申请日2013.09.05
公开(公告)日2013.12.18
IPC分类号C02F1/52; C02F1/66
摘要
本发明提供一种转炉渣热闷回水处理装置及方法，增设曝气器、烟气供气管、烟气加压站、烟气计量仪、pH值测定器、碱液混合器及碱液计量仪。通过曝气器向钢渣热闷回水中通入煤气燃烧后的烟气，使CO2与游离CaO、游离MgO发生反应;通过pH值控制反应的进行程度，大颗粒沉淀后的清液进入初净水池，向初净水池中通入碱液，使之絮凝沉淀，通过碱液流量反馈控制回水的pH值，将净化闷渣回水通入冷却塔冷却后作为闷渣喷淋水。本发明可降低回水管道结垢，提高管道使用寿命;节省絮凝沉淀药剂，降低回水处理费用;实现CO2的化学储存，减少企业的CO2排放和烟气粉尘对大气的污染;提高闷渣效果，净化闷渣回水水质。
权利要求书
1.一种转炉渣热闷回水处理装置，包括闷渣池、闷渣水回水管、平流沉淀池、初净水池、净水池、处理水回水管、冷却塔、新水管和冷水槽，其特征在于，增设曝气器、烟气供气管、烟气加压站、烟气计量仪、pH值测定器、碱液混合器及碱液计量仪;在闷渣池与平流沉淀池连接的闷渣水回水管上安装一曝气器及PH值测定器，曝气器通过连接管和烟气计量仪与烟气加压站连接，烟气加压站另一侧连接烟气供气管;在与平流沉淀池连接的初净水池一侧连接有碱液计量仪和碱液混合器，碱液计量仪与设于初净水池内的pH值测定器连接。
2.一种应用权利要求1所述转炉渣热闷回水处理装置的方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)、通过烟气加压站和曝气器向钢渣热闷的回水中通入煤气燃烧后的烟气，使烟气中CO2与回水中的游离CaO、游离MgO发生反应后，生成Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2;
CO2通入钢渣热闷水后，回水的pH与CO2通入量形成非线性相关关系，将CO2通入量作为反应进程的表征参数，通过烟气流量反馈信号控制以上反应的进行程度，其pH值的控制范围为6.5～8.5;
(2)、回水进入沉淀池，大颗粒物质发生沉淀后上层清液溢流进入初净水池;
(3)、由碱液混合器通过碱液计量仪向初净水池中通入碱液，提高回水的pH值，使回水中Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2发生反应，形成CaCO3、MgCO3絮凝沉淀，其上层清液溢流进入净水池;
通过碱液流量反馈控制回水的pH值，其控制范围为9.5～10.5;
(4)、将净水池中的净化闷渣回水通入冷却塔冷却，经补充新水后作为闷渣喷淋水。
3.根据权利要求2所述的转炉渣热闷回水处理方法，其特征在于，所述烟气为高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、混合煤气充分燃烧后的烟气，其CO2含量为10%～25%，CO≤0.2%，N2含量为50%～70%，O2含量为0～5%，H2O含量为0～17%。
4.根据权利要求2所述的转炉渣热闷回水处理方法，其特征在于，所述碱液为Na2CO3、Ca(OH)2等碱性混合溶液，其中Na2CO3混合溶液的浓度范围为10%～50%，Ca(OH)2混合溶液的浓度范围为5%～22%。
说明书
一种转炉渣热闷回水处理装置及方法
技术领域
本发明属于冶金工业循环水处理领域，尤其涉及一种用于改善转炉渣热闷回水水质的处理装置及其处理方法。
背景技术
熔融钢渣热闷处理工艺就是利用钢渣余热，在有盖容器内加入冷水后使其成为蒸汽，使钢渣得到消解，通过膨胀冷缩达到渣铁分离。处理后的钢渣，性能稳定，消除游离态CaO对钢渣性能的影响，可作为钢渣微粉、钢渣砖等的原料。这种工艺能够很好地破碎和分离不同粒级的钢渣，有效消解尾渣中的游离CaO、MgO，大大改善钢渣处理的卫生条件，提高钢渣资源的利用效率。因此，该工艺近几年在大型钢铁联合企业得到了广泛的应用和发展。
熔融钢渣热闷处理循环水系统中，钢渣热闷用水蒸发量大，蒸发量占60%-70%，钢渣中的游离CaO消解进入循环水，导致钢渣热闷出水水温、硬度、碱度、pH值升高，为极易结垢型水质，如不加以处理可导致循环水系统结垢，影响正常生产。
钢渣热闷循环水水质不稳定的主要原因是，热闷回水中含有的高浓度成垢离子与空气中的CO2反应，这与一般的循环水冷却系统沉积结垢的机理不同，一般的循环水系统结垢是因为随着加热的进行，水中的CO2排出，重碳酸盐转化为碳酸盐而沉积。因此，传统的石灰软化法、离子交换法和膜法不适合此类水的处理;同时因为系统补充新水水量占总量的60%以上，单纯利用缓蚀阻垢剂的方法也不能起到好的效果。
国内外也有一些处理转炉渣热闷回水的相关专利和文献，如中国专利申请号为201010584171.5，公开了《一种钢渣热闷工艺中热闷回水余热利用的方法和装置》，其内容要点为：钢渣热闷工艺中热闷回水经沉淀池沉淀后，溢流进入初净水池，再由初净水池进入净水池，在净水池中通过加药处理去除水垢及悬浮颗粒。该发明需要加入大量的除垢剂，造成工序运营成本明显增加，而且对回水水质造成一定的污染。
中国专利申请号为201010226763.X，提供了一种《炼钢渣处理浊循环水处理方法》，是将渣处理工艺用水经蒸发后排水;流入明沟排水;流入吸水井补充水;通过水泵加压;通过固液分离器，排出含固率较高的废水，供其余水循环使用。该发明仅通过固液分离器实现钢渣回水中多数大颗粒固体的分离，降低了故障率，但其回水水质未出现任何改善效果。因此，现有技术中转炉渣热闷回水水质处理工艺存在工艺成本高、实施效果差等缺陷，对转炉渣热闷工艺存在的管道结垢、锈蚀等问题并未得到根本解决。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种可减少闷渣回水管道结垢，降低管道维护费用，提高闷渣效果，降低闷渣设备设施的故障率，同时可使烟气中的CO2得到储存，减少排放和粉尘污染的转炉渣热闷回水处理装置及方法。
为此，本发明所采取的解决方案是：
一种转炉渣热闷回水处理装置，包括闷渣池、闷渣水回水管、平流沉淀池、初净水池、净水池、处理水回水管、冷却塔、新水管和冷水槽，其特征在于，增设曝气器、烟气供气管、烟气加压站、烟气计量仪、pH值测定器、碱液混合器及碱液计量仪;在闷渣池与平流沉淀池连接的闷渣水回水管上安装一曝气器，闷渣水回水管末端装有pH值测定器，曝气器通过连接管和烟气计量仪与烟气加压站连接，烟气加压站另一侧连接烟气供气管;在与平流沉淀池连接的初净水池一侧连接有碱液计量仪和碱液混合器，碱液计量仪与设于初净水池内的pH值测定器连接。
一种转炉渣热闷回水处理方法，其具体步骤为：
1、通过烟气加压站和曝气器向钢渣热闷的回水中通入煤气燃烧后的烟气，使烟气中CO2与回水中的游离CaO、游离MgO发生以下四个反应：
Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2O
CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2
Mg(OH)2+CO2→MgCO3↓+H2O
MgCO3+CO2+H2O→Mg(HCO3)2
反应后，生成Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2，使回水中碳酸盐沉淀明显减少，同时抑制回水管道结垢现象;
CO2通入钢渣热闷水后，回水的pH与CO2通入量形成非线性相关关系，将CO2通入量作为反应进程的表征参数，通过烟气流量反馈信号控制以上反应的进行程度，其pH值的控制范围为6.5～8.5;
2、回水进入沉淀池，大颗粒物质发生沉淀后上层清液溢流进入初净水池;3、由碱液混合器通过碱液计量仪向初净水池中通入碱液，提高回水的pH值，使回水中Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2发生反应：
Ca(HCO3)2→CaCO3↓+ CO2+H2O
Mg(HCO3)2→CaCO3↓+ CO2+H2O
形成CaCO3、MgCO3絮凝沉淀，通过絮凝沉淀除去水垢和悬浮颗粒，得到闷渣净化回水，降低回水的总硬度，其上层清液溢流进入净水池;
通过碱液流量反馈控制回水的pH值，其控制范围为9.5～10.5;
4、将净水池中的净化闷渣回水通入冷却塔冷却，经补充新水后作为闷渣喷淋水。
所述烟气为高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、混合煤气充分燃烧后的烟气，其CO2含量为10%～25%，CO≤0.2%，N2含量为50%～70%，O2含量为0～5%，H2O含量为0～17%。
所述碱液为Na2CO3、Ca(OH)2等碱性混合溶液，其中Na2CO3混合溶液的浓度范围为10%～50%，Ca(OH)2混合溶液的浓度范围为5%～22%。
与已有技术相比，本发明具有以下效果：
1、可明显降低闷渣回水管道结垢，降低管道维护费用，提高管道使用寿命;
2、可节省大量絮凝沉淀用药剂，降低回水处理费用，减少药剂对水体的污染;
3、通过回水吸收烟气中的CO2和各类粉尘，实现CO2的化学储存，减少企业的CO2排放，同时减少烟气粉尘对大气的污染;
4、可提高闷渣效果，减少闷渣设备和设施的故障率，净化闷渣回水水质。