烟化炉粒化装置技术方案1016.docx

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烟化炉粒化装置技术方案1016

前言

本方案所提嘉恒法粒化装置是根据国内外长期使用各种炉渣处理系统的经验，结合我国的具体情况，开发研制的全新的渣处理系统，系国内首创，已获得国家专利。

1、总论

嘉恒法炉渣粒化装置的技术特点

a、安全方面：

独特的粒化方式分解了瞬间释放的能量，即使出渣强度达到最大值时也不会发生爆炸事故，保证了作业人员的人身安全。

到目前为止，在国内我公司已近200套粒化装置先后投入使用，从未发生爆炸事故。

b、环保方面：

在嘉恒法炉渣粒化装置中水是密闭循环使用的，不外排；粒化及脱水过程中产生的蒸汽密闭集中高空排放，保障了现场的作业环境，避免了作业人员受到有害物的危害

c、作业率方面

在正常情况下，可以将送入粒化装置的全部渣流连续自动处理，可保证熔渣流量达到最大时完全粒化，作业率达99%以上。

d、占地方面：

取消了传统的水力输送和底滤法水池，通过皮带机运至渣场，最新的工艺在最小的空间内实现了连续生产，占地面积小。

e、控制方面：

嘉恒法炉渣粒化装置的全部工艺及设备均由PLC自动或手动控制系统完成，控制简单、便捷。

f、成品渣含水率方面：

经粒化后的炉渣在水中快速冷却，并在脱水过程中靠自身的物理热量将多余的水分进一步蒸发，成品渣含水量≤15%。

g、设备质量方面：

在设备的材质选择上，充分考虑工作环境及使用寿命等综合因素，所有的关键部件均采用了最新的特殊耐蚀钢及不锈钢材料，并在结构和材质上采用了双重保护。

2、烟化炉技术参数（需方提供）

平均渣量：

1.6t/min；最大渣量：

2.5t/min

3、工艺流程及设备

3.1工艺流程及方案简述

针对现有烟化炉布置形式，结合需方的意见后，供方制定如下技术方案供需方选用，现将布置方案进行简述如下：

3.1.1总体布置简述

在烟化炉熔融热渣溜槽和还原炉熔融热渣旁通溜槽间布置一套嘉恒法脱水系统，原炉渣粒化系统仍维持原设计不变。

经过水淬粒化后的渣水混合物通过溜槽进入嘉恒法脱水系统内部进行脱水，脱水后的成品渣排入脱水系统外部皮带机内输送至料仓或堆渣场。

过滤后的循环水排入脱水系统旁侧的水池内部进行两级沉淀，随后经循环冲渣泵送入冲渣水管处再次冲渣以实现循环利用。

考虑到现场的布置情况，皮带机选用大倾角皮带机以便于联接料仓。

3.1.2水系统

水池选用混凝土结构水池，水池形式为混凝土三级水池，分别为一级沉淀池、二级沉淀池和吸水井，沉淀池主要用于（对进入水池中的）循环水中夹杂的细小渣粒进行沉淀，以保证最终进入吸水井的水质，减少细渣在水系统中的含量，从而保护管道及水泵阀门等设备材料的使用寿命。

对于沉淀在水池内部的细渣，通常我们有三种方式进行处理：

a、在水池上部设置抓斗式起重机。

b、在水池底部装设渣浆泵作为返渣泵使用。

c、在水池上部设置气力提升机。

在水池底部装设渣浆泵作为返渣泵使用同时配套抓斗式起重机（可采用电动起重机+抓斗的组合形式）是我们的首选方案，首先渣浆泵作为一种技术成熟、运行可靠的设备在国内已经得到广泛的应用，渣浆泵的过流部位均采用了耐磨合金以保证能够应对水中含有固体悬浮物的情况。

而从第八冶炼厂现有的烟化炉排渣溜槽使用寿命来看，目前生产过程中水淬渣对于溜槽的磨损并不严重，远远好于高炉水渣的情况。

高炉水渣沟内衬采用QT900-2的耐磨球磨铸铁材质，底部壁厚超过50mm，但通常使用一年后，磨损都在15mm以上，个别的部位甚至需要进行更换，而目前烟化炉的溜槽使用已超过一年以上，但磨损情况并不明显，所以在高炉水渣处理上得到广泛应用的渣浆泵是完全可以满足现场工况要求的。

而且渣浆泵的操作控制要求简单，并不需要对水泵进行过多的调整，日常可以通过检测管路上部安设的仪表即可了解水泵的工况。

对于采用抓斗式起重机作为配套的备用方案主要是出于现场特殊情况下的考量。

例如出现突然断电的情况，此时需要利用事故冲渣水将熔渣直接排入水池内部，由于事故冲渣水的流量及压力无法与原有的冲渣系统相比，冲渣的效果可能会不太理想，容易出现大块渣的情况，同时大量的渣直接排入水池后对底部造成了淤积，即使电力恢复后，渣浆泵也暂时不能够直接使用，因此设置了抓斗式起重机作为备用设备，利用抓斗将水池中沉淀的大部分细渣捞取至皮带机上即可。

按照目前了解的情况来看，每次放渣约在20分钟左右，平均渣量约1.7t/min，因此20分钟内放渣量约在35t左右，按照水渣的密度换算就是10了立方左右，配置1m³抓斗即可。

其次考虑到需方对于现场作业环境的要求，单纯的采用抓斗式起重机是不太适宜的。

如果沉淀的细渣需要通过设置在水池上部的抓斗式起重机提取至运渣皮带机上，则需要水池采用敞开式的结构，生产时会出现水池内热水蒸发产生蒸汽四溢的现象。

因此，直接使用抓斗式起重机的方案是不适宜的，只能讲此方案作为系统的备用。

气力提升机也是我方的成熟设备，目前在鞍凌2700高炉、鄂钢2600高炉、鄂钢1800高炉、太钢1800高炉等项目上得到了成功的应用，但是在本项目中我们并不予以推荐，主要是考虑到以下两点：

1、实用性。

气力提升机的原理是利用压缩空气和搅拌水对池底部淤积的细渣进行搅拌后形成三项混合物，然后利用混合物的密度小于周围水的密度的原理将渣水混合物扬举到水面以上再自然流动到脱水系统内。

因此对于水渣的粒度是有一定的要求的，渣粒太大时，气力提升机是无法对其进行处理的；同时气力提升机对于工作介质的浓度也是有要求的，当水池内淤积的细渣浓度过高时气力提升机可能无法工作，但如果浓度过低，则气力提升机基本上处于失效状态，仅仅是排汽和水，无法将细渣提取上来。

这一点就不像水泵，只要运转就可以将渣水混合物提取上来。

像上述的事故断电状态，渣的粒度无法得到有效保证，同时由于断电的影响，气力提升机暂时无法工作，而大量的渣排入水池内部，将气力提升机底部的混合室埋入渣内，气力提升机基本上就失去了工作能力，需要先对水渣进行清理后，保证气力提升机混合室内部清洁，同时能够在气力提升机底部形成有效的气、水、细渣三项混匀的条件时，气力提升机方可继续工作。

对水池的清理需要将安设在水池上部的气力提升机进行拆除，采用抓斗进行清理，然后在将气力提升机安设在原位。

相对于设置渣浆泵和抓斗式起重机这一组合方案来讲，气力提升机也需要设置抓斗，而且需要面对拆除和安装的问题，因此气力提升机的方式并不合理，也不实用。

2、经济性。

气力提升机由于其工作机理的原因，其效率是无法与渣浆泵相比的，同时气力提升机在使用过程中需要大量的消耗压缩空气，费用昂贵惊人。

例如一台流量约在150m³/h的气力提升机，每分钟需要消耗压缩空气约20m³（此数值需要根据提升效果进行调整，当前期细渣浓度较高时，消耗气量略少，但后期随着细渣量减少，需要增大气量），而一般炼铁厂的压缩空气为0.1-0.15元/m³，按照第八冶炼厂的数据计算可知，每天气力提升机至少需要工作20x9=180min，按照每级沉淀池设置一台气力提升机计算，则消耗的压缩空气约为2x180x20=7200m³，按照0.1-0.15元/m³单价计算，则意味着每天的费用约在720-1080元之间，按照一年工作350天考虑，则年费用高达252000-378000元左右，这还仅仅是消耗的压缩空气费用。

未考虑气力提升机本身的磨损、养护和配套管道阀门的消耗产生的费用。

而如果采用渣浆泵，流量在150m³/h，扬程20m的渣浆泵功率在22kw左右，按照上述条件计算，按照每度电费0.6元考虑，则两台渣浆泵年运行费用（20x9）/60x2x22x0.6x350=27720元，是运行费用仅仅相当于气力提升机的十分之一。

而且目前的渣浆泵质量稳定，例如我公司在鞍5#2500高炉上应用的渣浆泵已使用3年，目前工作正常。

综上所述，我们最终推荐的方案是采用了返渣泵+抓斗式起重机的方案，本方案不论是在操作性、维护性、实用性、经济性上都较气力提升机的方案为优。

当然，作为供方，我们尊重需方的要求，可以根据需方的要求对技术方案进行调整。

3.1.3排汽

由于采用了嘉恒法渣处理系统作为脱水设备，渣水混合物在脱水过程中处于全密闭的环境，产生的所有水蒸气通过在脱水系统上部联接排汽烟囱高空排放，保护了现场的作业环境。

同时为了保证水池处不外溢蒸汽，我们对水池上部增设了钢结构的盖板，并增设了排汽管与脱水系统上部的烟囱相联接，从而将水池处蒸发产生的蒸汽全部收集起来高空排放。

这里需要特别指出的是，上述方案未将冲渣水冷却系统包含在内，主要是由于以下两点考虑：

1、实用性不强。

冲渣水冷却系统目前主要应用在大高炉冲渣系统上，其目的是通过对冲渣水进行冷却后，提高循环水升温换走的热量而减少循环水气化换走的热量，减少循环水的蒸发量，从而减少水损。

但是相对于其昂贵的投资来讲，对于烟化炉这样渣量较少的冶炼工艺，并不是太实用。

2、投资较高。

一套冲渣水冷却系统包括两台流量1200m³/h的冷却塔（一用一备），两台流量1200m³/h左右的水泵（一用一备），一座冷水池及配套的泵站，一套附属电控系统及配套的管道、阀门、仪表、电缆等设施。

上述设备及设施是满足冲渣水冷却功能所需的最少数量，实际上还需要考虑检修设备，人员维护及设备维护等投资，价格昂贵。

投资太高而实用性不强是我们这次未设置冲渣水冷却系统的主要原因，但是最终设置与否由需方确定，我们服从需方的要求。

3.2工艺设备功能简述

3.2.1炉渣粒化

嘉恒法炉渣处理系统是通过冲渣水管射出压力水流，对熔渣进行快速水淬粒化，由此产生的渣水混合物通过粒化塔下部所设的渣浆泵输送至脱水器内进行渣水分离。

嘉恒法炉渣处理系统可完全适应烟化炉熔渣流量和出口顺序变化。

炉渣粒化部分目前的考量是维持原设计不变。

3.2.2渣水混合物的脱水

从水渣沟流出的渣水混合物经渣水分配器落入脱水器筛斗中，通过筛斗中的筛网实现渣水分离，水渣留在筛斗内，水则透过筛网流入水槽中。

随着脱水器的旋转，筛斗中的渣慢慢上升，达到顶部时翻落下来进入受料斗，成为成品渣，再通过受料斗下面出口落到皮带机上，经皮带运送到堆渣场或储渣仓。

脱水器传动电机为变频调速电机，在生产时，可通过变频器实现变频调速，可根据生产情况通过调整脱水器的旋转速度来控制成品渣的含水率。

在脱水过程中为防止细渣堵塞筛网，特设置有气吹扫管路、水吹扫管路，对筛网进行吹扫。

设备吹扫水采用系统循环水，由系统循环水管网提供，用量50m3/h，压力0.3Mpa；气吹扫压缩空气由工厂压缩空气管网提供，用量15Nm3/min，压力0.5MPa。

3.2.3蒸汽的集中排放

在粒化与脱水过程中产生的高温蒸汽，通过集气装置引入脱水器上部的烟囱，进行高空排放。

粒化与脱水过程处于全封闭状态，操作人员可免受蒸汽的危害。

3.2.4循环供水

通过脱水器筛网过滤的冲渣水、吹扫筛网水，经设备回水口经回水管道进入沉淀池，然后进入循环水池，再用渣浆泵打到冲制点，如此循环使用。

进入沉淀池的水中含有部分小于1.0mm的细渣，其在进入沉淀池沉淀到池底后,再利用装于水池上的抓斗（返渣泵）将细渣输送至运输皮带（或脱水系统内再次过滤）上，经皮带机输送至堆场或渣仓内。

对在粒化过程中产生大量的蒸汽带走的部分水分和粒化后的渣带走的水分，系统将通过补充水来补充。

3.2.5成品渣的输送

成品渣通过皮带机输送至储渣仓或堆渣场，如采用储渣仓的话，需要配置大倾角皮带机，以便于保证储渣仓的有效容积。

3.2.6控制系统

为了保证整个渣处理系统满足烟化炉冶炼生产及工艺要求，设计采用手动及PLC（根据需方的要求）技术对设备各操作点进行检测及控制。

渣处理系统的脱水器、循环水泵、管道阀及压缩空气阀、皮带机等，均可设计在控制室集中控制，现场另设有机旁操作箱，供设备现场调试、检修所用。

渣处理系统所配套供货配电设备采用双电源供电，两段母线分段运行，一路供电出现故障时，自动互投。

控制系统可分为仪控和顺控两大部分，仪控主要实现现场仪表及设备运行状态和运行参数的检测，并通过仪表显示；顺控主要是实现主要生产设备的顺序