却塔降温。连铸浊环水处理工艺的优化组合。根据连铸浊环水的特点，处理任务为油和悬浮物的去除、阻垢缓蚀和杀菌灭藻。连铸浊环水的处理采用物理化学集成水处理技术，完善的处理工艺，处理单元包括粗颗粒去除、浮油和浮渣去除、微细氧化铁和乳化油的去除、水质稳定、污泥处置等。图7-5。图7-5连铸二冷水处理工艺\n连铸二冷水在钢铁生产中是比较难处理的系统之一，特别是板坯生产采用气-水喷嘴。制定方案要特别注意，喷嘴的结垢堵塞、油泥堵塞、杂物堵塞，因此管道过滤器在连铸水处理中至关重要。8轧钢8.1轧钢工艺炼钢炉冶炼的钢水，浇注成连铸坯，连铸坯经轧钢厂轧制成钢材才能使用。热轧是将钢坯在加热炉或均热炉中加热到1150℃—1250℃，然后在轧机中进行轧制。钢材的品种一般可分为钢板、钢管、型钢和线材4大类。工艺流程见图8—1。图8-1热轧板卷生产工艺8.2轧钢净环水（1）冷却设备热轧厂的加热炉、马达通风及空调、液压润滑系统、仪表冷却等。（2）水处理系统热轧厂的加热炉、马达通风及空调、液压润滑系统、仪表冷却等用水均为间接冷却水，回水经冷却塔降温冷却后回到冷水池，循环使用。作为间接水工艺流程为供水泵、吸水井、冷却塔、旁滤器、加药装置、补排水系统等，投加药剂有阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂。工艺见图8-2。加热炉用水主要供加热炉装料端、出料炉门、出料端冷却用水，换热强度偏高，运行中必须控制好循环水的浓缩倍数，同时投加耐高温型阻垢剂以避免\n加热炉用水设备的结垢。图8-2轧钢净环水工艺8.3轧钢浊环水（1）用水设备轧钢浊环水的用户有轧辊冷却、辊道冷却、高压除鳞、加热炉水封槽等用水和冲氧化铁皮水用水。喷嘴是轧钢浊环水最主要的用水设备。喷嘴见图8-3。图8-3轧钢喷嘴（2）水处理系统\n轧钢浊环水的用户有轧辊冷却、辊道冷却、高压除鳞、加热炉水封槽等用水和冲氧化铁皮水用水。含氧化铁皮和油的水回到旋流沉淀池除去大颗粒氧化铁皮后由泵供冲氧化铁皮水用水，泵送往二次沉淀池（平流沉淀池或斜板沉淀池）去除水中微细氧化铁皮和油后流到热水池，经一组加压泵上塔冷却后回到冷水池循环使用。污泥由一组泥浆泵送往泥浆处理系统处理。轧机在轧制过程中的直接冷却水含有大量的氧化铁皮、润滑油和油脂，油和脂主要是液压元件油缸的泄露和检修渗漏。水中油含量与轧机设备运行状况和管理水平有关，从国内各个钢铁厂看普遍存在油含量高的现象。氧化铁微细颗粒、粉尘、油在运行中形成油泥，其危害一是极易堵塞喷嘴、过滤器，二是促进菌藻的繁殖，加快粘泥的形成。因此，氧化铁皮和油的去除成为轧钢浊环水处理的主要任务。水中氧化铁皮粒径在1.0mm以上的约占50%，0.1-1.0mm约占40%-50%。因此，颗粒较大的氧化铁皮具有很好的沉淀性能，国内大多数企业轧钢浊环水大颗粒（粒径大于60μm）的氧化铁皮的去除都采用下旋式旋流沉淀池，沉淀池出水悬浮物一般在100mg/L左右。旋流沉淀池内的氧化铁皮用抓斗抓出放在氧化铁皮渣池进行脱水，经脱水后的氧化铁皮用抓斗抓出后外运回用。在二次沉淀池应絮凝沉淀以去除微细氧化铁和油，投加药剂有聚合氯化铝和聚丙烯酰胺。此外，还应定期投加杀菌灭藻剂，避免菌藻滋生。为了避免用水设备结垢还应投加阻垢缓蚀剂，按循环水量投加。二次沉淀设施无论采用平流沉淀池和斜板沉淀池，油和微细悬浮物的絮凝不可缺少，只有去除水中微细颗粒和油，才能确保减少故障的发生。实践证明，采用絮凝沉淀技术处理含有污水，在同时考虑浮油的去除和杀菌灭藻，水中悬浮物可小于30mg/L，油小于10mg/L，其出水完全满足生产的需要，可以\n不用或少用过滤这一单元技术。许多钢铁厂采用过滤这一单元，无论采用多介质滤料，还是核桃壳滤料，如果絮凝沉淀作不好，都会出现故障。采用石英砂滤料会造成板结，致使过滤器无法运行，不得停下来更换滤料。采用核桃壳滤料尽管由于搅拌器的作用滤料不板结，但由于搅拌磨蚀，滤料粒径变小，过滤器跑料现象发生，滤料跑到系统中堵塞管道过滤器和喷嘴，造成停产。二次沉淀池排出的泥浆，经浓缩、调制、脱水后回用。污泥脱水可采用板框压滤机和带式压滤机。由于轧钢污泥中含有油类物质，采用污泥脱水设备进行脱水时，滤布容易被堵塞，影响设备正常进行。采用板框压滤机可在含油污泥中投加熟石灰改善污泥的脱水性能，以利于板框压滤机脱水；采用带式压滤机在含油污泥中投加熟石灰的同时，还在带式压滤机的进泥管道中投加聚丙烯酰胺。稀土磁盘机近年来在轧钢废水中应用，尽管其占地面积小，但如果废水中乳化油含量高和非磁性物质少，出水效果不好，轧钢废水中受工艺和操作制度影响，水中含有非磁性的氧化铁。采用稀土磁盘机处理轧钢废水，关键要做好浮油的去除和水中悬浮物质的絮凝，只有使油类、非磁性粉尘、四氧化三铁等微粒形成密实的絮体才能在稀土磁盘机磁盘上吸附。稀土磁盘机和磁力压榨机配合使用，被刮泥板刮下的污泥进入磁力压榨机进行脱水。9制氧工序9.1制氧工艺在钢铁生产中，炼钢转炉吹入纯氧以去除铁水中的碳而进行炼钢，炼铁高炉采用富氧喷煤来提高冶炼强度降低焦比。因此，制氧在钢铁生产中十分重要，被称为钢铁生产的心脏。制氧机\n的原理是利用空气分离技术，首先将空气以高密度压缩再利用空气中各成分的冷凝点的不同使之在一定的温度下进行气液脱离，再进一步精馏而得。工艺见图9-1。图9-1制氧工艺流程9.2制氧循环冷却水处理（1）冷却设备\n制氧循环冷却水系统分为常温冷却水系统和氮水预冷系统。空压机、氧压机、氮压机、空冷塔、水冷塔、冷冻机、油冷器等是制氧机主要的用水设备。常温冷却水是设备间接冷却水，不与产品或物料直接接触，使用后只是水温升高，在得到降温处理后循环使用。常温冷却水换热器主要是管式冷却器，其材质有碳钢、铜、不锈钢、铝等。见图9-2。氮水预冷系统主要使用常温冷却水图9-2管式冷却器和由水冷塔、冷冻机产生的低温水，冷却由空压机送到空冷塔的压缩空气，使空气温度降低，水温升高，同时也吸收了空气中SO2、、SO3、CO2等气体和粉尘，在使用过程中和空气直接接触。空冷塔见图9-3。氮水预冷系统冷却水和常温冷却水汇集到一起经降温后循环使用。制氧水系统主要换热设备见表9-1。表9-1制氧水系统主要换热设备情况系统换热设备材质冷却介质温度/℃氮水预空冷塔不锈钢、碳钢空气进气109出气10\n冷水冷塔碳钢水＜8冷冻机碳钢、铜水4—5常温水原料空气压缩机级间冷却器碳钢、铜、不锈钢、铝空气各级出口温度100左右增压空气压缩机级间冷却器、末端冷却器碳钢、铜、不锈钢、铝空气末冷后＜40氧气压缩机级间冷却器碳钢、铜、不锈钢、铝氧气排气温度冷前≤160冷后≤40氮气压缩机级间冷却器碳钢、铜、不锈钢、铝氮气排气温度冷前≤160冷后≤40油冷器碳钢、铜润滑油35—50\n图9-3水冷塔（2）水处理工艺\n（a）氮水预冷系统氮水预冷系统工艺流程见图9-4。空气循环冷却水分为两路，其中一路到水冷塔上部，经与污氮气充分接触，水从常温冷却到8℃后积在冷却塔下部，经上水泵加压到空气冷却塔上层冷却空气，或经上水泵加压到冷冻机进一步冷却到5℃—7℃后再到空气冷却塔冷却空气。（b）常温水系统常温水系统工艺流程见图9-5。制氧循环冷却水处理与一般冷却水系统不同，由于存在低温水系统，按照一般冷却水系统处理投加阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂能解决常温水换热设备故障，而在水冷塔、空冷塔、冷冻机等低温系统依然存在解决的现象。\n因此，制氧循环冷却水系统不同于钢铁行业其他间接冷却循环水系统，氮水预冷系统结垢成为制氧循环冷却水处理的难点和关键所在。制氧循环冷却水要做到高浓缩倍数运行的条件下，常温系统和低温系统不结垢必须在循环水系统中同时投加常温和低温阻垢剂。北京科技大学、北京麦尔得科贸有限公司生产MD系列阻垢剂成功应用于制氧循环冷却水处理中，在高浓缩倍数下同时投加常温和低温两种药剂，做到了常温系统和低温系统均不结垢。10钢铁生产余热发电工序10.1余热发电概述在钢铁联合企业中为了节约能源和保护环境，对企业内部余压、废热和富裕的煤气等进行利用建起了一些发电厂，如TRT发电、干熄焦发电、炼钢废热发电、烧结废热发电等。高炉煤气余压透平装置(TRT)是利用高炉煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，驱动发电机发电的一种二次能量回收装置。采用TRT发电技术，要求高炉炉顶煤气压力大于0.08MPa，煤气压力越高效益越大。采用TRT发电技术，吨铁发电量在20—40kwh，是炼铁工序重大节能项目。在干熄焦发电、炼钢废热发电、烧结废热发电等余热发电机组中设置余热锅炉，用于与废气的热量交换，热交换后锅炉产生的过热蒸汽倒入汽轮机做功，汽轮机带动发电机向外输出电能。做功后的蒸汽经凝汽器冷凝成凝结水，通过锅炉给水泵增压进入锅炉省煤器进行加热，经省煤器加热后的高温水送到汽包，进入锅炉汽包内的高温水在锅炉内循环受热，最终产生过热蒸汽进入汽轮机。做功后的蒸汽经过凝汽器冷凝后形成凝结水重新参与系统循环。循环过程中消耗掉的水由制水装置制出的纯（软）水补充到系统中。\n图10-1为余热发电工艺流程。图10-1余热发电工艺流程10.2水处理系统（1）冷却设备余热发电冷却设备有凝汽器、油冷却器等，图10-2为凝汽器示意图。凝汽器是将汽轮机排汽冷凝成水的一种换热器，又称复水器。凝汽器主要用于汽轮机动力装置中，分为水冷凝汽器和空冷凝汽器两种。水冷表面式凝汽器\n主要由壳体、管束、热井、水室等部分组成。汽轮机的排汽通过喉部进入壳体，在冷却管束上冷凝成水并汇集于热井，由凝结水泵抽出。冷却水（又称循环水）从进口水室进入冷却管束并从出口水室排出。为保证蒸汽凝结时在凝汽器内维持高度真空和良好的传热效果，还配有抽气设备，它不断将漏入凝汽器中的空气和其他不凝结气体抽出。抽气设备主要有射水抽气器、射汽抽气器、机械真空泵和联合真空泵等。空冷表面式凝汽器空气借助风机在管束外侧横向通过或自然通风，而蒸汽在管束内流动被冷凝成水。为提高管外传热，这种凝汽器均采用外肋片管。它的背压比水冷凝器高得多。图10-2水冷式表面凝汽器（2）工艺发电冷却水送入汽轮机凝汽器以冷凝做功后的蒸汽，温度升高后的水回到冷却塔冷却后进入循环水池，再用水泵从水池抽出送到汽轮机凝汽器。其工艺流程见图10—3。\n图10-3发电循环水工艺发电循环水处理与一般冷却水处理相同，但应根据补水水质，阻垢缓蚀杀菌灭藻一并考虑，除了凝汽器铜管（不锈钢）结垢外，微生物粘泥堵塞换热管成为影响发电生产的问题。制定水处理方案要特别注意。在实际运行中除了水处理系统之外，还要关注一下凝汽器的端差。凝汽器压力下的饱和温度与凝汽器冷却水出口温度之差称为端差。对一定的凝汽器，端差的大小与凝汽器冷却水入口温度、凝汽器单位面积蒸汽负荷、凝汽器铜管的表面洁净度，凝汽器内的漏入空气量以及冷却水在管内的流速有关。一个清洁的凝汽器，在一定的循环水温度和循环水量及单位蒸汽负荷下就有一定的端差值指标，一般端差值指标是当循环水量增加，冷却水出口温度愈低，端差愈大，反之亦然；单位蒸汽负荷愈大，端差愈大，反之亦然。实际运行中，若端差值比端差指标值高得太多，则表明凝汽器冷却表面铜管污脏，致使导热条件恶化。　　端差增加的原因有：①凝器铜管水侧或汽侧结垢；②凝汽器汽侧漏入空气；③冷却水管堵塞；④冷却水量增加等。