刘露
南京南钢产业发现有限公司 江苏 南京 210035
摘要：转炉半干法烟气除尘喷淋循环水系统，该循环水存在易结构现象，其直接影响循环水供水压力及其流量，直接影响半干法除尘效果；严重者直接造成循环水供水系统瘫痪，转炉强制停炉检修。通过循环水水质优化管理，并提出有效的解决方法，保证半干法烟气除尘喷淋循环水保压保量并且安全稳定运行。
关键字：节能降耗；水质管理；质量管理；
引言
南钢水厂针对炼钢半干法转炉除尘系统，目前配备了高架流水槽、6台300m3/h高效澄清器，280m3泥浆调节池，90m3滤液池，780m3转炉热水池，1400m3转炉循环水池以及2台800m3/h冷却塔；用以保证3台转炉半干法烟气除尘循环水供用。转炉循环水作用于转炉烟气的洗涤和冷却，导致其循环水的易结垢水质特性，而转炉循环水的水质好坏，直接影响到生产条线设备使用寿命，安全生产的保障，环境影响和资源浪费。因此通过全面质量管理思想及方法，并形成长效预防及解决问题的方式方法，对半干法转炉除尘系统的安全稳定运行具有十分重大的意义。
1 转炉除尘循环水概况
1.1 转炉煤气除尘水工艺流程
第二炼钢厂配备3座转炉，转炉炼钢过程中，会产生含有大量浓尘的高温气体通过烟罩采集进入烟道，然后进入除尘系统，用过半干法除尘将固体颗粒去除掉，同时降低烟气温度，完成除尘任务。使用后的转炉除尘水通过高架流槽无压流至高效澄清器，通过投加药剂增加水中颗粒的沉降效果，高效澄清器上清液直接进入转炉热水池，再通过冷却塔系统降温处理，进入转炉冷水池，用泵送至转炉除尘洗涤装置回用。
1.2转炉除尘水质控制难点
转炉除尘水质受不同工艺阶段，产生的烟气成分、钢材品种、辅料的投加量与粒度等影响，呈现不同的特点。由于在炼钢吹氧过程中，大量的生石灰、氧化铁、CO2和其他杂质被带入烟气中，后经除尘洗涤进入转炉除尘水系统，使除尘水呈现高硬度、高碱度、高pH、高悬浮物状态，非常容易堵塞转炉喷嘴、供水管道、供水泵等部位，形成碳酸钙和氧化铁的沉积，造成循环水设备做工不足，影响除尘水系统温度和除尘效率，更严重时是影响生产的稳定性。
2 转炉除尘水的优化管控
2.1 目标性管控
炼钢系统转炉除尘循环供水，流量和压力直接影响到转炉煤气的除尘及降温效果，转炉循环水的压力和流量为最直接的目标管控。
例：2020年6月转炉用户提出转炉浊环循环水压力低质量异议（供水母管压力0.68Mpa，流量900m3/h）。
解决方法：
①计划：首先通过与炼钢用户沟通，以及现场调查，确定用户要求转炉浊环水供水压力不能低于0.65Mpa。目前炼钢转炉浊环主供水共4台高效节能泵，日常运行3台备用1台，母管压力0.68Mpa，流量900m3/h。运行参数满足用户需求，但存在安全保供隐患，影响产品服务质量。根据现状，现场调查4台高效节能供水泵性能曲线，发现水泵存在做功不足现象，通过对所有可能的原因注意分析，且对3号高效节能泵解体检修，及管道现状确认。其主要因确认为高效节能泵双流道严重结构堵塞，次要因确认为水泵叶轮全包式结垢。由于转炉浊环水的结垢特性，垢块附着力强，质地较硬，且泵壳及叶轮内部空间狭小，清理方式选择高压水枪冲洗。
②执行：炼钢转炉浊环供水3开1备运行模式，1号泵、3号泵一段供电，2号泵、4号泵二段供电。根据现场四台高效节能泵的实际做功能力，首先1号泵泵头压力最低，做功最差；并结合现场不停机供水运行模式，且确保四台水泵分段安全运行，确定清洗顺序1号泵-3号泵-4号泵-2号泵。使用高压射流清洗对转炉浊环1号泵解体清洗，主要清洗泵壳上下双流道内壁，以及叶轮的各流道。
图1 冲洗前泵壳以及冲洗中的水泵叶轮
③检查：经过高压冲洗，转炉浊环1#泵运行电流11.9A、出水压力0.95Mpa，恢复后的供水母管压力0.78Mpa，流量1062m3/h，母管压力再原压力基础上提高了0.1Mpa，远高于用户提出不低于0.65Mpa的标准压力，解决压力低、压力波动造成的安全保供隐患。制定的方案完全有效。
④处理：通过对转炉浊环1#泵的有效冲洗，达到了计划预期效果。继续对剩余3台高效节能泵高压冲洗，并提出转炉浊环供水泵性能满足开2备2运行模式，经过现场测试，成功由原本开3备1运行模式转为开2备2运行模式，开2备2模式运行后母管压力0.82Mpa，流量1000m3/h。再次提高转炉浊环母管供水压力的同时提高了转炉系统备用安全保供能力。同时节省一台10KV高压电机的运行电耗，年节约电耗成本75万元。
2.2关键要素分析
3.1 水温
除尘水水温随转炉炼钢过程中烟气温度的变化而变化。吹炼期水温较高，非吹炼期水温较低，差异较大，通常在30℃~60℃波动。冬季除尘水可不经过冷却塔（循环水保有水量足够）。
水温高时，水中悬浮颗粒运动速度快，有利于水处理药剂的絮凝过程，提高沉淀效果，降低出水悬浮物。但水温过高时反而使沉淀效果变差。特别是转炉炼钢过程中，根据冶炼品种不同，炼钢投加的生石灰辅料的多少也不同，当大量的生石灰进入循环水系统时，会造成转炉除尘水硬度与碱度升高，导致系统结垢，且根据分析循环水温度在50℃升到60℃时，器结垢率翻倍上升。根据不同环境温度，合理投用冷却塔设备，起到控制水温的关键作用。
3.2 硬度
转炉炼钢需加入大量的生石灰和其它炼钢辅料。吹炼过程中会有大量的生石灰粉被烟气带入转炉除尘水系统中，随着生石灰的不断加入和浓缩倍数的不断升高，会导致转炉除尘水中呈现高硬度状态，结垢现象会很严重。为降低水中硬度，水处理车间经常投加纯碱用以控制硬度。转炉除尘水在循环过程中不断溶解烟气与空气中的CO2，在水中形成H2CO3，会与Ca2+发生反应生成CaCO3后沉淀，达到降低硬度的效果。所以在正常生产且水质平衡稳定的情况下，转炉除尘水是个不断降低自身硬度的过程。同时要做到转炉除尘水系统尽量做到控制水量流失造成系统补工业清水，正常系统加入达标的工业清水，会冲击转炉除尘水的水质平衡，影响CO2与H2CO3的化学反应。另外还需加强生石灰投加标准作业管控工作，从源头减少生石灰进入系统，避免破坏水质平衡。此两点对转炉除尘水的硬度控制工作至关重要。
3.3 悬浮物
转炉除尘水的悬浮物是很重要的水质检测指标，车间控制转炉除尘水悬浮物指标≤70mg/L，根据2020年上半年化验数据，转炉除尘水悬浮物的检测数据，悬浮物平均控制在10mg/L左右，对悬浮物的控制比较好。悬浮物作为炼钢转炉除尘水的重要检测指标，想完美的控制并不容易，需要对循环水生产过程中进行管控。
2.3过程管控
①建立质量管理体系
针对转炉除尘循环水制定专项质量管理体系，首先成立以最高管理者为主的专项质量攻关组织，制定以浊度、硬度、悬浮物为主的水质质量管理的总体目标与规划，分解出要素负责人，可以分为联系组，设备组，技术组，工艺组。联系组负责关注循环水上有炼钢工艺变动，原料不同批次及不同用量变动，及时联系反馈；设备组负责水处理设备设施的新增、改造、备件保证、设备保养等；技术组负责生产过程中的机械、电气、自动化仪表等技术难题；工艺组负责日常生产过程中的工艺参数分析，调整运行方式。
以质量管理体系为核心，组织落实各要素负责人的职责，调整组织结构，合理配备资源，体系各条线管理文件支撑，打造一个质量管理组织基础。
②提高全员素质
做好风险防控，首先应充实自我，打牢基础技能，多出去与同行业单位对标，取长补短。半干法转炉除尘循环水硬度控制指标≤350mg/l，炼钢净环水硬度控制指标≤350mgl，指标相同，但转炉除尘水就存在结构现象，所以也要多与专业水处理机构沟通学习，学习转炉除尘水的温度，浊度，电导率，硬度，碱度，悬浮物等水质参数间的关联与影响。
③水质药剂管控
转炉除尘水结垢特性，严重影响供水设备做功效率以及水处理设备运行效果，而影响结垢特性的主要参数还是硬度与悬浮物，因此降硬度与降悬浮物成为首要目标，根据质量管理制定的目标，通过加碱方式降低循环水硬度，悬浮物可以通过高效澄清器进水端投加絮凝剂与助凝剂，提高高效澄清器运行效率来降低悬浮物，另在冷水池投加缓释阻垢剂与分散剂，缓解系统结垢。
④设备管理与保养
高效澄清器运行是否良好，直接影响转炉除尘循环水的水质，高效澄清器要定时排泥，坚持每日点检出药管是否堵塞，流水槽是否堵塞 ，稳定各澄清器进水量平稳，将澄清其运行效率最大化 ；冷却塔的通风降温效果，直接影响系统水温，如循环水温度从50度到60摄氏度，结垢发生率翻倍，因此冷却塔的降温效果也要保证，冷却塔填料每年定期清理或更换，分水器每年定期疏通清理，冷却塔风及扇叶调到合适角度保证拔风量。由于水质易结垢，因此也要对供水泵、进出水手动阀门、出水电动阀门进行定期清理，避免水泵做功不足，形成安全保供隐患。
⑤沟通协调
影响水质的因素有很多，每一项指标都能影响到水质质量。要上游保持一个良好的沟通通道，及时了解炼钢转炉现场生产动态，如上游现场原料或辅料有异常，下游及时做出相应的工艺调整，一定能把影响降低到最小。沟通是很有效的工作方式，也可以通过沟通，争取到用户检修时间间隙，对水处理设备设施检修保养。
结语
作为能源类生产单位，安全保供是我们的第一工作要务，建立一条完整的风控防线，循环水压力流量达标管控，保证稳定生产；消除影响炼钢转炉除尘循环水水质的关键性因素；从管理体系入手，建立质量防控的组织基础，再从全员素质提升，药剂性能把控，设备维护保养支持，沟通协调的努力五个方面出发，把风险降到最小，保障转炉除尘浊环循环水的安全稳定运行。