CN103449597A

CN103449597A - 一种转炉渣热闷回水处理装置及方法

Info

Publication number: CN103449597A
Application number: CN2013104014418A
Authority: CN
Inventors: 王向峰; 马光宇; 徐鹏飞; 刘常鹏; 张大奎; 侯洪宇; 于淑娟; 耿继双; 钱峰; 杨大正
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2013-12-18

Abstract

本发明提供一种转炉渣热闷回水处理装置及方法，增设曝气器、烟气供气管、烟气加压站、烟气计量仪、pH值测定器、碱液混合器及碱液计量仪。通过曝气器向钢渣热闷回水中通入煤气燃烧后的烟气，使CO₂与游离CaO、游离MgO发生反应；通过pH值控制反应的进行程度，大颗粒沉淀后的清液进入初净水池，向初净水池中通入碱液，使之絮凝沉淀，通过碱液流量反馈控制回水的pH值，将净化闷渣回水通入冷却塔冷却后作为闷渣喷淋水。本发明可降低回水管道结垢，提高管道使用寿命；节省絮凝沉淀药剂，降低回水处理费用；实现CO₂的化学储存，减少企业的CO₂排放和烟气粉尘对大气的污染；提高闷渣效果，净化闷渣回水水质。

Description

一种转炉渣热闷回水处理装置及方法

技术领域

本发明属于冶金工业循环水处理领域，尤其涉及一种用于改善转炉渣热闷回水水质的处理装置及其处理方法。

背景技术

熔融钢渣热闷处理工艺就是利用钢渣余热，在有盖容器内加入冷水后使其成为蒸汽，使钢渣得到消解，通过膨胀冷缩达到渣铁分离。处理后的钢渣，性能稳定，消除游离态CaO对钢渣性能的影响，可作为钢渣微粉、钢渣砖等的原料。这种工艺能够很好地破碎和分离不同粒级的钢渣，有效消解尾渣中的游离CaO、MgO，大大改善钢渣处理的卫生条件，提高钢渣资源的利用效率。因此，该工艺近几年在大型钢铁联合企业得到了广泛的应用和发展。

熔融钢渣热闷处理循环水系统中，钢渣热闷用水蒸发量大，蒸发量占60%-70%，钢渣中的游离CaO消解进入循环水，导致钢渣热闷出水水温、硬度、碱度、pH值升高，为极易结垢型水质，如不加以处理可导致循环水系统结垢，影响正常生产。

钢渣热闷循环水水质不稳定的主要原因是，热闷回水中含有的高浓度成垢离子与空气中的CO₂反应，这与一般的循环水冷却系统沉积结垢的机理不同，一般的循环水系统结垢是因为随着加热的进行，水中的CO₂排出，重碳酸盐转化为碳酸盐而沉积。因此，传统的石灰软化法、离子交换法和膜法不适合此类水的处理；同时因为系统补充新水水量占总量的60%以上，单纯利用缓蚀阻垢剂的方法也不能起到好的效果。

国内外也有一些处理转炉渣热闷回水的相关专利和文献，如中国专利申请号为201010584171.5，公开了《一种钢渣热闷工艺中热闷回水余热利用的方法和装置》，其内容要点为：钢渣热闷工艺中热闷回水经沉淀池沉淀后，溢流进入初净水池，再由初净水池进入净水池，在净水池中通过加药处理去除水垢及悬浮颗粒。该发明需要加入大量的除垢剂，造成工序运营成本明显增加，而且对回水水质造成一定的污染。

中国专利申请号为201010226763.X，提供了一种《炼钢渣处理浊循环水处理方法》，是将渣处理工艺用水经蒸发后排水；流入明沟排水；流入吸水井补充水；通过水泵加压；通过固液分离器，排出含固率较高的废水，供其余水循环使用。该发明仅通过固液分离器实现钢渣回水中多数大颗粒固体的分离，降低了故障率，但其回水水质未出现任何改善效果。因此，现有技术中转炉渣热闷回水水质处理工艺存在工艺成本高、实施效果差等缺陷，对转炉渣热闷工艺存在的管道结垢、锈蚀等问题并未得到根本解决。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种可减少闷渣回水管道结垢，降低管道维护费用，提高闷渣效果，降低闷渣设备设施的故障率，同时可使烟气中的CO₂得到储存，减少排放和粉尘污染的转炉渣热闷回水处理装置及方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种转炉渣热闷回水处理装置，包括闷渣池、闷渣水回水管、平流沉淀池、初净水池、净水池、处理水回水管、冷却塔、新水管和冷水槽，其特征在于，增设曝气器、烟气供气管、烟气加压站、烟气计量仪、pH值测定器、碱液混合器及碱液计量仪；在闷渣池与平流沉淀池连接的闷渣水回水管上安装一曝气器，闷渣水回水管末端装有pH值测定器，曝气器通过连接管和烟气计量仪与烟气加压站连接，烟气加压站另一侧连接烟气供气管；在与平流沉淀池连接的初净水池一侧连接有碱液计量仪和碱液混合器，碱液计量仪与设于初净水池内的pH值测定器连接。

一种转炉渣热闷回水处理方法，其具体步骤为：

1、通过烟气加压站和曝气器向钢渣热闷的回水中通入煤气燃烧后的烟气，使烟气中CO₂与回水中的游离CaO、游离MgO发生以下四个反应：

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃↓+H₂O

CaCO₃+CO₂+H₂O→Ca(HCO₃)₂

Mg(OH)₂+CO₂→MgCO₃↓+H₂O

MgCO₃+CO₂+H₂O→Mg(HCO₃)₂

反应后，生成Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂，使回水中碳酸盐沉淀明显减少，同时抑制回水管道结垢现象；

CO₂通入钢渣热闷水后，回水的pH与CO₂通入量形成非线性相关关系，将CO₂通入量作为反应进程的表征参数，通过烟气流量反馈信号控制以上反应的进行程度，其pH值的控制范围为6.5～8.5；

2、回水进入沉淀池，大颗粒物质发生沉淀后上层清液溢流进入初净水池；3、由碱液混合器通过碱液计量仪向初净水池中通入碱液，提高回水的pH值，使回水中Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂发生反应：

Ca(HCO₃)₂→CaCO₃↓+ CO₂+H₂O

Mg(HCO₃)₂→CaCO₃↓+ CO₂+H₂O

形成CaCO₃、MgCO₃絮凝沉淀，通过絮凝沉淀除去水垢和悬浮颗粒，得到闷渣净化回水，降低回水的总硬度，其上层清液溢流进入净水池；

通过碱液流量反馈控制回水的pH值，其控制范围为9.5～10.5；

4、将净水池中的净化闷渣回水通入冷却塔冷却，经补充新水后作为闷渣喷淋水。

所述烟气为高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、混合煤气充分燃烧后的烟气，其CO₂含量为10%～25%，CO≤0.2%，N₂含量为50%～70%，O₂含量为0～5%，H₂O含量为0～17%。

所述碱液为Na₂CO₃、Ca(OH)₂等碱性混合溶液，其中Na₂CO₃混合溶液的浓度范围为10%～50%，Ca(OH)₂混合溶液的浓度范围为5%～22%。

与已有技术相比，本发明具有以下效果：

1、可明显降低闷渣回水管道结垢，降低管道维护费用，提高管道使用寿命；

2、可节省大量絮凝沉淀用药剂，降低回水处理费用，减少药剂对水体的污染；

3、通过回水吸收烟气中的CO₂和各类粉尘，实现CO₂的化学储存，减少企业的CO₂排放，同时减少烟气粉尘对大气的污染；

4、可提高闷渣效果，减少闷渣设备和设施的故障率，净化闷渣回水水质。

附图说明

图1是转炉渣热闷回水处理装置结构示意图。

图中：闷渣池1、闷渣水回水管2、曝气器3、烟气供气管4、烟气加压站5、烟气计量仪6、pH值测定器7、平流沉淀池8、碱液混合器9、碱液计量仪10、

初净水池11、净水池12、回水计量仪13、处理水回水管14、冷却塔15、新水管16、冷水槽17。

具体实施方式

原有转炉渣热闷回水处理系统主要由闷渣池1、闷渣水回水管2、平流沉淀池8、初净水池11、净水池12、处理水回水计量仪13、处理水回水管14、冷却塔15、新水管16及冷水槽17所组成。闷渣池1通过闷渣水回水管2与平流沉淀池8连接，平流沉淀池8通过回水管与初净水池11连接，初净水池11通过溢流口与净水池12连接，净水池12处理后的回水经由回水计量仪13、处理水回水管14送至冷却塔15，冷却塔15与补充新水管16同时与冷水槽17连接，冷水槽17处理后通过回水管送到闷渣池1内。

本发明转炉渣热闷回水处理装置，是在原有闷渣池1、闷渣水回水管2、平流沉淀池8、初净水池11、净水池12、处理水回水计量仪13、处理水回水管14、冷却塔15、新水管16及冷水槽17的基础上，又新增设了曝气器3、烟气供气管4、烟气加压站5、烟气计量仪6、pH值测定器7、碱液混合器8及碱液计量仪10。具体位置及连接结构为：在连接闷渣池1与平流沉淀池8的闷渣水回水管2上安装了一个曝气器3及pH值测定器7，闷渣水回水管2末端装有pH值测定器7，并将测定结果反馈至烟气计量仪6。曝气器3通过连接管和烟气计量仪6与烟气加压站5连接，烟气加压站5的另一侧装设有烟气供气管4；烟气由烟气供气管4经烟气加压站5加压后，通过烟气计量仪6通往曝气器3。在与平流沉淀池8连接的初净水池11的一侧安装有碱液计量仪10和碱液混合器9，碱液计量仪10与设于初净水池11内的另一个pH值测定器7连接。碱液通过碱液计量仪10计量后通过管道送入初净水池11中，再通过初净水池11中上部安装的pH测定器7进行ph值检测，并将测定结果反馈至碱液计量仪10。初净水池11通过溢流口与净水池12连接，净水池12处理后的回水经由回水计量仪13、处理水回水管14送至冷却塔15，冷却塔15与补充新水管16同时与冷水槽17连接，冷水槽17处理后再通过回水管送到闷渣池1内。

实施例1：

本发明转炉渣热闷回水处理方法，其具体步骤为：

1、通过烟气加压站5和穿孔曝气器3向钢渣热闷工艺中的回水通入煤气燃烧后的烟气。

烟气由混合煤气充分燃烧形成，其主要成分见表1。

表1 实施例1烟气成分表

烟气成分	CO₂	CO	N₂	O₂	H₂O	其它
							体积百分比含量 %	13.32	0.0005	70.18	1.30	15.18	0.0195

烟气中CO₂与回水中的游离CaO、游离MgO发生以下四个反应：

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃↓+H₂O

CaCO₃+CO₂+H₂O→Ca(HCO₃)₂

Mg(OH)₂+CO₂→MgCO₃↓+H₂O

MgCO₃+CO₂+H₂O→Mg(HCO₃)₂

反应后，生成Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂，使回水中碳酸盐沉淀明显减少，同时抑制回水管道结垢现象。

CO₂通入钢渣热闷水后，回水的pH与CO₂通入量形成非线性相关关系，将CO₂通入量作为反应进程的表征参数，通过设置的pH值测定器7，其结果直接反馈给烟气流量计量装置，沉淀池入口回水pH控制在7.8-8.0。

2、回水进入沉淀池，大颗粒物质发生沉淀后上层清液溢流进入初净水池11。在初净水池11下部设置碱液输入管，通过碱液计量仪10配入30%的Na₂CO₃碱性溶液，控制回水的pH值，使回水中Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂发生反应：

Ca(HCO₃)₂→CaCO₃↓+ CO₂+H₂O

Mg(HCO₃)₂→CaCO₃↓+ CO₂+H₂O

形成CaCO₃、MgCO₃絮凝沉淀，通过絮凝沉淀除去水垢和悬浮颗粒，降低回水的总硬度，得到净化闷渣回水。

通过设于初净水池11上部的pH值测定器7，将结果直接反馈给碱液计量仪10，使初净水池11出口回水pH控制在10-10.2。

3、回水再由初净水池11溢流进入净水池12。

4、净化闷渣回水经冷却塔15冷却，经补充新水后作为闷渣喷淋水。

本发明工艺处理前后的回水水质对比见表2。

表2 实施例1处理前后的回水水质对比表

回水类型	pH值	总硬度 mg/L^-1	总碱度 mg/L^-1
				闷渣回水	11.85	630	956.03
净化后回水	9.98	65.31	79.30

实施例2：

一种转炉渣热闷回水处理方法，其具体步骤：

1、通过烟气加压站5穿孔曝气器3向钢渣热闷工艺中的回水通入煤气燃烧后的烟气。

烟气为混合煤气充分燃烧形成，其主要成分见表3。

表3 实施例2烟气成分表

烟气成分	CO₂	CO	N₂	O₂	H₂O	其它
							体积百分比含量 %	12.45	0.0004	70.86	2.26	14.40	0.0296

在通入烟气后的回水管设置pH值测定装置，其结果直接反馈给烟气流量计量装置，沉淀池入口回水pH控制在7.0～8.3。

2、回水进入沉淀池，大颗粒物质发生沉淀后上层清液溢流进入初进水池。在初净水池下部设置碱液输入管，配入18%的石灰乳液，通过控制回水的pH值，使回水中的Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂发生分解反应，产生CaCO₃、MgCO₃絮凝沉淀，通过絮凝沉淀除去水垢和悬浮颗粒，降低了回水的总硬度，得到净化闷渣回水。

在初净水池中上部设置pH值测定装置，其结果直接反馈给碱液计量装置，初净水池出口回水pH控制在10.0～10.2。

3、回水再由初进水池溢流进入净水池。

4、净化闷渣回水经冷却塔冷却，经补充新水后作为闷渣喷淋水。

本发明工艺处理前后的回水水质对比见表4。

表4 实施例2处理前后的回水水质对比表

回水类型	pH值	总硬 mg/L^-1	总碱度 mg/L^-1
				闷渣回水	12.02	590.05	890.34
净化后回水	10.01	58.72	82.03

Claims

1.一种转炉渣热闷回水处理装置，包括闷渣池、闷渣水回水管、平流沉淀池、初净水池、净水池、处理水回水管、冷却塔、新水管和冷水槽，其特征在于，增设曝气器、烟气供气管、烟气加压站、烟气计量仪、pH值测定器、碱液混合器及碱液计量仪；在闷渣池与平流沉淀池连接的闷渣水回水管上安装一曝气器及PH值测定器，曝气器通过连接管和烟气计量仪与烟气加压站连接，烟气加压站另一侧连接烟气供气管；在与平流沉淀池连接的初净水池一侧连接有碱液计量仪和碱液混合器，碱液计量仪与设于初净水池内的pH值测定器连接。

2.一种应用权利要求1所述转炉渣热闷回水处理装置的方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）、通过烟气加压站和曝气器向钢渣热闷的回水中通入煤气燃烧后的烟气，使烟气中CO₂与回水中的游离CaO、游离MgO发生反应后，生成Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂；

（2）、回水进入沉淀池，大颗粒物质发生沉淀后上层清液溢流进入初净水池；

（3）、由碱液混合器通过碱液计量仪向初净水池中通入碱液，提高回水的pH值，使回水中Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂发生反应，形成CaCO₃、MgCO₃絮凝沉淀，其上层清液溢流进入净水池；

通过碱液流量反馈控制回水的pH值，其控制范围为9.5～10.5；

（4）、将净水池中的净化闷渣回水通入冷却塔冷却，经补充新水后作为闷渣喷淋水。

3.根据权利要求2所述的转炉渣热闷回水处理方法，其特征在于，所述烟气为高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、混合煤气充分燃烧后的烟气，其CO₂含量为10%～25%，CO≤0.2%，N₂含量为50%～70%，O₂含量为0～5%，H₂O含量为0～17%。

4.根据权利要求2所述的转炉渣热闷回水处理方法，其特征在于，所述碱液为Na₂CO₃、Ca(OH)₂等碱性混合溶液，其中Na₂CO₃混合溶液的浓度范围为10%～50%，Ca(OH)₂混合溶液的浓度范围为5%～22%。