“轮法炉渣粒化装置”水渣处理工艺在鞍钢11#高炉的设计应用

供稿/张鹏 侯万鹏 吴炯利

摘要：本文通过高炉炉渣的多种水粒化方法的技术特点的论述和比较，着重介绍和论述了“轮法炉渣粒化装置”水渣处理工艺的特点，并且介绍了“轮法炉渣粒化装置”水渣处理工艺在鞍钢11#高炉的设计应用。

关键词： 高炉渣处理；轮法炉渣粒化装置；设计应用

一．炉渣的处理和应用

高炉渣的处理是整个高炉生产过程不可缺少的生产工序。它直接影响到高炉生产的正常进行，也是环境保护的一项重要内容，如果处理不当，则会污染环境，散发大量有害气体，形成渣棉到处飞扬，直接影响人的身体健康。因此，对高炉渣的处理引起了国内外钢铁企业的高度重视，出现了高炉渣的各种处理方法。另外从高炉渣的综合利用来讲，高炉渣的处理也是很有价值的。世界上有些国家高炉渣的利用率是相当高的，如：英国、美国、德国、日本等国家达到了100%。

高炉渣主要分为干渣和水渣，干渣可用于公路、铁路路基、混凝土骨料等。水渣可以作为水泥的主要原料，亦可作混凝土细骨料，生产各种建筑材料。现在高炉水渣是高炉渣处理的主要方法。

二．水渣处理技术的分类

按其水淬方式可分为两大类：异地水淬法和炉前水淬法。

异地水淬法：高炉熔渣经渣罐拉倒远离高炉的地方进行水淬；

炉前水淬法：高炉熔渣流经渣沟后直接在出铁场边上进行水淬。

按水淬后的脱水方式可分为以下几种：

堆场脱水：水淬渣在渣池经沉淀后，由抓斗吊车将水渣抓到堆场自然脱水。

炉前扎车式脱水：熔渣直接冲制成水渣至渣车上，由渣车的侧壁和底部进行脱水。

渣池过滤法：渣池内的水通过底部或侧部的过滤层排出。前者底滤式加反冲洗装置，一般称为“OCP”法既通常所说的“底滤法”。

脱水槽法：水淬渣经渣浆泵输送至脱水槽内进行脱水。既通常所说的“RASA”法，（拉萨法）

转鼓脱水法：经水淬或机械粒化水淬后的水淬渣流至转鼓脱水器进行脱水。前者既为“INBA”法（因巴法），后者既为“TYNA”法（图拉法）。

下面就“OCP”法、“RASA”法、“INBA”法、“TYNA”法等四种水渣处理方法的工艺过程和技术特点介绍如下：

2.1“OCP”法：

高炉熔渣由多孔喷头喷出的高压水流进行水淬粒化后，水淬渣流经水渣槽进入沉淀池，然后用抓斗吊车将水渣抓出堆放于堆渣场继续进行自然脱水，沉淀池内的水悬浮渣通过分配渠流入过滤池，过滤池内设有砾石过滤层，过滤后的水经由集水管用泵加压后送回喷头循环使用。底滤法冲渣水压一般为0.3Mpa，渣水比为1：10~15，脱水后的水渣含水10~15%，该法作业率100%，可不设干渣坑。

2.2“RASA”法

此水渣处理法是由日本钢管公司与英国RASA贸易公司共同研制成功的。1967年在日本福山钢铁1号高炉（2004m3）首次采用。我国上海宝钢1号高炉（4063m3）首次从日本“拉萨商社”引进了这套设备（包括专利技术）。

“RASA”法的工艺流程为：熔渣由渣沟流入冲制箱，与压力水相遇进行水淬。水淬后的水淬渣在粗粒分离槽内浓缩，浓缩后的渣浆由渣浆泵送至脱水槽，脱水后的水渣由卡车运走。由脱水槽分离出来的水（水中带有细粒渣）流到沉淀池，经沉淀池再次浓缩后上部清水流到温水池，下部细粒渣浆由排泥泵送到脱水槽。温水池的清水经冷却泵送到冷却塔冷却后到给水槽储存，然后由给水泵送到冲制箱，一部分由液面调整泵送到粗粒分离槽控制水位；另一部分由搅拌泵送到集水管。此法作业率不能达到100%，炉前须设置干渣坑。

2.3“INBA”法

此水淬渣处理法是二十世纪八十年代由比利西德玛（SIDMAR）公司与卢森堡保尔-乌斯(PAUL-WURTH)公司共同开发的新技术。其工艺过程为：熔渣由渣沟流入冲制箱，与压力水相遇进行水淬，经水渣沟流入水渣槽、分配器、缓冲器落入转鼓脱水器内，随着转鼓脱水器的旋转，水渣被带到转鼓脱水器的上部，脱水后的水渣落到转鼓内的皮带机上运出，然后由外部皮带机运至成品堆放场。此法作业率不能达到100%，炉前须设置干渣坑，或其它保产设施（鞍钢10号高炉采用的是炉前小冲渣）。尤其开炉初期不能使用。

2.4“TYNA”法

此水渣处理法是由俄罗斯国立冶金工厂设计院开发研制的，于1994年在俄罗斯图拉钢铁公司2000m3级高炉上首次使用。1998年我国唐山钢铁公司在新建2560m3高炉上引进采用了该项技术。由于种种原因，开炉初期不能维持正常生产，在唐钢有关人员及唐山嘉恒实业有限公司技术人员的共同努力下，对其设备进行了改造和完善，到目前设备运行完好，作业率接近100%。唐山嘉恒实业有限公司因此开发了“轮法炉渣粒化装置”专利技术（专利号：ZL97228276.9）。并在太钢1650m3高炉上成功应用，运行至今一切正常。

三.“轮法炉渣粒化装置”水渣处理工艺组成

“轮法炉渣粒化装置”水渣处理工艺组成主要分为四部分：炉渣粒化、冷却；水渣脱水；水渣外运；冲渣水循环及补充。

3.1炉渣粒化、冷却

高炉熔渣经渣沟流嘴落到与其有一定高度落差的高速旋转的粒化轮上，使熔渣破碎成

小颗粒，被粒化的熔渣小颗粒在空中经喷水冷却后，渣水一同落入脱水转鼓的下部的水槽中继续冷却粒化。粒化轮可根据熔渣的流量变化进行变频调速，以保证熔渣的充分粒化。

3.2炉渣脱水

水渣是通过脱水转鼓进行脱水的。该脱水转鼓为圆筒形，转鼓外壁为不锈钢材料制的过滤网，转鼓的下部总是浸在热水槽的水里，转鼓内有沿圆周方向均匀布置若干叶片筛板，叶片式筛板随脱水转鼓运转并把转鼓下部水槽中的水渣带上来，同时进行脱水。

3.3炉渣外运

载有水渣的叶片式筛板随脱水转鼓运转到转鼓的上部时，按设定的卸料轨迹翻转，脱水后的水渣自动落入脱水转鼓内的卸料溜槽中，落到外部皮带机上运至成品渣堆放场。脱水转鼓可根据熔渣流量的变化进行变频调速，以保证水渣的成品质量。

3.4冲渣水循环及补充

从水渣中脱出的水，流入脱水转鼓下方的热水槽，水经过溢流口流入循环水罐。溢流口处设有水位调节装置，以保证热水槽内有合适的水位。循环水泵将循环水罐内的水送至粒化轮上下喷水口，共冷却粒化熔渣使用。循环水罐内设有水位计，水位的控制靠补充水来完成。循环水罐底部沉积的细颗粒水渣由一套气力提升装置送回脱水转鼓再次脱水。

四.“轮法炉渣粒化装置”水渣处理工艺技术特点

4.1系统高度安全、作业率高

熔渣中带铁高达40%的情况下也不会产生爆炸现象，避免了因此而影响生产的现象，而且在高炉开炉和高炉炉渣温度产生变化时也能正常进行炉渣粒化，其作业率可以达到100%，炉前不必再设置附属的干渣坑及其他类似的设施。

4.2循环水量小、动力消耗小

此法渣水比在1：3的情况下就能保证正常生产，较一般方法的1：10、“INBA”法的1：6~8相比降低了许多，因此单位熔渣的电耗仅为其他方法的20~30%。

4.3成品渣含水率低、吨渣耗水量低

成品渣含水率只有8~10%，吨渣耗水量为0.7m3，较其他方法（1.0m3）为少。

4.4设备体积小、简单，便于安装维护

此设备可以安装在出铁场的边沿，战地面积小，特别适合于老厂改造，并且设备简单，寿命长，维护量小。

4.5便于环保控制

整个水渣冲制过程中所产生的大量蒸汽通过排气烟囱集中排放，或冷凝回收，可以大大地降低蒸汽对周围环境的污染，改善环境。

五．“轮法炉渣粒化装置”水渣处理工艺技术在鞍钢11#高炉上的设计应用

鞍钢11#高炉完善性大修设计于2014，原炉渣处理是渣池法，占地面积大，产生的大量蒸汽严重污染环境。配合出铁场改造（两个铁口改三个铁口），必须采用另外的炉渣处理方法，在现有的条件下，使得更加合理。经过多方案比较及考察鉴于“轮法炉渣粒化装置”水渣处理工艺具有上述特点，且非常适合11#高炉改造的要求，故本次11号高炉完善性大修决定采用“轮法炉渣粒化装置”水渣处理工艺，进行炉渣处理。

5.1主要工艺参数  见表一

表一

5.2工艺特点

本次大修高炉增加一个铁口，在保留原东、西两侧出铁口的条件下，增加南侧出铁口。在现东铁场的南侧靠南铁场安装两套“轮法粒化装置”，对东、南两个铁口的炉渣进行粒化处理，两个铁口与两套粒化装置交叉联络，可以实现互为备用。由于西侧铁口场地面积小，不能安装一套粒化装置，故在西侧设置了水渣罐、渣浆泵系统，将熔渣粒化成水渣储存在水渣罐中，沿候用渣浆泵通过高架溜槽送至南侧的2号粒化装置进行脱水，脱水后的成品渣经原11#高炉水渣运输通廊运至现10#、11#高炉水渣堆放场。在“轮法粒化装置”的东侧设置了一个水池，以维持原来10#高炉的备用小冲渣用、鞍山铁西居民冬季采暖用。11#高炉水渣经“轮法粒化装置”脱水后的水流入水池，经冲渣循环泵送回到各粒化点循环使用。考虑到高炉的保产，在西出铁场设置了备用渣罐位，在东铁场设置了备用冲渣点，以应付设备可能出现的事故。各高炉系统冲渣流程图见图一～图六。

5.3主要设备及性能  见表二

表二

六.结论

11#高炉完善性大修所采用的诸多新技术配合“轮法炉渣粒化装置”水渣处理工艺技术的使用，使其得到了脱胎换骨的变化，尤其是出铁场及水渣处理系统，给高炉的高产、稳产创造了有利的条件，改善了周围环境。“轮法炉渣粒化装置”水渣处理工艺对于老厂改造具有很好的适用性。