炼钢—连铸给排水系统设计探讨

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摘 要 本文通过伊朗扎兰德钢厂给排水设计实例，简要介绍炼钢—连铸水系统常用的工艺流程并阐述设计中重点考虑的几点问题，如过滤器的选择，浓缩倍数的控制及废水零排放等问题。

关键词 炼钢连铸；浓缩倍数；水系统；过滤器

中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-074-2

伊朗扎兰德钢铁公司拟新建一座3×120 t转炉炼钢厂，项目分两期工程建设。

一期工程建设2座1300 t混铁炉、1套复合喷吹铁水脱硫预处理站、2座120 t顶底复吹转炉、2座120 t钢包精炼炉（LF）、1座120 t真空脱气装置（VD）、2台R9m 6机6流方坯连铸机及相关公辅设施，新建转炉炼钢厂一期工程年产合格钢水～156万 t，合格铸坯～150万 t。

二期工程再建设1套铁水预处理站、1座120 t顶底复吹转炉、1座120 t钢包精炼炉（LF）、1座120 t真空脱气装置（VD）、1台R9m 6机6流方坯连铸机及相关公辅设施。

1 给排水系统

依据炼钢工艺及相关专业提供的用水技术要求，拟建炼钢一期工程的给排水系统有：

1）间冷闭式循环冷却水系统。

2）间冷开式循环冷却水系统。

3）直冷开式循环冷却水系统。

4）旁滤水系统。

5）原水、生产、除盐水、生活、消防供水系统。

6）生产、生活、雨水排水系统。

笔者仅对间冷闭式循环冷却水系统、间冷开式循环冷却水系统及直冷开式循环冷却水系统工艺流程做简要介绍。

1.1 间冷闭式循环冷却水系统

连铸结晶器冷却采用除盐水，冷却水量为1920 m3/h，接点压力为1.0 MPa，供水温度≤40℃，用后仅水温升高（回水温度≤50℃），水质未受污染，使用后回水通过自清洗管道过滤器，经蒸发式空冷器冷却降温后，由供用户泵加压循环使用。循环系统中有少量的损失水量由缓冲稳压罐供给。

1.2 间冷开式循环冷却水系统

主要有转炉炉体、转炉氧枪、LF炉、VD炉及连铸设备等冷却用水，冷却水经用水设备后仅水温升高，水质未受污染，回水利用余压上冷却塔，冷却降温后自流入综合循环水泵站冷水池，经供用户泵加压通过自清洗管道过滤器循环使用。

1.3 直冷开式循环冷却水系统

笔者仅对转炉除尘直冷开式循环冷却水系统、VD炉冷凝器直冷开式循环冷却水系统及连铸二冷喷淋直冷开式循环冷却水系统工艺流程进行简要描述。

1.3.1 转炉除尘直冷开式循环冷却水系统

本系统主要供给转炉烟气除尘净化系统“饱和冷却塔”、“文氏管”喷淋水，喷淋水量为1140 m3/h，接点压力为0.40 MPa，供水温度40℃。“饱和冷却塔”、“文氏管”回水经架空流槽自流入粗颗粒分离装置，分离池出水经分配槽流入高效集成式沉淀器，沉淀器出水自流入废水处理站水泵间热水池，经泵加压上冷却塔，冷却降温后自流入废水处理站水泵间冷水池，经供用户泵组加压循环使用。

沉淀器排出的泥浆约16 m3/h，含水率约70%，通过螺旋输泥机排至污泥脱水间泥浆搅拌罐，经泥浆泵加压送至板框压滤机进行脱水，脱水后的泥饼外运。滤后水自流入底层脱水间集水坑，经泵加压至高效集成式沉淀器回收利用。

1.3.2 VD炉冷凝器直冷开式循环冷却水系统

本系统主要供VD炉装置的冷凝器喷淋冷却及真空泵用水，总用水量950 m3/h，接点压力0.3 MPa～0.5 MPa，供水温度≤35℃，悬浮物含量≤50 mg/L，回水不仅温度升高，回水水质含有灰尘等杂质，悬浮物含量≤100 mg/L，排水自流入车间内封闭热井，经热井泵提升至高速过滤器，过滤后出水利用余压上冷却塔，冷却降温后自流入综合循环水泵站冷水池，经供用户泵组加压循环使用。

高速过滤器反洗水来自反洗水水池，经反洗泵加压反洗后自流入反洗缓冲水池，通过提升泵加压至高效集成式沉淀器处理，处理后水作为转炉除尘系统补充水。

1.3.3 连铸二冷喷淋直冷开式循环冷却水系统

本系统主要供给连铸二冷用水及设备喷淋冷却用水，冷却水量为900 m3/h，接点压力为1.0 MPa，回水经铁皮流槽进入旋流沉淀池沉淀后，部分水经泵加压送至化学除油器，进一步通过加药澄清去除水中细小氧化铁皮颗粒及油脂成分，经溢流堰管流入综合循环水泵站热水池中；通过泵加压至高速过滤器，过滤后水利用余压上冷却塔，冷却降温后自流入综合循环水泵站冷水池，经供用户泵组加压通过过滤器循环使用。

化学除油器沉淀后泥浆排入泥浆储池，由渣浆泵加压至废水处理站泥浆搅拌罐，与转炉污泥混合后经渣浆泵加压送入板框压滤机脱水处理。

2 设计中几点思考

2.1 过滤器的选择

循环水过滤器是一种利用滤网或其他介质直接拦截水中的杂质，去除水体中悬浮物、颗粒物，降低浊度，净化水质，减少系统污垢、菌藻、锈蚀等产生，以净化水质循环再利用的一种装置。

笔者通过几个角度对浅层砂过滤器及高速过滤器进行比较。

1）水处理效果；两种过滤器均为介质过滤器，滤料均可采用石英砂滤料。但高速过滤器滤料层较浅层砂过滤器滤料层厚，处理污、废水能力更强，出水水质更好。

2）经济角度及自动化程度：两种过滤器反洗均可自动反洗，过滤器反冲洗原理基本一致，均靠进出水压差控制系统自动反洗，但高速过滤器自动化程度较浅层砂过滤器低，高速过滤器需单独设置一组反洗水泵及水池，当进出水压差达到设定值时，水泵自动启动；浅层砂过滤器依靠进出水管上设置水力阀，通过进出水压差的变化水力阀调整启闭状态完成自动反冲洗，无需设置反洗水泵及水池，而且高速过滤器一般较浅层砂过滤器体积大，设置房间占地空间大，造成工程投资大。

鉴于以上两点及对不同水质、设置布局的考虑，本水系统流程中净环水旁滤采用浅层砂过滤器，VD炉冷凝水回水及连铸二冷水的二次处理采用高速过滤器。

2.2 浓缩倍数的确定

浓缩倍数是循环冷却水的含盐浓度与补充水的含盐浓度的比值。它是敞开式循环冷却水系统日常运行中需要控制的一个很重要的控制和管理指标。一般情况下，浓缩倍数低，耗水量就大，排污水量也大，循环水相对不易结垢；反之，浓缩倍数高，耗水量就小，排污水量也小，循环水相对容易结垢。

本设计中采用生产新水作为循环系统补充水源，生产新水水质指标如表3所示。

从表中可以看出生产新水作为补充水，水质好，远好于净环及浊环系统用水水质要求。

笔者认为一般情况下，敞开式循环冷却水系统水量由蒸发水量、补充水量、风吹及强制排污水量达到动态平衡。平衡时浓缩倍数与补充水中各离子含量的乘积即循环水中各离子含量，均满足循环水水质要求，若出现不满足水质要求情况可通过提高排污量而调整浓缩倍数，从而达到用水要求，强制排污水量可起到调整浓缩倍数的作用，本工程中循环冷却水水质与生产新水水质的比值很高，即浓缩倍数较高，从系统中损失的水量很小，冷却塔风吹损失及过滤器定期排污量可使循环系统水质达到动态平衡，而该时循环水水质均能满足规范要求，因此考虑取消强制排污水，提高系统循环水的重复利用率。

2.3 废水零排放

本工程水系统中无强制排污水，所产生的生产废水均为高速过滤器反洗排水，由于反洗排水定期排放悬浮物较高废水，设计中考虑将该部分废水回流至粗颗粒高架流槽，经斜板沉淀器处理后循环利用，降低生产新水补充水量。

3 结束语

伊朗扎兰德钢厂炼钢-连铸项目水系统采用国内较为成熟工艺流程以确保工程顺利投产。在此基础上优化设计，降低工程投资成本，主要有以下几方面。

1）净环旁滤采用浅层砂过滤器，占地面积小，自动化程度高，反洗耗水量少。

2）转炉炉体设备回水采用集水器统一将回水利用余压上冷却塔，节省上冷却塔泵及回水吸水井的设置。

3）通过生产废水回收利用，降低生产新水补充量，提高循环水系统重复利用率。

参考文献

[1]钢铁工业给水排水设计手册[M].北京冶金工业出版社，2002.

[2]GB/T50102-2003工业循环水冷却设计规范[S].