高炉煤气循环水除垢防垢可行性分析

郭春源

（本钢板材股份有限公司燃气厂，辽宁本溪117000）

高炉煤气循环水除垢防垢可行性分析

郭春源

（本钢板材股份有限公司燃气厂，辽宁本溪117000）

针对本钢燃气厂高炉煤气洗涤塔循环水的水质调查情况，详细分析了循环水管道结垢的原因及结垢带来的危害，并制定出循环水管道除垢防垢的具体措施。

高炉煤气洗涤塔；循环水；除垢防垢；可行性分析

1 高炉煤气洗涤塔来源水水质的调查

1.1 高炉煤气净化系统的工艺流程简述

高炉煤气清洗系统主要任务是使煤气质量（含尘量、含水量、煤气温度）达到煤气加压输送和煤气用户的使用要求，并力求技术上先进经济上合理。

高炉煤气首先经过炼铁厂旋风重力除尘器，进行粗除尘，使煤气含尘量达10 g/m3以下，然后进入洗涤塔进行精除尘使煤气含尘量达10 mg/m3以下。由于炼铁厂旋风除尘器每天只放灰一次（其他公司铁厂放灰4～5次），造成进入洗涤塔的煤气含尘量超标，大大增加了洗涤塔清洗煤气的负荷，使大量灰尘无法随洗涤水带走，给供水厂处理浊环水能力大打折扣。我厂目前没有在线检测来源炼铁厂旋风重力除尘器后的煤气含尘量仪器。因此，也无法判断来源荒煤气煤气含尘量是否达到10 g/m3以下，需要新上在线煤气含尘量测定仪，以时时刻刻监测炼铁厂煤气重力除尘器打灰情况，保证或减轻供水厂对浊环水的水处理能力。此外，通过浊环水回水实际悬浮物指标也能判断出炼铁厂打灰情况。据来自供水厂浊环水回水实际悬浮物数据显示：经常有≥3000 mg/L以上出现，多数时间在8000 mg/L左右。

1.2 煤气清洗循环水系统工艺流程简述

高炉煤气洗涤水处理工艺主要包括沉淀或混凝沉淀缓蚀阻垢水质稳定处理、污泥处理。本系统主要处理高炉煤气洗涤进入水中的尘埃，达到水的循环使用和污泥综合利用目的。

比肖夫环缝使用后的水经上段供水泵加压供比肖夫塔上段清洗煤气，使用后的水经流槽自流进斜板沉淀器，加药絮凝反应、沉淀后的水经上冷却塔供水泵加压送冷却塔，冷却后进冷水池，然后经比肖夫塔上段及环缝供水泵加压供比肖夫上段及环缝循环使用。

斜板沉淀器的污泥经输泥机和污泥气提装置将污泥提升至调节池，经泥浆泵加压送脱水机脱水，泥饼考虑汽车运走。脱水机的滤液用集水坑收集，然后用滤液返送泵加压送斜板沉淀器处理。

为防止设备、管道的结垢和腐蚀（即防止氧化铁二氧化硅、氢氧化锌结合生成水垢）需要向系统的循环水投加水质稳定剂，以保证系统的正常运行。同时用药剂时应调节pH值。浊环水系统加药量是根据环水系统中电导率、硬度、氧化还原电位数据来确定投放药量的。因此，供水厂加药多少，对我厂来源水管道结垢起至关重要的作用。建议公司通过与供药厂家签订技术保证协议，严格管理控制加药量。

在整个系统的正常运行过程中，由于冷却塔飞溅、蒸发以及系统排污，造成系统的水量减少，需要定期向系统补水、定期向系统外排污，使水质保持稳定。

煤气清洗采用比肖夫法。水处理工艺流程示意如图1。

煤气清洗循环水水质设计要求：

悬浮物≤100 mg/L

总硬度（CaCO3）：1000 mg/L

pH值：7.5～8.5

我厂对这些水质要求均无检测的化验仪器和相关数据。我厂要求安装些检测和化验设备，以检测来源水是否达到设计要求。

供水厂负责供洗涤塔环水水质达不到工艺要求的标准，水中悬浮物较多，同时给水中含尘量较大，非常浑浊，严重影响高炉煤气净化质量，给水管道及喷淋水嘴经常结垢和堵塞，达不到煤气清洗效果，造成大量积尘沉积。水管道大量结垢，既影响水量供应，又影响水计量表失真，造成了水系统恶性循环。这些都与供水厂水处理工序有关（加药是否合理、是否及时补充新水、是否及时排污等）。

由于我厂对水质要求均无检测和化验仪器，只能从直观看出供水来水水质较差，与回水的浑浊度相差不多，由此可见，供水水质问题也是煤气的清洗除尘效果不好的症结所在，因此供水方面应加强对水质的检测及处理，要及时按质按量投放药物（水质稳定剂）、以进一步降低设备、管道的结垢和腐蚀程度，并适当补充部分新水，保证煤气清洗给水水质满足工艺要求。

2 水垢的形成与研究

水垢的主要成分中含有钙盐和镁盐。它是水中溶解的钙离子（Ca2+）和镁离子（Mg2+），与某些酸根离子形成的不溶于水的化合物或混合物。水垢的组成成分比较复杂，通常不是一种单一的化合物。

最常见的水垢有：碳酸钙(CaCO3)、碳酸镁（Mg-CO3）、硫酸钙(CaSO4)、硫酸钡(BaSO4)、二氧化硅(SiO2)、铁（Fe2O3和Fe3O4）。

本钢浊环水回水管结垢的内在因素是回水的高pH值，高碱度和高Ca2+浓度，外在原因是回水在循环过程中吸收了空气中的CO2，引起CaCO3沉淀，回水管结垢呈现沿程结垢特性。

一般用pH、硬度和碱度的变化来判断除灰系统中结垢倾向。

除灰管道内的灰垢，是一种呈灰白色，有如页岩形状质地坚硬的物质。其化学成分与灰渣的化学成分是不同的，如灰渣的主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO的含量只有2.0%～3.0%；而灰垢的CaO含量却高达50%左右，SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量只在2%左右，因此除灰管道内的结垢不是一种简单的物理沉淀现象，而是一种化学反应生成的结晶物，其主要成分是CaCO3。

水管结垢的不良影响有：

（1）对高炉的影响

环缝洗涤塔给水量减少，会导致煤气除尘效果大大降低，环缝内锥极易被含尘量较大的煤气冲刷泄漏，如果冲刷严重，环缝系统将失去对高炉顶压的稳定和调节能力，最终将导致高炉休风。此外，来源水水质的下降、悬浮物的增加、水量的减少，导致冲洗能力大大降低，使得塔内悬浮物形成灰块时，洗涤塔无法将灰块冲走，经过长时间的运行，慢慢变多，将造成洗涤塔锥体、环缝、排水管道系统堵塞，进而有导致高炉休风的隐患。

（2）对TRT系统的影响

环缝洗涤塔给水量少，直接影响煤气的冷却效果，TRT入口煤气温度要求≤55℃，而由于给水量少，TRT入口煤气温度时常高于70℃，影响TRT设备的运行寿命。同时，由于煤气含尘量大，使得TRT静叶积灰严重将导致TRT停产检修。

（3）对其他使用煤气燃料的用户的影响

由于洗涤塔给水量少，煤气的冷却效果较差，煤气温度较高，含湿量增大，从而导致煤气燃烧不完全，发热量大大降低，同时长时间运行还将导致煤气用户的火嘴堵塞而影响用户正常生产。

3 采取措施

（1）进一步完善工业水计量仪表。在保证工业循环水管道结垢的情况下，仍能保证工业水计量仪表准确运行，以便真实判断来源水量大小，保证煤气洗涤塔安全生产。

（2）在煤气洗涤塔前后安装在线煤气含尘量测定仪。前部以随时监测炼铁厂煤气重力除尘器打灰情况，保证或减轻供水厂对浊环水的水处理能力。后部检测煤气含尘量是否达到设计要求，是否满足后部工序生产要求。

（3）需要在来源工业循环水管道上增设除垢装置（如：斯百特电子除垢仪），这种除垢仪是一种采用物理方法进行水处理的专用仪器，它能在保持原有水化学成分的基础上，通过改变水分子的物理结构，达到防垢、除垢的效果。

Feasibility Analysis of Descaling and Antiscale of Blast furnace Gas Circulating Water

GUO Chunyuan
(Gas Plant,Plate Co.,Ltd.,Benxi Iron&Steel(Group)Co.,Ltd.,Benxi,Liaoning 117000,China)

In the light of water quality investigation state of washing tower circulating water of blast furnace gas of Benxi Steel’s gas plant,the causes of scaling of circulating water pipeline and harm of scaling are analyzed in detail.The specific measures for descaling and antiscale of circulating water pipeline are worked out.

washing tower of blast furnace gas;circulating water;descaling and antiscale;feasibility analysis

X757

B

1006-6764(2013)07-0025-03

2013-01-14

郭春源（1959-），男，毕业于本溪钢铁学院工程管理专业，工程师，现从事能源管理工作。