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连铸结晶器冷却水系统水处理方案优化及实践

技术应用 | 来源:本网 | 作者:[db:作者] 发布日期:2018-03-08 查看次数:271

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  工业水处理经验交流连铸结晶器冷却水系统水处理方案优化及实践王红,张宜毒(宝山钢铁股份有限公司能源部,上海201900)度经常超过连铸生产的报警水温使连铸生产在夏季难以保证。1997年后,这一矛盾更为突出。1999年初,我们对水系统的处理方案进行了优化,彻底解决了系统夏季的瓶颈问题,在保证水处理效果的前提下,提高了系统的浓缩倍数,节约了大量的工业补水和药剂费用。分析了造成报警温度问题的主要原因,总结了方案优化前后的水质及设备状况,提出了针对高热负荷开放式冷却系统的水处理方案。对其他类似问题的解决有一定的借鉴作用。

  1999年3月开始,针对宝钢连铸的特殊性,积极寻找克服现有水处理上的不足与缺陷,运用先进的水处理方案,使连铸结晶器温升问题得到了全面、彻底的解决,经受了1999年夏季高温的考验。

  在试验期间,对系统进行了多次的分析跟踪试验。

  宝钢一连铸是1989年5月建成投产,产量为400万t/a的大型连铸生产厂,共有两台由日本日立造船公司生产制造的双流连铸机。主要工艺流程为:钢水经中间包进入结晶器,经结晶器冷却后流入连铸机内经进一步冷却、成型后成为连铸还,再经过切割、清理后运出。

  一连铸水系统工艺流程一连铸的结晶器水系统采用了敞开式循环冷却方式,补水为工业水。近几年来,由于连铸产量的大幅度提高,该系统在设计上的不完善之处也越来越明显,主要表现为结晶器在夏季温升报警情况时有发生,结晶器因温度过高而非正常下线的台数持续增加,冷却水系统的冷却能力在夏季明显不足,主要依靠大量的工业水进行补充降温。最高的补水量高达13 000m3/d水和药剂的消耗量很大。

  为了彻底解决结晶器温升问题和水系统在夏季大量补充水造成的浪费,提高系统的浓缩倍数,从表1系统参数循环水量/m3-h1保有水量/m3浓缩倍数强制排污量/m3-h1工业新水用量/m3-h1回水温度送水温度年实际13万40001.根据我们对结晶器温度和结晶器解体的跟踪,连铸结晶器的温度在连续生产300炉后的正常下线温度维持在250 C左右,结晶器解体后铜板表面大部分露出铜材本色,有垢处的厚度肉眼估算<0.5mm,系统的浓缩倍数从1.2提高到1.4. 1水系统工艺流程及系统参数简介1.1-连铸水系统工艺流程一连铸水系统工艺流程见。

  1.2系统参数系统参数如表1所示。

  2水系统的主要水质数据分析2.1补水水质分析1999年工业用水全年补水水质分析如表2所示。

  根据1999年的补水水质进行水质的稳定指数(RS.I.)的计算,结果如表3所示。

  表2 1999年工业用水全年补水水质分析电导率/MS°cm1浊度平均值最大值最小值注:1999年枯水期对工业水的影响时间较长,特别是3月。4月。5月水质指标超过正常水平。

  系统特点,选择水处理药剂就尤为重要。

  表3补水水质结垢与腐蚀倾向判断表4补水水质浓缩后腐蚀结垢倾向判断浓缩倍数1.21.4指标pHsRSI倾向pHsRSI倾向回水40C8.378由表3可知,1999年补水水质基本倾向为腐蚀。

  22系统局部的水质状况分析虽然系统的补水为腐蚀型水,但用于结晶器的连铸系统,由于结晶器局部温度较高,水在结晶器内呈结垢性,如表4所示。

  由表4可知,系统的浓缩倍数提高后,水由原来的腐蚀倾向转化为结垢倾向。因此,不同浓缩倍数下,水系统对药剂的缓蚀阻垢性能的要求不同,针对2.3系统中各项水质项目在不同浓缩倍数的变化规律系统的各项指标会随着浓缩倍数的提高,而相应提高,从系统的运行实际来看,系统的浓缩倍数从1998年的1.2提高到1999年5月的1.4时,水中各种离子都有明显的变化。如表5所示。

  从水质各项指标的增长率可以看到,连铸浓缩表5系统浓缩倍数1.2和1.4时水中离子变化农缩倍数时间电导率/MS°cm1浊度增长率/%倍数提高0.2后水中的Cl-、钙硬度、浊度和电导率的变化较为明显,其他项目也有不同程度的提高。

  3系统主要问题分析一连铸使用的水处理方案基本上沿用了日本栗田公司在连铸投产初期的方案,采用聚磷酸盐加锌缓蚀与聚丙烯酸类阻垢分散剂阻垢的处理方法,该方法是水处理药剂在20世纪70年代后期较常用的方案。

  聚磷酸盐在水中具有一定的阻垢和缓蚀功能,具有价格便宜、制造工艺相对简单的优点,但是,聚磷酸盐也存在极大的缺点,例如它在水中容易发生水角解水解后生成正磷酸盐,正磷酸盐容易和水中的钙离子生成磷酸钙水垢。同时,正磷酸盐又是菌藻的营养源。正磷酸盐的水解速率随着浓度和温度的升高而加快,因此,聚磷酸盐在高热负荷下,极易分解并沉积在换热器表面,因此,用于连铸的聚磷酸盐药剂在产量大幅度增加,结晶器热负荷增加的情况下,也显露出它的不适应性。

  根据1998、1999年两年结晶器铜板垢样的分析表明,在高温设备的换热面上,磷和钙的沉积都相当严重,如所示。

  4水处理新方案针对系统内药剂分解率高的缺点,通过提高水处理方案中的抗分解率的药剂是解决结晶器温升的最直接最有效的方法。在新方案中我们选用了有机磷加分散剂的方案,并对药剂浓度进行严格的控制与检测,使新方案的药剂使用量少,效果明显。

  -连铸结晶器铜板结垢情况4.1监测试验的条件试验期间的水质状况如表6所示。

  试验用材质:挂片为国产20碳钢I型挂片,表6试验水质分析电导率/MS°cm1浊度表7水处理药剂配伍缓蚀阻垢剂杀菌剂杀藻剂原方案栗田S7209S-103新方案NalcoS7209S-103质量浓度/mgL140 50750100投药方式连续连续冲击/每周1次表8原方案和新方案试验结果对照表原方案新方案腐蚀速率/mdd粘附速率/mcm6.85.3517.65.31试管为三根外壁镀络,规格为D19mmX长为2740mm.有效长度为2(3)试验条件:试验管内的流速为0.制进出水温差为20C;加热强度为2.0X105k/(mh)。

  42水处理药剂水处理药剂的配伍情况见表7. 43试验结果对照原方案和新方案试验结果对照如表8所示。

  4结论1998年12月进行了第一轮试验,1999年1月~1999年3月恢复对原方案的试验,1999年4月~ 1999年12月进行第二轮现场试验,两轮新方案的试验证明,在模拟装置内,原方案结垢控制不良,药剂分解严重,新方案阻垢性能良好,防腐阻垢能力良好。

  5新方案现场运行结果分析1浓缩倍数经过1999年7~12月的试验,现场的浓缩倍数达到1.4的预定目标,水质分析如表9所示。

  表9浓缩倍数1.4以上现场运行水质分析农缩倍数时间电导率/MS°cm1浊度注:9月份由于炼钢年检修造成浓缩倍数为1.27. 5.2设备状况垢物极薄,肉眼估算为<0.5mm.在试验期间,铜(1)结晶器解体后,铜板表面露出金属色,表面板温度始终保持了180~250C的良好温度,没有发生温升报警。

  (2)周期下线的结晶器的浇铸炉数不受影响。

  通过对1999年的结晶器周期下线炉数的调查发现,1999年结晶器的周期下线炉数为330炉,而1998年的平均浇铸炉数为250~300炉,平均为275炉。

  6经济效益通过新方案的实施,可节约工业补水和药剂费用94万元/a另外,由于水处理新方案的稳定保证了连铸结晶器的寿命和进一步提高产量,对生产的意义更为重大。

  王红(1968―),1992年毕业于西安冶金建筑学院环境工程系,工程师。

  水样催化快速法COD/mgDL1标准法COD /mgDL1相对误差/%保证值39污水厂一级出水87.885.132污水厂二级出水35.(上接第28页)50mg/L的污水厂二级出水,其对应的相对误差大,其余的COD值超过50mg/L的工业废水和标准水样的相对误差均小于表3对比实验测定值5%化工废水固形物含量高,取样不均匀,故相对误差较大。结果表明,两种方法的测定结果是一致的。

  3结论(1)通过精密度、准确度及对比实验的数据表明,催化快速测定法是污水COD快速测定的有效方法之一。该方法只需加热10min,加入硫酸5mL,一次可同时测定20个水样,与标准法中需回流2h、加入30mL的硫酸及一个六联电炉只可做六个样品相比更加省时、省电、省水、省空间、易操作,CODc.值在50~ 100mg/L之间的水样有较好的精密度和准确度。

  000mg/L的样品,可将样品稀释后测定。

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