申請日2016.05.30
公開(公告)日2016.08.31
IPC分類號C02F5/08; C02F5/12; C02F5/10; C02F1/66; C02F103/16
摘要
本發明公開了一種應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。本發明通過化學和物理方法，科學調整水質，充分創造阻垢分散劑適用條件，通過物理沖刷減輕結垢問題，有著比同類方案更好的阻垢性能，同時解決了他們的成本高、需要排放等問題。
摘要附圖
權利要求書
1.一種應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;
最后通過供水泵將冷水井里泵入高爐喉口，在泵入口處投加濃度為2-4mg/L的阻垢分散劑。
2.根據權利要求1所述的一種應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：
關閉文氏塔單側喉口水箱的進水閥，另一側水箱及環管閥門全開，保持煤氣正常洗滌;
打開需進行清洗的水箱排水閥，利用塔內煤氣壓力對喉口進行反沖，使喉口軟垢隨著箱內余水排出;
關閉上述排水閥，打開該側喉口水箱的進水閥，進入正常洗滌狀態，相同的操作在另一側喉口水箱實施，確保喉口兩邊水箱保持通暢;
當兩側水箱均沖洗完畢，調節喉口水箱及環管的進水閥，合理控制水量。
3.根據權利要求1所述的一種應用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，其特征在于，加入聚鐵及聚丙烯酰胺后，幅流沉淀池出水懸浮物低于80mg/L，總硬度低于4000mg/L。
4.根據權利要求1所述的一種應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.根據權利要求1所述的一種應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量分數20%的六偏磷酸鈉、30%的丙烯酸共聚物及50%的水制成。
說明書
一種應用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝
技術領域
本發明涉及一種煉鐵廠的高爐煤氣洗滌水系統，具體是一種應用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，有效解決高爐煤氣洗滌水結垢問題。
背景技術
循環冷卻水在使用過程中，由于水具有溶解、攜帶懸浮固體、液體或氣體的能力，而這些物質也會影響用水的純度，并影響管道、設備和冷卻效果。在許多情況下，水的污染會限制其使用，只有對水中成分進行適宜的處理才能滿足使用的條件。在冷卻水系統中，水冷設備易發生的問題主要可分為以下幾類：腐蝕問題、結垢問題、粘泥問題或微生物問題，一般情況下，這些問題是同時發生的。
腐蝕問題：所謂腐蝕，即金屬與其所在循環之間的化學或電化學反應而引起金屬的破壞或性能惡化的過程，包括均勻腐蝕、局部腐蝕、電化學腐蝕等。
陽極反應是金屬(如：Fe)的溶解過程，2Fe→2Fe2++4e
陰極是氧的還原反應(中性或弱堿性)，O2+2H2O+4e→4OH-。
在冷卻水系統中，腐蝕主要以氧腐蝕為主，這種腐蝕反應在敞開式循環冷卻水系統中引起的危害，除了使系統的輸水管線、水冷設備的壽命減少及損壞等直接的損失之外，同時由于腐蝕產生的銹瘤，也會引起水冷器傳熱效率下降或管線阻塞等結垢障礙，一般在冷卻水系統中，如不使用化學處理方法，碳鋼的腐蝕速度，一般平均腐蝕率在0.32-0.69mm/a范圍之內，但發生點蝕的部位腐蝕速度可達到平均腐蝕率的2-10倍。
結垢問題：結垢是指在水中溶解或懸浮的無機物，由于種種原因，而沉積在金屬表面，敞開式循環冷卻水系統的結垢主要成分有CaCO3和腐蝕產物二種，由于緩蝕劑使用使腐蝕產物大大減少，而以CaCO3垢、Ca3(PO4)2垢、Zn垢等為主要成份。
高爐煤氣洗滌水的水質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系。煤氣洗滌水在洗滌過程中發生如下化學反應:
當反應達到平衡時，水中溶解的CaCO3、CO2和Ca(HCO3)2量保持不變，這時不會在管道和用水設備上產生結垢。當水中HCO3-離子超過平衡的需要量時，那么反應向左進行，水中出現CaCO3沉淀。CaCO3沉淀附在管壁就產生了結垢。溫度升高，也能促使CaCO3析出。如果循環水中pH升高，也使反應向左移動而產生CaCO3沉淀。反過來，當水中CO2含量超過平衡所需的含量時，反應向右進行，這樣就會有腐蝕產生。由此可見高爐煤氣洗滌水系統產生結垢的主要產物是Ca2+等二價金屬離子(如Mg2+，Zn2+等)與[CO32+]生成的鹽類。除此之外從沉淀池帶來的氧化鐵等懸浮物和膠狀的鐵化合物在供水過程中同樣產生粒子凝聚，附著在供水管道上，生成沉積型的污垢。
高爐煤氣洗滌水系統常見的水處理技術是對洗滌煤氣后的水進行懸浮物的沉降，以及在適當范圍內進行阻垢分散處理，阻垢分散劑的鈣容忍度在一定范圍內有較好的效果，但隨著環保控制排放后，系統水質濃縮，鈣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，且對后期的絮凝造成影響。
目前有報道的是高爐煤氣洗滌水系統水處理方案為投加絮凝劑凈化水質，供水時投加阻垢分散劑，減緩結垢趨勢。因高爐煤氣在洗滌過程中不斷帶入雜質，系統水逐步濃縮，常規的運行方案是間斷性外排部分系統水，保證系統水質穩定在阻垢分散劑能力所及范圍，保持系統動態平衡。
煤氣洗滌水通過供水管網噴淋煤氣，洗滌冷卻過程中，需降溫除塵后才能使用。因此，高爐煤氣洗滌水處理技術是關系到高爐安全和持續生產的重要環節。
目前高爐煤氣洗滌水系統處理工藝分析及缺點如下：
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40～100g/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。但由于煤氣洗滌水受到嚴重污染，懸浮物含量高，一般在4000～15000mg/L，硬度>4000mg/L(以CaCO3計)，目前的水處理方案降低了懸浮物，系統適量置換，在總硬度為4000mg/L進行有效的阻垢分散處理，長期以來運行穩定。但是由于零排放的實施，水質濃縮嚴重，總硬度值逐步升高，據監測，一個月不到時間即會由4000mg/L升至10000mg/L以上，造成系統主要設備如文氏管喉口噴嘴、高架流槽、供水管網等部位結垢，降低了煤氣凈化的質量，堵塞文氏管喉口，可導致高爐被迫休風以清掃煤氣凈化系統。水質分析如下表：
從檢測表可以看出，一個月時間總硬度值上升幅度較快，PH和總堿度也相應上升，結垢趨勢較明顯，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，結垢極易發生。
現有的高爐煤氣洗滌水工藝流程，如圖1所示;現有的實施方案在系統動態平衡時，總硬度值基本保持4000mg/L以下，阻垢分散劑能保持良好的阻垢分散能力，確保在檢修周期內不因結垢而影響生產。但當前環保壓力較大，系統零排放后，離子濃縮較快，加大阻垢分散劑用量也難以減緩結垢趨勢，因此急需將總硬度值降低至阻垢分散劑的能力范圍內。
發明內容
本發明所解決的是煉鐵廠的高爐煤氣洗滌水系統零排放造成的水質濃縮引發的結垢問題，提供一種應用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，通過改善水處理方案，增投藥劑將總硬度值控制在4000mg/L以下，降低系統堿度，消除結垢因子，同時高爐操作中輔以煤氣反沖洗喉口，階段性對剛附著的泥垢利用文氏塔內煤氣壓力反沖喉口，解決喉口結垢問題;比單一投加阻垢分散劑有著更環保、穩定的優勢。
本發明的目的可以通過以下技術方案實現：
一種應用于高爐煤氣洗滌水零排放水處理工藝，該工藝包括下述步驟：
高爐煤氣洗滌水通過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;然后在洗滌水進入幅流沉淀池前，投加濃度為0.5-1.0mg/L的聚丙烯酰胺;加入聚鐵及聚丙烯酰胺后，幅流沉淀池出水懸浮物低于80mg/L，總硬度低于4000mg/L。
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;
最后通過供水泵將冷水井里泵入高爐喉口，在泵入口處投加濃度為2-4mg/L的阻垢分散劑。
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。
所述的阻垢分散劑由占總質量分數20%的六偏磷酸鈉、30%的丙烯酸共聚物及50%的水制成。
該工藝還包括下述步驟：
關閉文氏塔單側喉口水箱的進水閥，另一側水箱及環管閥門全開，保持煤氣正常洗滌;
打開需進行清洗的水箱排水閥，利用塔內煤氣壓力對喉口進行反沖，使喉口軟垢隨著箱內余水排出;
關閉上述排水閥，打開該側喉口水箱的進水閥，進入正常洗滌狀態，相同的操作在另一側喉口水箱實施，確保喉口兩邊水箱保持通暢;
當兩側水箱均沖洗完畢，調節喉口水箱及環管的進水閥，合理控制水量。
本發明的有益效果：本發明采用純堿及片堿軟化水質，降低系統總硬度，采用硫酸調節系統總堿度，降低喉口結垢風險，投加阻垢分散劑分散結垢因子，減緩結垢趨勢;再采取喉口煤氣反沖洗的方式解決突發性喉口堵塞問題;本發明通過化學和物理方法，科學調整水質，充分創造阻垢分散劑適用條件，通過物理沖刷減輕結垢問題，有著比同類方案更好的阻垢性能，同時解決了他們的成本高、需要排放等問題。
