转炉烟气净化污水处理系统设计探讨

简介： 本文结合该工程实例及投产后的运行实测数据，通过了解主体工艺的重要性、污水处理系统工艺流程、设备的设置与设计要点等几方面对转炉烟气净化污水处理系统设计进行探讨。
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　　 本文结合该工程实例及投产后的运行实测数据，通过了解主体工艺的重要性、污水处理系统工艺流程、设备的设置与设计要点等几方面对转炉烟气净化污水处理系统设计进行探讨。

　　 1 工程简介

　　 1.1 烟气净化设施对用水的要求

　　 给水水量：400m³/h·炉×2炉

　　 给水水压：0.4MPa

　　 给水水温：≤50℃

　　 给水水质：悬浮物<100mg/l、PH=6.5～8.5、硬度<10dH

　　 给水制度: 连续

　　 1.2 烟气净化后排水的特性

　　 排水水压：无压

　　 排水水温：≌62℃

　　 排水含尘：～35g/kg

　　 1.3 烟气净化污水处理系统工艺流程

　　 1.4 污水处理设备设计参数

　　 高架流槽采用钢制圆底矩形流槽，B=800mm，i=0.015，v=2.20m/s，h/B=0.26。

　　 粗颗粒分离机采用2台，型号为CFJ-600，单台最大处理水量Q=1332m³/h，转速1.8～8.5r/min，功率N=11kW。

　　 斜板沉淀池采用8格，型号为HB-250，单台沉淀面积为35m²，设计表面负荷q=3m³/m²·h，设计出水悬浮物≤100mg/l。斜板沉淀池螺旋输泥机直径Φ600mm，转速n=5.2r/min，电机功率N=5.5kW。排泥采用气力提升，排泥能力0.8m³/min（含水率60～70%），压缩空气耗量8m³/min，压缩空气压力0.6MPa。

　　 水泵采用3台，型号为10SAP-6A，单台流量Q=400m³/h，扬程H=86m。配JS126-4型电机，功率N=225kW。

　　 加药装置采用4套，分别为FYZ-2/10/2/50-1型粉体（PAM）加药装置1套，JYW-3B型液体（阳离子）加药装置1套，JYW-3A型固体（Na₂CO₃）加药装置1套，JYW-2H型液体加药装置1套，均配有溶解槽或配制槽、储液槽、主要附件、计量泵或药剂投加泵。

　　 1.5 污水处理系统运行实测数据

　　 目前两座转炉生产，实测给水水量810～880m³/h，给水水压0.85～0.82MPa，给水水温40℃左右。粗颗粒分离机分离出的粗颗粒为污水中总烟尘含量的18～20%(重量比)。斜板沉淀池进水悬浮物2000～3000mg/l（较少瞬时8000mg/l），出水悬浮物40～50mg/l（较少瞬时>100mg/l）。一文排水水温68～75℃，二文排水水温58～65℃。系统中投加了PAM混凝剂和SN-103缓蚀阻垢剂。

　　 从以上运行数据看，该工程转炉烟气净化污水处理系统设计是成功的，工艺流程是合理的，达到了设计的预期目标。但烟气净化污水处理在工程设计中被认为是钢铁厂所有污水处理难度较大的一种，主要是转炉烟气净化污水的水质与冶炼钢种、铁水含碳量的高低、加料情况、吹氧强度、吹炼时间、烟气净化方式等因素有关，在转炉冶炼和烟气净化过程中，污水含尘量、温度、烟尘粒度等也就不断变化而增加了污水的处理难度。因此要成功地做好污水处理系统设计，确定合理的工艺流程和设备设计参数，还要对主体工艺生产过程深入了解。

　　 2 转炉烟气净化主体工艺生产过程

　　 2.1 转炉烟气的产生与回收价值

　　 转炉烟气的产生主要来自转炉的吹炼过程铁水中碳的氧化而产生的大量气体，在吹炼中还要加入造渣剂如石灰及冷却剂等。一般设计参考资料上表明，转炉烟气中CO的含量约为70%左右，含尘量为金属炉料的1～2%，其主要成分是FeO、Fe₂O₃，颗粒粒径大部分为10～30μm。而CO可通过净化回收成为可燃烧的转炉煤气，氧化铁粉可送烧结厂作高炉原料或采用炭化成球法作转炉的冷却剂，这就是转炉烟气净化与回收的主要原因。

　　 转炉烟气净化与回收既变废为宝、回收能源，也是减少环境污染的重要措施。据国内生产实测数据，一般转炉每炼一吨钢，可回收CO含量60%左右的转炉煤气60nm³，含铁量60%的氧化铁粉尘10～20kg，蒸汽60～70kg。

　　 2.2 转炉烟气净化的方式

　　 转炉烟气净化的方式有燃烧法和未燃法。燃烧法是将烟气充分燃烧后净化放散处理。未燃法是设法用可以升降的活动烟罩和控制抽气量的调节装置，使烟气在收集过程中尽量不燃烧或燃烧量处于低限，以回收煤气，综合利用。现在转炉烟气净化的方式一般采用未燃法。

　　 未燃法净化与回收煤气，不是在转炉整个吹炼期都能回收，在吹炼初期即前烧期和吹炼末期既后烧期的数分钟内，烟气发生量少且CO含量低，回收时间只取中间的一段既回收期，前后两段烟气与一定比例的空气混合燃烧后净化放散。

　　 未燃法产生的污水由于烟气中CO₂难溶于水，对污水PH值影响较小，但冶炼中加入石灰粉料，使PH值增高呈碱性，烟尘粒度相对较粗，污水呈黑褐色，难以沉淀。

　　 2.3 转炉烟气净化的过程

　　 在转炉烟气净化的生产过程中，文氏管起着降低烟气温度与除去烟气含尘的作用，是主要用水点。一级文氏管也称降温文氏管，主要是蒸发降温和除去较粗的尘粒，使烟气温度从900℃降至72℃。二级文氏管也称除尘文氏管，主要是喷水雾化除去细尘和冷凝降温，为满足除尘风机的运行要求，烟气温度需从65℃降至53℃。

　　 从以上叙述不难得出，转炉烟气净化污水处理中必须解决的关键问题：一是污水中含尘量即悬浮物的去除，二是污水温度的降低，三是水质稳定。

　　 3 污水处理系统工艺流程探讨

　　 3.1 设置粗颗粒分离机的必要性

　　 转炉烟气净化污水中含有一定量的粒径较大的颗粒，据有关资料记载，有些颗粒粒径大于1mm。下表为污水中悬浮物颗粒粒径组成分析：