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連鑄結晶器冷卻水系統水處理方案優化及實踐

發布日期:2018-03-08 來源: 水處理設備產業網 查看次數: 718 作者:[db:作者]
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  工業水處理經驗交流連鑄結晶器冷卻水系統水處理方案優化及實踐王紅,張宜毒(寶山鋼鐵股份有限公司能源部,上海201900)度經常超過連鑄生產的報警水溫使連鑄生產在夏季難以保證。1997年后,這一矛盾更為突出。1999年初,我們對水系統的處理方案進行了優化,徹底解決了系統夏季的瓶頸問題,在保證水處理效果的前提下,提高了系統的濃縮倍數,節約了大量的工業補水和藥劑費用。分析了造成報警溫度問題的主要原因,總結了方案優化前后的水質及設備狀況,提出了針對高熱負荷開放式冷卻系統的水處理方案。對其他類似問題的解決有一定的借鑒作用。

  1999年3月開始,針對寶鋼連鑄的特殊性,積極尋找克服現有水處理上的不足與缺陷,運用先進的水處理方案,使連鑄結晶器溫升問題得到了全面、徹底的解決,經受了1999年夏季高溫的考驗。

  在試驗期間,對系統進行了多次的分析跟蹤試驗。

  寶鋼一連鑄是1989年5月建成投產,產量為400萬t/a的大型連鑄生產廠,共有兩臺由日本日立造船公司生產制造的雙流連鑄機。主要工藝流程為:鋼水經中間包進入結晶器,經結晶器冷卻后流入連鑄機內經進一步冷卻、成型后成為連鑄還,再經過切割、清理后運出。

  一連鑄水系統工藝流程一連鑄的結晶器水系統采用了敞開式循環冷卻方式,補水為工業水。近幾年來,由于連鑄產量的大幅度提高,該系統在設計上的不完善之處也越來越明顯,主要表現為結晶器在夏季溫升報警情況時有發生,結晶器因溫度過高而非正常下線的臺數持續增加,冷卻水系統的冷卻能力在夏季明顯不足,主要依靠大量的工業水進行補充降溫。最高的補水量高達13 000m3/d水和藥劑的消耗量很大。

  為了徹底解決結晶器溫升問題和水系統在夏季大量補充水造成的浪費,提高系統的濃縮倍數,從表1系統參數循環水量/m3-h1保有水量/m3濃縮倍數強制排污量/m3-h1工業新水用量/m3-h1回水溫度送水溫度年實際13萬40001.根據我們對結晶器溫度和結晶器解體的跟蹤,連鑄結晶器的溫度在連續生產300爐后的正常下線溫度維持在250 C左右,結晶器解體后銅板表面大部分露出銅材本色,有垢處的厚度肉眼估算<0.5mm,系統的濃縮倍數從1.2提高到1.4. 1水系統工藝流程及系統參數簡介1.1-連鑄水系統工藝流程一連鑄水系統工藝流程見。

  1.2系統參數系統參數如表1所示。

  2水系統的主要水質數據分析2.1補水水質分析1999年工業用水全年補水水質分析如表2所示。

  根據1999年的補水水質進行水質的穩定指數(RS.I.)的計算,結果如表3所示。

  表2 1999年工業用水全年補水水質分析電導率/MS°cm1濁度平均值最大值最小值注:1999年枯水期對工業水的影響時間較長,特別是3月。4月。5月水質指標超過正常水平。

  系統特點,選擇水處理藥劑就尤為重要。

  表3補水水質結垢與腐蝕傾向判斷表4補水水質濃縮后腐蝕結垢傾向判斷濃縮倍數1.21.4指標pHsRSI傾向pHsRSI傾向回水40C8.378由表3可知,1999年補水水質基本傾向為腐蝕。

  22系統局部的水質狀況分析雖然系統的補水為腐蝕型水,但用于結晶器的連鑄系統,由于結晶器局部溫度較高,水在結晶器內呈結垢性,如表4所示。

  由表4可知,系統的濃縮倍數提高后,水由原來的腐蝕傾向轉化為結垢傾向。因此,不同濃縮倍數下,水系統對藥劑的緩蝕阻垢性能的要求不同,針對2.3系統中各項水質項目在不同濃縮倍數的變化規律系統的各項指標會隨著濃縮倍數的提高,而相應提高,從系統的運行實際來看,系統的濃縮倍數從1998年的1.2提高到1999年5月的1.4時,水中各種離子都有明顯的變化。如表5所示。

  從水質各項指標的增長率可以看到,連鑄濃縮表5系統濃縮倍數1.2和1.4時水中離子變化農縮倍數時間電導率/MS°cm1濁度增長率/%倍數提高0.2后水中的Cl-、鈣硬度、濁度和電導率的變化較為明顯,其他項目也有不同程度的提高。

  3系統主要問題分析一連鑄使用的水處理方案基本上沿用了日本栗田公司在連鑄投產初期的方案,采用聚磷酸鹽加鋅緩蝕與聚丙烯酸類阻垢分散劑阻垢的處理方法,該方法是水處理藥劑在20世紀70年代后期較常用的方案。

  聚磷酸鹽在水中具有一定的阻垢和緩蝕功能,具有價格便宜、制造工藝相對簡單的優點,但是,聚磷酸鹽也存在極大的缺點,例如它在水中容易發生水角解水解后生成正磷酸鹽,正磷酸鹽容易和水中的鈣離子生成磷酸鈣水垢。同時,正磷酸鹽又是菌藻的營養源。正磷酸鹽的水解速率隨著濃度和溫度的升高而加快,因此,聚磷酸鹽在高熱負荷下,極易分解并沉積在換熱器表面,因此,用于連鑄的聚磷酸鹽藥劑在產量大幅度增加,結晶器熱負荷增加的情況下,也顯露出它的不適應性。

  根據1998、1999年兩年結晶器銅板垢樣的分析表明,在高溫設備的換熱面上,磷和鈣的沉積都相當嚴重,如所示。

  4水處理新方案針對系統內藥劑分解率高的缺點,通過提高水處理方案中的抗分解率的藥劑是解決結晶器溫升的最直接最有效的方法。在新方案中我們選用了有機磷加分散劑的方案,并對藥劑濃度進行嚴格的控制與檢測,使新方案的藥劑使用量少,效果明顯。

  -連鑄結晶器銅板結垢情況4.1監測試驗的條件試驗期間的水質狀況如表6所示。

  試驗用材質:掛片為國產20碳鋼I型掛片,表6試驗水質分析電導率/MS°cm1濁度表7水處理藥劑配伍緩蝕阻垢劑殺菌劑殺藻劑原方案栗田S7209S-103新方案NalcoS7209S-103質量濃度/mgL140 50750100投藥方式連續連續沖擊/每周1次表8原方案和新方案試驗結果對照表原方案新方案腐蝕速率/mdd粘附速率/mcm6.85.3517.65.31試管為三根外壁鍍絡,規格為D19mmX長為2740mm.有效長度為2(3)試驗條件:試驗管內的流速為0.制進出水溫差為20C;加熱強度為2.0X105k/(mh)。

  42水處理藥劑水處理藥劑的配伍情況見表7. 43試驗結果對照原方案和新方案試驗結果對照如表8所示。

  4結論1998年12月進行了第一輪試驗,1999年1月~1999年3月恢復對原方案的試驗,1999年4月~ 1999年12月進行第二輪現場試驗,兩輪新方案的試驗證明,在模擬裝置內,原方案結垢控制不良,藥劑分解嚴重,新方案阻垢性能良好,防腐阻垢能力良好。

  5新方案現場運行結果分析1濃縮倍數經過1999年7~12月的試驗,現場的濃縮倍數達到1.4的預定目標,水質分析如表9所示。

  表9濃縮倍數1.4以上現場運行水質分析農縮倍數時間電導率/MS°cm1濁度注:9月份由于煉鋼年檢修造成濃縮倍數為1.27. 5.2設備狀況垢物極薄,肉眼估算為<0.5mm.在試驗期間,銅(1)結晶器解體后,銅板表面露出金屬色,表面板溫度始終保持了180~250C的良好溫度,沒有發生溫升報警。

  (2)周期下線的結晶器的澆鑄爐數不受影響。

  通過對1999年的結晶器周期下線爐數的調查發現,1999年結晶器的周期下線爐數為330爐,而1998年的平均澆鑄爐數為250~300爐,平均為275爐。

  6經濟效益通過新方案的實施,可節約工業補水和藥劑費用94萬元/a另外,由于水處理新方案的穩定保證了連鑄結晶器的壽命和進一步提高產量,對生產的意義更為重大。

  王紅(1968―),1992年畢業于西安冶金建筑學院環境工程系,工程師。

  水樣催化快速法COD/mgDL1標準法COD /mgDL1相對誤差/%保證值39污水廠一級出水87.885.132污水廠二級出水35.(上接第28頁)50mg/L的污水廠二級出水,其對應的相對誤差大,其余的COD值超過50mg/L的工業廢水和標準水樣的相對誤差均小于表3對比實驗測定值5%化工廢水固形物含量高,取樣不均勻,故相對誤差較大。結果表明,兩種方法的測定結果是一致的。

  3結論(1)通過精密度、準確度及對比實驗的數據表明,催化快速測定法是污水COD快速測定的有效方法之一。該方法只需加熱10min,加入硫酸5mL,一次可同時測定20個水樣,與標準法中需回流2h、加入30mL的硫酸及一個六聯電爐只可做六個樣品相比更加省時、省電、省水、省空間、易操作,CODc.值在50~ 100mg/L之間的水樣有較好的精密度和準確度。

  000mg/L的樣品,可將樣品稀釋后測定。

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