Оборотный цикл водоснабжения газоочистки доменных печей

ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет

Реконструкция оборотной системы водоснабжения

газоочистки № 4 доменных печей № 9, 10 ОАО «ММК»

Доменное производство является одним из основных для ОАО «ММК» и представляет собой производство чугуна восстановительной плавкой железных руд или окускованных железорудных концентратов в доменных печах. Вода при выплавке чугуна расходуется на охлаждение доменной печи и разливочных машин, используется в подбункерных помещениях, для грануляции шлака и при очистке доменного газа.

Реконструкция системы водоснабжения очистки доменного газа чрезвычайно актуальна. Вода в данном цикле служит поглотителем механических примесей газа (колошниковой пыли), растворителем газов и некоторых минералов, а также охладителем газа и транспортирующей средой поглощенных примесей.

В настоящее время технологическая схема оборотного водоснабжения газоочистки № 4 доменных печей № 9, 10 представляет собой следующий цикл. Отработанная вода с газоочистки направляется по лоткам в распределительную камеру, из нее поступает на два радиальных отстойника № 3 и № 4 диаметром 30 м. Осветленная вода с отстойников поступает самотеком в приемную камеру насосной станции № 20 и насосами типа 20 НДС перекачивается на три вентиляторные градирни — две – двухсекционные, одна – трехсекционная с вентиляторами типа ВГ-70. Удельная нагрузка на 1 м 2 оросительной площади составляет 2,08 м 3 /м 2 ·ч. Охлажденная вода в количестве 1740 м 3 /ч насосами 20 НДС насосной станции № 20 подается на повторное использование на газоочистку № 4. Шлам из радиальных отстойников № 3 и № 4 в количестве 200 м 3 /ч насосами 6ФШ-7 откачивается в пульпобак насосной станции ЦЭС.

В процессе эксплуатации оборотной системы водоснабжения возник ряд проблем.

Во-первых, самотечный трубопровод, соединяющий градирни с приемной камерой насосной станции № 20, имеет уклоны, затрудняющие транспортировку воды с находящимися в ней остаточными взвешенными частицами. Вследствие чего, происходит его постоянное засорение и уменьшение пропускной способности. Это влечет за собой уменьшение расхода и ухудшение качества воды подаваемой на газоочистку после очистных сооружений, необходимость увеличения количества добавочной воды и увеличение реагентов на ее обработку. К тому же градирни расположены через автодорогу, что значительно затрудняет прочистку этого участка.

Во-вторых, существующие радиальные отстойники не обеспечивают требуемого эффекта осветления воды, что приводит к засорению распределительной системы и к интенсивным отложениям на внутренних поверхностях водоохлаждающих элементов градирни, к зарастанию трубопроводов, износу насосных установок и запорной арматуры.

Что в целом приводит к большим затратам и убыткам производства в виде не производительно расходуемого топлива, тепла, электроэнергии, увеличивается количество ремонтов системы, снижается надежность работы основного технологического оборудования.

Решение поставленных проблем предлагается путем реализации следующих задач:

1. Демонтаж существующих устаревших градирен и установка двух двухсекционных градирен фирмы « ГаммаПласт » (г. Нижнекамск) с маркой вентилятора 1ВГ50 выполненного из современного композиционного материала – стеклопластика, с площадью одной секции 64 м 2 .

Для максимальной эффективности охлаждения воды при тепломассообменном процессе в градирнях выбран сетчатый ороситель, состоящий из рабочих элементов представляющих собой плоскую стеклопластиковую рамку с полимерной сеткой. Рамки собираются в блок с зазором 20 мм при помощи специальных стеклопластиковых кронштейнов, образуя жесткую каркасную конструкцию. Каплеуловитель градирни состоит из рабочих элементов в виде профилированных пластин, имеющих в поперечном сечении вид «трапеции», соединяемые в блоки с помощью дистанцирующих держателей, обеспечивающих жесткость блока с гарантированным зазором между рабочими поверхностями. Данный каплеуловитель обладает высокой коррозионной и химической стойкостью.

Установка современных вентиляторных градирен в непосредственной близости с насосной станцией № 20 позволит достичь требуемой температуры охлажденной воды и ликвидировать протяженный и постоянно засоряющийся участок существующего водоотводящего коллектора.

2. Для снижения количества остаточных взвешенных частиц в воде необходима установка отстойников – флокуляторов с тонкослойными модулями. Применение тонкослойных модулей позволит повысить производительность отстойных сооружений на 50%, повысить эффект осветления воды, увеличить эффективность использования объема отстойников.

Реализация поставленных задач позволит достичь требуемой температуры и степени очистки оборотной воды, приведет к увеличению эффективности работы технологического оборудования, позволит уменьшить протяженность сетей трубопроводов и повысит надежность и экономичность работы данного оборотного цикла водоснабжения.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Водоснабжение — газоочистка

Водоснабжение газоочисток проектируют только по оборотной схеме без сброса сточных вод в водоем. [1]

Водоснабжение газоочистки мартеновских печей на заводе За-порожсталь решено аналогично описанному водоснабжению газоочистки электросталеплавильных печей. [2]

Опыт эксплуатации систем водоснабжения газоочисток показал, что аппараты и трубопроводы зарастают плотными солевыми отложениями. Серьезные осложнения из-за образования плотных отложений возникают в системах оборотного водоснабжения газоочисток доменных печей, конверторов, агломерационных фабрик и электроферросплавных печей, использующих воду в замкнутых циклах. Наибольшему зарастанию подвергаются внутренние стенки аппаратов газоочисток, где отложения образуются при непосредственном контакте запыленного газа с оборотной водой. [4]

При данной схеме из оборотного цикла водоснабжения газоочистки не должно быть выпуска в канализацию; добавка свежей воды компенсирует потери в охладителе и шламе, откачиваемом из отстойников, и составляет около 8 % расхода оборотной воды. [5]

На рис. 2.1 приведена принципиальная схема водоснабжения газоочисток сталеплавильных агрегатов с использованием открытых гидроциклонов. [7]

Водоснабжение газоочистки мартеновских печей на заводе За-порожсталь решено аналогично описанному водоснабжению газоочистки электросталеплавильных печей . [8]

Осадок из отстойников удаляют периодически, как и в цикле водоснабжения конвертерной газоочистки , в шламонакопитель; осадок можно обезвоживать на вакуумных фильтрах и использ овать в шихте агломерационных фабрик. [9]

Присутствие в оборотной воде других растворенных солей осложнений в работе системы водоснабжения газоочистки не вызывает. [10]

Даже при использовании сернистого мазута в качестве топлива мартеновских печей объединенный оборотный цикл водоснабжения газоочисток устойчиво работает за счет щелочного резерва стоков газоочистки доменного цеха. [11]

Шлам сгущается в радиальном отстойнике /, слив которого направляется через бак-накопитель 3 в оборотный цикл водоснабжения газоочистки . [13]

В настоящее время вводится очистка дымовых газов аглофабрик с помощью воды. Система водоснабжения газоочистки должна быть оборотной. Характеристика сточных вод, как и сами газоочистки, пока отсутствуют. [14]

2. 3 Водоснабжение установок очистки доменного газа

Водное хозяйство доменной газоочистки, как правило, принимается по замкнутому оборотному циклу, так как по условиям охраны водоемов сброс таких сточных вод без очистки запрещен. Сточные воды газоочистки, кроме механических примесей (мелкие фракции шихты, не осевшие в сухих пылеуловителях), содержат токсичные цианистые и роданистые соединения. Среднее содержание пыли в 1м 2 газа перед тонкой газоочисткой составляет 5 г при работе печей с повышенным и высоким давлением и 15 г при работе печей с обычным давлением.

Расход воды на газоочистку. На действующих газоочистках, работающих при обычном давлении газа под колошником, расход воды на 1000 м3 газа равен 5-6 м 3 , в том числе на охлаждение газа, в скрубберах 4,5 м3 ,на непрерывную промывку электроосадительных труб электрофильтров 1,1 м3 и на периодическую промывку электрофильтров 0,4 м3.

Суммарный расход воды при повышенном и высоком давлениях составляет около 3,2-4,5 м3 на 1000 м3 газа.

Качество подаваемой воды на газоочистку регламентируется содержанием механических примесей (50-80 мг/л на скрубберы и 120-150 мг/л на периодическую промывку электродов) и температурой не более 35-40°С.

В водное хозяйство газоочистки (рис. 6) входят насосная станция, обычно совмещенная с насосной станцией доменного цеха, вентиляторная градирня, радиальные отстойники со шламовой насосной станцией, самотечные лотки и напорные трубопроводы.

Лотки, подающие грязную отработанную воду из газоочистки в радиальные отстойники, должны иметь минимальную протяженность, коэффициент шероховатости в них следует принимать не менее 0,016 и уклон, обеспечивающий скорость, 1,10-1,25 м/с; углы поворота должны быть не менее 90° с радиусом закругления 3-5 м.

Для подачи охлажденной воды на газоочистку обычно принимают насосы среднего давления (НДС) с установкой их под заливом; градирни-вентиляторные, секционные с нагрузкой до 5-7 м/ч на 1 м полезной площади градирни; отстойники — радиальные (с направляющей решеткой) с удельной нагрузкой 1,5 м3/ч на 1 м 2 полезной площади. Указанная нагрузка может быть повышена до 2-2,5 м3/ч при немарганцовистой руде и нормальном давлении под колошником. При повышении удельной нагрузки в два раза эффект осветления снижается всего на 5-7%. Повышение эффективности отстойников возможно уменьшением нагрузки в результате добавки коагулянта (извести, глинозема, железного купороса, полиакриламида). Добавка коагулянта способствует повышению удельной загрузки до 3-4 м/ч на 1 м .

2. 4 Сточные воды установок очистки доменного газа

Сточная вода после газоочистки окрашена в красно- бурый, темно- серый или коричневый цвет. Температура отходящей воды обычно порядка 45-55°С. Количество сточных вод составляет 4-6м на 1000 м3 очищаемого газа, или около 20 м3 на 1 т чугуна. Для сточной воды отходящей от газоочистки, характерно высокое содержание взвешенных веществ за счет частиц пыли, попадающих из газа в воду, количество которых колеблется от 500 до4000 мг/л, или в среднем при работе печей с нормальным давлением 2900 мг/л, а при повышенном- до 170 кН/м 2 (1,7 кгс/см 2 ) 1000 мг/л.

С повышением давления дутья под колошником доменной печи, а также при обогащении воздуха кислородом и природным газом количество выносимой доменным газом пыли и крупность ее частиц уменьшаются. Соответственно снижаются концентрация и крупность частиц взвешенных веществ в сточной воде от газоочистки.

Газ доменных печей, выплавляющих ферромарганец, отличается от газа доменных печей, выплавляющих передельный или литейный чугун, еще большим содержанием пыли, дисперсностью и химическим составом. Соответственно отличаются и сточные воды.

Примерный состав сточных вод установок очистки доменного газа приведен в табл. 10. При проектировании водоочистных сооружений концентрацию взвешенных веществ в сточной воде доменной газоочистки при выплавке передельного и литейного чугуна следует принимать 1500 мг/л, при выплавке ферросилиция и ферромарганца 2500 мг/л. В сточных водах газоочисток, при выплавке передельного и литейного чугуна, взвесь в воде крупностью 0,01-0,1 мм составляет 85-90% и менее 0,01 мм- 10-5%; при выплавке ферромарганца взвесь в воде крупностью 0,01 мм и меньше составляете 1%.

Характеристика сточных вод установок очистки доменного газа (средние данные)

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Очистка сточных вод установок очистки доменного газа

В системах мокрых газоочистках применяют оборотное водоснабжение. Принципиальная схема оборотного водоснабжения представлена на рис. 5.16.[ . ]

В зависимости от химического состава улавливаемой пыли и очищаемых газов вода оборотного цикла может приобрести и кислую, и щелочную реакции. Кислая реакция обусловлена переходом в воду ионов Б04 и С1. Щелочную реакцию вода в большинстве случаев получает при содержании в пыли повышенного количества извести. Для предотвращения образования прочных карбонатных отложений применяют фосфатирование оборотной воды.[ . ]

Система оборотного водоснабжения обычно включает отстойники для осаждения взвешенных примесей, устройства для охлаждения оборотной воды, насосы для перекачки осветленной воды на охлаждающие устройства и насосы для подачи охлаждающей воды в систему газоочистки принимают насосы среднего давления (НСД) с установкой их под заливом; градирни—вентиляторные, секционные с нагрузкой до 5-7 м ч на 1 м2 полезной площади градирни.[ . ]

Во многих случаях загрязненную воду не удается подать в отстойники самотеком, что вызывает необходимость применения специальных насосов.[ . ]

Химическая обработка веды, если она необходима, осуществляется обычно в отстойниках.[ . ]

Достигнув стенки, осветленная вода через зубчатый водослив переливается в круговой лоток, из которого по трубопроводу отводится к насосам осветленной воды. Осадок, выпавший на дно отстойника, непрерывно сгребается специальными скребками к центру отстойника, откуда в виде пульпы отводится по трубам к шламовым насосам, перекачивающим его в шламонакопитель или на обезвоживающую установку. Скребки прикреплены к ферме, которая вращается вокруг центра отстойника при помощи электрифицированной тележки, движущейся по круговому рельсу, уложенному по борту отстойника.[ . ]

Лотки, подающие грязную отработанную воду из газоочистки в радиальные отстойники, должны иметь минимальную протяженность, коэффициент шероховатости в них следует принимать не менее 0,016 и уклон, обеспечивающий скорость 1,10-1,25 м/с; углы поворота должны быть не менее 90 °С радиусом закругления 3-5 м.[ . ]

При необходимости сточные воды нужно нейтрализовать от кислот и обезвреживать от цианидов. При организации оборотного водоснабжения необходимо предусматривать стабилизацию оборот ной воды. Для щелочных вод нейтрализация не требуется.[ . ]

Безвозвратные потери оборотной воды компенсируются добавочной водой из источника или из других циклов (тепловой электроцентрали, ПВС, доменного цеха и др.).[ . ]

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Доменная газоочистка

Во всех случаях для доменной газоочистки устраивают систему оборотного водоснабжения с очисткой отработавшей воды в радиальных отстойниках и охлаждением на вентиляторных градирнях с брыз-гальным оросителем; лишь на немногих заводах охлаждение оборотной воды газоочистки производится в брызгальных бассейнах или башенных градирнях с брызгальным оросителем. Безвозвратные потери оборотной воды компенсируются добавочной водой из источника или из других циклов (тепловой электроцентрали, паровоздуходувной станции, доменного цеха и др.). Схема оборотного водоснабжения доменной газоочистки показана на рис. 41, а общий вид газоочистки и радиального отстойника на одном из заводов — на рис. 42.[ . ]

Выходящая из газоочистки 1 (см. рис. 41) сточная вода с температурой 45—55° С, содержащая от 0,5 до 5 г/л (в среднем 1,5 г!л) взвешенных веществ, поступает в радиальные отстойники 2, где количество взвешенных в ней веществ снижается до 50—150 мг/л.[ . ]

При выплавке в доменных печах ферромарганца взвешенные вещества в воде от газоочистки более мелкие, чем обычно; содержание их после отстойников колеблется в пределах 300—600 мг/л. В этом случае на Косогорском металлургическом заводе в опытном порядке на непрерывную промывку электрофильтров по трубопроводу подавали воду, осветляя ее дополнительно в песчаных напорных фильтрах 7, установленных в одном здании с насосной станцией. В последнее время отказываются от дополнительной очистки воды на песчаных фильтрах, а непрерывную промывку электрофильтров (где они еще сохранились) производят водой, очищенной только в отстойниках. Осевший в отстойнике шлам подается шламовой насосной станцией ,8 по шламопроводу 9 на установку по обезвоживанию шлама 10 или по трубопроводу 11 в шламонакопитель; осветленная вода из шламонакопителя возвращается в радиальный отстойник по трубопроводу 12.[ . ]

Кинетика выпадения осадка из сточных вод.[ . ]

Кинетика выпадения осадка из сточных вод от очистки доменного газа, получающегося при выплавке передельного и литейного чугу-нов, зависит от ряда факторов: состава руды и подготовки шихты, загружаемой в доменные печи, давления газа под колошником доменной печи, режима ее работы и др. Как видно из графикрв 1 (рис. 43), кинетика выпадения осадка из сточных вод доменной газоочистки на ряде заводов, использующих руды разных месторождений и агломерат различного приготовления, далеко не одинакова. Однако основная масса взвешенных веществ выпадает в течение 30—40 мин, и около 5—10% общего количества взвешенных веществ остается в воде в течение многих часов. Наличие этих весьма мелких частиц обусловливает окраску воды, которая исчезает весьма медленно. Наименьшая скорость выпадения из воды 90% осадка, что обеспечивает в очищенной и подаваемой потребителю воде концентрации взвеси не свыше 150 мг/л, ыш1п = 0,06—0,08 мм/сек.[ . ]

Кинетика выпадения осадка из сточных вод от очистки доменного газа, получающегося при выплавке ферромарганца и ферросилиция (рис. 43, кривая 7), значительно отличается от приведенной.[ . ]

Очевидно, что осветление сточных вод от очистки доменного газа при выплавке передельного и литейного чугунов возможно осаждением до содержания взвеси 150—200мг/л без применения коагулянта; осветление же сточных вод от очистки доменного газа при выплавке ферромарганца и ферросилиция до той же концентрации взвеси возможно только при коагулировании воды.[ . ]

Если необходимо форсировать работу находящихся в эксплуатации или вновь проектируемых отстойников с увеличенной нагрузкой, рекомендуется коагулирование сточной воды. При осветлении сточных вод от очистки доменного газа при выплавке передельного и литейного чугунов могут быть применены следующие коагулянты в количествах: 1) железный купорос FeS04 20 мг/л и известь (считая на СаО) 10 мг/л 2) полиакриламид 0,2 мг/л и сернокислый алюминий А12 (S04)3 10—20 мг/л.[ . ]

Оборотная вода в том и другом случаях должна быть очищена до концентрации взвеси 150 мг/л, хотя допускается до 200 мг/л.[ . ]

Температура отработавшей воды /2 = 45—50° С; охлажденной очищенной воды — до Ьх = 30—35° С.[ . ]