一種應(yīng)用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)物理沖刷減輕結(jié)垢問(wèn)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(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
-種應(yīng)用于高妒煤氣洗藻水零排放水處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種煉鐵廠的高爐煤氣洗涂水系統(tǒng)，具體是一種應(yīng)用于高爐煤氣洗涂 水零排放水處理工藝，有效解決高爐煤氣洗涂水結(jié)垢問(wèn)題。
【背景技術(shù)】
[0002] 循環(huán)冷卻水在使用過(guò)程中，由于水具有溶解、攜帶懸浮固體、液體或氣體的能力， 而運(yùn)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(wèn)題主要可分為W下幾類:腐蝕問(wèn)題、結(jié)垢問(wèn)題、粘泥問(wèn)題或微生物問(wèn)題， 一般情況下，運(yùn)些問(wèn)題是同時(shí)發(fā)生的。
[0003] 腐蝕問(wèn)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(guò)程，包括均勻腐蝕、局部腐蝕、電化學(xué)腐蝕等。
[0004] 陽(yáng)極反應(yīng)是金屬(如:Fe)的溶解過(guò)程，2化一 2Fe2++4e
[0005] 陰極是氧的還原反應(yīng)（中性或弱堿性），〇2+2也0+4e一40H。
[0006] 在冷卻水系統(tǒng)中，腐蝕主要W氧腐蝕為主，運(yùn)種腐蝕反應(yīng)在敞開(kāi)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)生的誘瘤，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。
[0007] 結(jié)垢問(wèn)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(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的結(jié)垢主要成分有CaC〇3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W化C〇3垢、Ca3(P化)2垢、Zn垢等為主要成份。
[000引高爐煤氣洗涂水的水質(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。煤氣洗涂水在洗涂過(guò)程中發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：
[0009] CaC0::+C0,+[L0 某二爭(zhēng) CaWCO)}
[0010]當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，水中溶解的CaC〇3、C〇2和Ca(HC〇3)逼保持不變，運(yùn)時(shí)不會(huì)在管 道和用水設(shè)備上產(chǎn)生結(jié)垢。當(dāng)水中肥化-離子超過(guò)平衡的需要量時(shí)，那么反應(yīng)向左進(jìn)行，水 中出現(xiàn)化C〇3沉淀。CaO)3沉淀附在管壁就產(chǎn)生了結(jié)垢。溫度升高，也能促使化C〇3析出。如果 循環(huán)水中抑升高，也使反應(yīng)向左移動(dòng)而產(chǎn)生化C〇3沉淀。反過(guò)來(lái)，當(dāng)水中C〇2含量超過(guò)平衡所 需的含量時(shí)，反應(yīng)向右進(jìn)行，運(yùn)樣就會(huì)有腐蝕產(chǎn)生。由此可見(jiàn)高爐煤氣洗涂水系統(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[C03 2+]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(guò)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。
[0011]高爐煤氣洗涂水系統(tǒng)常見(jiàn)的水處理技術(shù)是對(duì)洗涂煤氣后的水進(jìn)行懸浮物的沉降， W及在適當(dāng)范圍內(nèi)進(jìn)行阻垢分散處理，阻垢分散劑的巧容忍度在一定范圍內(nèi)有較好的效 果，但隨著環(huán)保控制排放后，系統(tǒng)水質(zhì)濃縮，巧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。
[0012] 目前有報(bào)道的是高爐煤氣洗涂水系統(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)。因高爐煤氣在洗涂過(guò)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 化圍，保持系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡。
[0013] 煤氣洗涂水通過(guò)供水管網(wǎng)噴淋煤氣，洗涂冷卻過(guò)程中，需降溫除塵后才能使用。因 此，高爐煤氣洗涂水處理技術(shù)是關(guān)系到高爐安全和持續(xù)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。
[0014] 目前高爐煤氣洗涂水系統(tǒng)處理工藝分析及缺點(diǎn)如下：
[0015] 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~lOOg/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。但由于煤氣洗涂水受到嚴(yán)重 污染，懸浮物含量高，一般在4000~15000mg/L，硬度〉4000mg/L(WCaC〇3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W 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lOOOOmg/LW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) W清掃煤氣凈化系統(tǒng)。水質(zhì)分析如下表：
[0016]
[0017] 從檢測(cè)表可W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。
[0018] 現(xiàn)有的高爐煤氣洗涂水工藝流程，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/LW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W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】

[0019] 本發(fā)明所解決的是煉鐵廠的高爐煤氣洗涂水系統(tǒng)零排放造成的水質(zhì)濃縮引發(fā)的 結(jié)垢問(wèn)題，提供一種應(yīng)用于高爐煤氣洗涂水零排放水處理工藝，通過(guò)改善水處理方案，增投 藥劑將總硬度值控制在4000mg/LW下，降低系統(tǒng)堿度，消除結(jié)垢因子，同時(shí)高爐操作中輔W 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(wèn)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)。
[0020] 本發(fā)明的目的可W通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0021] -種應(yīng)用于高爐煤氣洗涂水零排放水處理工藝，該工藝包括下述步驟：
[0022] 高爐煤氣洗涂水通過(guò)文氏塔洗涂煤氣后收集匯入回水流槽，在流槽入口處先投加 0.1 mg/L氨氧化鋼，控制PH在8.3-9，再投加0.0 Olmg/l-O. Img/L碳酸鋼；
[0023] 再于回水流槽中部投加濃度為15-25mg/L的聚合氯化鐵;然后在洗涂水進(jìn)入幅流 沉淀池前，投加濃度為0.5-1. Omg/L的聚丙締酷胺;加入聚鐵及聚丙締酷胺后，幅流沉淀池 出水懸浮物低于80mg/L，總硬度低于4000mg/L。
[0024] 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7.5W下；
[0025] 最后通過(guò)供水累將冷水井里累入高爐喉口，在累入口處投加濃度為2-4mg/L的阻 垢分散劑。
[0026] 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。
[0027] 所述的阻垢分散劑由占總質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的六偏憐酸鋼、30%的丙締酸共聚物及 50%的水制成。
[002引該工藝還包括下述步驟：
[0029] 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)管閥口全開(kāi)，保持煤氣正常 洗涂；
[0030] 打開(kāi)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；
[0031] 關(guān)閉上述排水閥，打開(kāi)該側(cè)喉口水箱的進(jìn)水閥，進(jìn)入正常洗涂狀態(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楊；
[0032] 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。
[0033] 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(wèn)題;本發(fā)明通過(guò)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(guò)物理沖刷減輕結(jié)垢問(wèn)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(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0035] 圖1為現(xiàn)有的高爐煤氣洗涂水工藝流程；
[0036] 圖2為本發(fā)明的高爐煤氣洗涂水零排放水處理工藝流程。
【具體實(shí)施方式】
[0037] W-個(gè)循環(huán)水量為lOOOmVh的系統(tǒng)為例，將總硬度值保持在4000mg/L所需水處理 藥劑的品種及數(shù)量(氨氧化鋼根據(jù)系統(tǒng)水質(zhì)投加，所用量疊加到碳酸鋼中），確保系統(tǒng)在一 個(gè)檢修周期內(nèi)無(wú)外排，基本不因結(jié)垢影響生產(chǎn)。各個(gè)系統(tǒng)因水質(zhì)狀況不同，所用藥劑量也會(huì) 有很大的變化，需根據(jù)水質(zhì)狀況實(shí)時(shí)調(diào)整。
[00：38]_
[0039] -種應(yīng)用于高爐煤氣洗涂水零排放水處理工藝，該工藝包括下述步驟：
[0040] 1、延緩管道喉口處結(jié)垢趨勢(shì)，如圖2所示：
[0041] 1)高爐煤氣洗涂水通過(guò)文氏塔洗涂煤氣后收集匯入回水流槽，在流槽入口處先投 加濃度為0.1 mg/L氨氧化鋼保，持PH控制在8.3-9，再投加濃度為0.1 mg/l-O. OOlmg/L的碳酸 鋼，使碳酸根與巧離子反應(yīng)生成碳酸巧沉淀，該工藝首次需根據(jù)系統(tǒng)容積一次性投加碳酸 鋼及氨氧化鋼量，使系統(tǒng)水PH值8.3-9;
[0042] 2)于回水流槽中部投加濃度為15-25mg/L的聚合氯化鐵(簡(jiǎn)稱聚鐵），進(jìn)入幅流沉 淀池前投加濃度為0.5-1.Omg/L的聚丙締酷胺(簡(jiǎn)稱PM)，使系統(tǒng)水懸浮物和碳酸巧等沉積 物在幅流沉淀池中充分沉降，通過(guò)調(diào)整聚鐵及PAM用量藥劑濃度至出水懸浮物低于80mg/L， 總硬度低于4000mg/l;
[0043] 3)經(jīng)過(guò)降低硬度和懸浮物處理后的幅流沉淀池上清液進(jìn)入熱水井及冷水井，在冷 水井里投加50 %的硫酸或98 %硫酸將PH值降至6.5-7.5 W下，累入口處投加濃度為2-4mg/L 的阻垢分散劑，阻垢分散劑包括質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的六偏憐酸鋼和30%的丙締酸共聚物及 水，延緩管道喉口處結(jié)垢趨勢(shì)；
[0044] 通過(guò)W上化學(xué)處理達(dá)到的水質(zhì)指標(biāo)如下：
[0045]
[0046] 2、解決喉口結(jié)垢問(wèn)題的新型處理方法
[0047] W上所述水處理藥劑投加方案在一定程度上減緩喉口結(jié)垢的趨勢(shì)，不能解決結(jié)垢 問(wèn)題，為使煤氣洗涂水系統(tǒng)在每個(gè)檢修周期不因喉口結(jié)垢而影響生產(chǎn)，文氏塔喉口需保持 水量水壓正常，在系統(tǒng)操作時(shí)采取新型方法，結(jié)合一定的煤氣壓力反沖，當(dāng)一文或二文流量 下降較為明顯時(shí)(通常低于供水額定流量25%時(shí))采取該方法，在線進(jìn)行除垢處理，具體操 作方法如下：
[004引1)關(guān)閉該文氏塔單側(cè)喉口水箱的進(jìn)水閥，另一側(cè)水箱及環(huán)管閥口全開(kāi)，保持煤氣 正常洗涂。
[0049] 2)打開(kāi)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；該項(xiàng)操作需穿戴煤氣防護(hù)裝置，待排放水管氣水共排時(shí)即表示喉口 軟垢已基本沖洗出來(lái)；
[0050] 3)關(guān)閉排水閥，打開(kāi)該側(cè)喉口水箱的進(jìn)水閥，系統(tǒng)進(jìn)入正常洗涂狀態(tài)；
[0051 ] 4)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楊；
[0052] 5)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；
[0053] W上水處理方案調(diào)整和工藝操作相結(jié)合的方案可W有效應(yīng)對(duì)煤氣洗涂水零排放 后一個(gè)檢修周期的供水保障，且在實(shí)驗(yàn)中已得到驗(yàn)證。
[0054] 本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)是降低系統(tǒng)總硬度，W符合阻垢分散劑的巧容忍度，同時(shí)配合喉 口煤氣反沖，增加喉口流量，用于解決煤氣洗涂水系統(tǒng)零排放后系統(tǒng)濃縮帶來(lái)的水質(zhì)問(wèn)題， 減緩系統(tǒng)結(jié)垢趨勢(shì)，臨時(shí)性解決喉口水量下降帶來(lái)的生產(chǎn)問(wèn)題。
[0055] 本發(fā)明是W降低系統(tǒng)硬度W符合阻垢分散劑的巧容忍度的方法、及喉口煤氣反沖 解決結(jié)垢問(wèn)題的方法，解決高爐煤氣洗涂水系統(tǒng)零排放造成的水質(zhì)濃縮引發(fā)的結(jié)垢問(wèn)題； 具體為: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，在軟化后的水系減緩結(jié)垢趨勢(shì);采取喉口煤氣反沖洗的方式解 決突發(fā)性喉口堵塞問(wèn)題。
[0056] 本發(fā)明通過(guò)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(guò) 物理沖刷減輕結(jié)垢問(wèn)，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(wèn)題。
[0057] W上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明所作的舉例和說(shuō)明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所描 述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明或者超 越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(guò)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 O · lmg/L氫氧化鈉，控制PH在8 · 3-9，再投加 O · 001mg/L-0 · lmg/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. Omg/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(guò)供水栗將冷水井里栗入高爐喉口，在栗入口處投加濃度為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(mén)全開(kāi)，保持煤氣正常洗滌； 打開(kāi)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(kāi)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， 加入聚鐵及聚丙稀酰胺后，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。
【文檔編號(hào)】C02F103/16GK105906075SQ201610384145
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】董進(jìn), 張雪萍, 陳俊, 方輝, 夏勇軍, 胡笳, 史德明, 包自力, 王君, 葛萍, 張萌, 潘莉
【申請(qǐng)人】安徽欣創(chuàng)節(jié)能環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>