申請(qǐng)日2016.05.30

　　公開(公告)日2016.08.31

　　IPC分類號(hào)C02F5/08; C02F5/12; C02F5/10; C02F1/66; C02F103/16

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，包括下述步驟：高爐煤氣洗滌水通過文氏塔洗滌煤氣后收集匯入回水流槽，在流槽入口處先投加0.1mg/L氫氧化鈉，控制PH在8.3‑9，再投加0.001mg/L‑0.1mg/L碳酸鈉;再于回水流槽中部投加濃度為15‑25mg/L的聚合氯化鐵;然后在洗滌水進(jìn)入幅流沉淀池前，投加濃度為0.5‑1.0mg/L的聚丙烯酰胺;將幅流沉淀池上清液依次通入熱水井及冷水井，在冷水井里投加硫酸，將PH值降至7.5以下;最后通過供水泵將冷水井里的水泵入高爐喉口，在泵入口處投加濃度為2‑4mg/L的阻垢分散劑。本發(fā)明通過化學(xué)和物理方法，科學(xué)調(diào)整水質(zhì)，充分創(chuàng)造阻垢分散劑適用條件，通過物理沖刷減輕結(jié)垢問題，有著比同類方案更好的阻垢性能，同時(shí)解決了他們的成本高、需要排放等問題。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種應(yīng)用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，其特征在于，該工藝包括下述步驟：

　　高爐煤氣洗滌水通過文氏塔洗滌煤氣后收集匯入回水流槽，在流槽入口處先投加0.1mg/L氫氧化鈉，控制PH在8.3-9，再投加0.001mg/L-0.1mg/L碳酸鈉;

　　再于回水流槽中部投加濃度為15-25mg/L的聚合氯化鐵;

　　然后在洗滌水進(jìn)入幅流沉淀池前，投加濃度為0.5-1.0mg/L的聚丙烯酰胺;

　　將幅流沉淀池上清液依次通入熱水井及冷水井，在冷水井里投加硫酸，將PH值降至7.5以下;

　　最后通過供水泵將冷水井里泵入高爐喉口，在泵入口處投加濃度為2-4mg/L的阻垢分散劑。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，其特征在于，該工藝還包括下述步驟：

　　關(guān)閉文氏塔單側(cè)喉口水箱的進(jìn)水閥，另一側(cè)水箱及環(huán)管閥門全開，保持煤氣正常洗滌;

　　打開需進(jìn)行清洗的水箱排水閥，利用塔內(nèi)煤氣壓力對(duì)喉口進(jìn)行反沖，使喉口軟垢隨著箱內(nèi)余水排出;

　　關(guān)閉上述排水閥，打開該側(cè)喉口水箱的進(jìn)水閥，進(jìn)入正常洗滌狀態(tài)，相同的操作在另一側(cè)喉口水箱實(shí)施，確保喉口兩邊水箱保持通暢;

　　當(dāng)兩側(cè)水箱均沖洗完畢，調(diào)節(jié)喉口水箱及環(huán)管的進(jìn)水閥，合理控制水量。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，其特征在于，加入聚鐵及聚丙烯酰胺后，幅流沉淀池出水懸浮物低于80mg/L，總硬度低于4000mg/L。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，其特征在于，所述的硫酸選自濃度為50%的硫酸或98%的硫酸;加入硫酸后，PH值降至6.5-7.5。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，其特征在于，所述的阻垢分散劑由占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的六偏磷酸鈉、30%的丙烯酸共聚物及50%的水制成。

　　說明書

　　一種應(yīng)用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種煉鐵廠的高爐煤氣洗滌水系統(tǒng)，具體是一種應(yīng)用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，有效解決高爐煤氣洗滌水結(jié)垢問題。

　　背景技術(shù)

　　循環(huán)冷卻水在使用過程中，由于水具有溶解、攜帶懸浮固體、液體或氣體的能力，而這些物質(zhì)也會(huì)影響用水的純度，并影響管道、設(shè)備和冷卻效果。在許多情況下，水的污染會(huì)限制其使用，只有對(duì)水中成分進(jìn)行適宜的處理才能滿足使用的條件。在冷卻水系統(tǒng)中，水冷設(shè)備易發(fā)生的問題主要可分為以下幾類：腐蝕問題、結(jié)垢問題、粘泥問題或微生物問題，一般情況下，這些問題是同時(shí)發(fā)生的。

　　腐蝕問題：所謂腐蝕，即金屬與其所在循環(huán)之間的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而引起金屬的破壞或性能惡化的過程，包括均勻腐蝕、局部腐蝕、電化學(xué)腐蝕等。

　　陽(yáng)極反應(yīng)是金屬(如：Fe)的溶解過程，2Fe→2Fe2++4e

　　陰極是氧的還原反應(yīng)(中性或弱堿性)，O2+2H2O+4e→4OH-。

　　在冷卻水系統(tǒng)中，腐蝕主要以氧腐蝕為主，這種腐蝕反應(yīng)在敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中引起的危害，除了使系統(tǒng)的輸水管線、水冷設(shè)備的壽命減少及損壞等直接的損失之外，同時(shí)由于腐蝕產(chǎn)生的銹瘤，也會(huì)引起水冷器傳熱效率下降或管線阻塞等結(jié)垢障礙，一般在冷卻水系統(tǒng)中，如不使用化學(xué)處理方法，碳鋼的腐蝕速度，一般平均腐蝕率在0.32-0.69mm/a范圍之內(nèi)，但發(fā)生點(diǎn)蝕的部位腐蝕速度可達(dá)到平均腐蝕率的2-10倍。

　　結(jié)垢問題：結(jié)垢是指在水中溶解或懸浮的無(wú)機(jī)物，由于種種原因，而沉積在金屬表面，敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢主要成分有CaCO3和腐蝕產(chǎn)物二種，由于緩蝕劑使用使腐蝕產(chǎn)物大大減少，而以CaCO3垢、Ca3(PO4)2垢、Zn垢等為主要成份。

　　高爐煤氣洗滌水的水質(zhì)成分與高爐煉鐵所投加的原料、冶煉工藝、操作方法有著密切的關(guān)系。煤氣洗滌水在洗滌過程中發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):

　　當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，水中溶解的CaCO3、CO2和Ca(HCO3)2量保持不變，這時(shí)不會(huì)在管道和用水設(shè)備上產(chǎn)生結(jié)垢。當(dāng)水中HCO3-離子超過平衡的需要量時(shí)，那么反應(yīng)向左進(jìn)行，水中出現(xiàn)CaCO3沉淀。CaCO3沉淀附在管壁就產(chǎn)生了結(jié)垢。溫度升高，也能促使CaCO3析出。如果循環(huán)水中pH升高，也使反應(yīng)向左移動(dòng)而產(chǎn)生CaCO3沉淀。反過來(lái)，當(dāng)水中CO2含量超過平衡所需的含量時(shí)，反應(yīng)向右進(jìn)行，這樣就會(huì)有腐蝕產(chǎn)生。由此可見高爐煤氣洗滌水系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)垢的主要產(chǎn)物是Ca2+等二價(jià)金屬離子(如Mg2+，Zn2+等)與[CO32+]生成的鹽類。除此之外從沉淀池帶來(lái)的氧化鐵等懸浮物和膠狀的鐵化合物在供水過程中同樣產(chǎn)生粒子凝聚，附著在供水管道上，生成沉積型的污垢。

　　高爐煤氣洗滌水系統(tǒng)常見的水處理技術(shù)是對(duì)洗滌煤氣后的水進(jìn)行懸浮物的沉降，以及在適當(dāng)范圍內(nèi)進(jìn)行阻垢分散處理，阻垢分散劑的鈣容忍度在一定范圍內(nèi)有較好的效果，但隨著環(huán)�？刂婆欧藕�，系統(tǒng)水質(zhì)濃縮，鈣硬度上升后超出阻垢分散劑的能力，即使加大藥劑量也不能起到阻垢的作用，且對(duì)后期的絮凝造成影響。

　　目前有報(bào)道的是高爐煤氣洗滌水系統(tǒng)水處理方案為投加絮凝劑凈化水質(zhì)，供水時(shí)投加阻垢分散劑，減緩結(jié)垢趨勢(shì)。因高爐煤氣在洗滌過程中不斷帶入雜質(zhì)，系統(tǒng)水逐步濃縮，常規(guī)的運(yùn)行方案是間斷性外排部分系統(tǒng)水，保證系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定在阻垢分散劑能力所及范圍，保持系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡。

　　煤氣洗滌水通過供水管網(wǎng)噴淋煤氣，洗滌冷卻過程中，需降溫除塵后才能使用。因此，高爐煤氣洗滌水處理技術(shù)是關(guān)系到高爐安全和持續(xù)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。

　　目前高爐煤氣洗滌水系統(tǒng)處理工藝分析及缺點(diǎn)如下：

　　水在濕式除塵凈化裝置中與煤氣直接接觸后，攜帶了煤氣中的粉塵40～100g/m3，如鐵礦粉、焦粉及堿金屬等，凈化后的煤氣作為二次能源利用。但由于煤氣洗滌水受到嚴(yán)重污染，懸浮物含量高，一般在4000～15000mg/L，硬度>4000mg/L(以CaCO3計(jì))，目前的水處理方案降低了懸浮物，系統(tǒng)適量置換，在總硬度為4000mg/L進(jìn)行有效的阻垢分散處理，長(zhǎng)期以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定。但是由于零排放的實(shí)施，水質(zhì)濃縮嚴(yán)重，總硬度值逐步升高，據(jù)監(jiān)測(cè)，一個(gè)月不到時(shí)間即會(huì)由4000mg/L升至10000mg/L以上，造成系統(tǒng)主要設(shè)備如文氏管喉口噴嘴、高架流槽、供水管網(wǎng)等部位結(jié)垢，降低了煤氣凈化的質(zhì)量，堵塞文氏管喉口，可導(dǎo)致高爐被迫休風(fēng)以清掃煤氣凈化系統(tǒng)。水質(zhì)分析如下表：

　　從檢測(cè)表可以看出，一個(gè)月時(shí)間總硬度值上升幅度較快，PH和總堿度也相應(yīng)上升，結(jié)垢趨勢(shì)較明顯，且總硬度值已超出阻垢分散劑的能力范圍，隨著PH值的升高，結(jié)垢極易發(fā)生。

　　現(xiàn)有的高爐煤氣洗滌水工藝流程，如圖1所示;現(xiàn)有的實(shí)施方案在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，總硬度值基本保持4000mg/L以下，阻垢分散劑能保持良好的阻垢分散能力，確保在檢修周期內(nèi)不因結(jié)垢而影響生產(chǎn)。但當(dāng)前環(huán)保壓力較大，系統(tǒng)零排放后，離子濃縮較快，加大阻垢分散劑用量也難以減緩結(jié)垢趨勢(shì)，因此急需將總硬度值降低至阻垢分散劑的能力范圍內(nèi)。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明所解決的是煉鐵廠的高爐煤氣洗滌水系統(tǒng)零排放造成的水質(zhì)濃縮引發(fā)的結(jié)垢問題，提供一種應(yīng)用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，通過改善水處理方案，增投藥劑將總硬度值控制在4000mg/L以下，降低系統(tǒng)堿度，消除結(jié)垢因子，同時(shí)高爐操作中輔以煤氣反沖洗喉口，階段性對(duì)剛附著的泥垢利用文氏塔內(nèi)煤氣壓力反沖喉口，解決喉口結(jié)垢問題;比單一投加阻垢分散劑有著更環(huán)保、穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。

　　本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

　　一種應(yīng)用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，該工藝包括下述步驟：

　　高爐煤氣洗滌水通過文氏塔洗滌煤氣后收集匯入回水流槽，在流槽入口處先投加0.1mg/L氫氧化鈉，控制PH在8.3-9，再投加0.001mg/L-0.1mg/L碳酸鈉;

　　再于回水流槽中部投加濃度為15-25mg/L的聚合氯化鐵;然后在洗滌水進(jìn)入幅流沉淀池前，投加濃度為0.5-1.0mg/L的聚丙烯酰胺;加入聚鐵及聚丙烯酰胺后，幅流沉淀池出水懸浮物低于80mg/L，總硬度低于4000mg/L。

　　將幅流沉淀池上清液依次通入熱水井及冷水井，在冷水井里投加硫酸，將PH值降至7.5以下;

　　最后通過供水泵將冷水井里泵入高爐喉口，在泵入口處投加濃度為2-4mg/L的阻垢分散劑。

　　所述的硫酸選自濃度為50%的硫酸或98%的硫酸;加入硫酸后，PH值降至6.5-7.5。

　　所述的阻垢分散劑由占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的六偏磷酸鈉、30%的丙烯酸共聚物及50%的水制成。

　　該工藝還包括下述步驟：

　　關(guān)閉文氏塔單側(cè)喉口水箱的進(jìn)水閥，另一側(cè)水箱及環(huán)管閥門全開，保持煤氣正常洗滌;

　　打開需進(jìn)行清洗的水箱排水閥，利用塔內(nèi)煤氣壓力對(duì)喉口進(jìn)行反沖，使喉口軟垢隨著箱內(nèi)余水排出;

　　關(guān)閉上述排水閥，打開該側(cè)喉口水箱的進(jìn)水閥，進(jìn)入正常洗滌狀態(tài)，相同的操作在另一側(cè)喉口水箱實(shí)施，確保喉口兩邊水箱保持通暢;

　　當(dāng)兩側(cè)水箱均沖洗完畢，調(diào)節(jié)喉口水箱及環(huán)管的進(jìn)水閥，合理控制水量。

　　本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用純堿及片堿軟化水質(zhì)，降低系統(tǒng)總硬度，采用硫酸調(diào)節(jié)系統(tǒng)總堿度，降低喉口結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)，投加阻垢分散劑分散結(jié)垢因子，減緩結(jié)垢趨勢(shì);再采取喉口煤氣反沖洗的方式解決突發(fā)性喉口堵塞問題;本發(fā)明通過化學(xué)和物理方法，科學(xué)調(diào)整水質(zhì)，充分創(chuàng)造阻垢分散劑適用條件，通過物理沖刷減輕結(jié)垢問題，有著比同類方案更好的阻垢性能，同時(shí)解決了他們的成本高、需要排放等問題。