环保INBA高炉渣处理系统

环保INBA高炉渣处理系统戴鸿奎牟勇周龙义保尔沃特冶金技术（北京）有限公司摘要概述了国内外高炉渣处理现状，介绍了环保型INBA法等主要水渣系统，从环保、节水、经济效益等角度，对环保型INBA法与其它主要水渣系统进行了比较，对水渣系统选择进行了展望。

关键词高炉炉渣水渣系统环保型INBA法比较应用1.概述中国目前获得优质生铁的手段仍以高炉为主，炉渣是高炉的主要副产品之一，我国铁矿多为贫矿，入炉矿品位多在58-60%以下；焦炭灰份多在12%以上，灰分为酸性氧化物，高炉渣量普遍偏大。

根据各厂原燃料的不同，吨铁渣量大多在300—450kg之间，只有少数高炉渣量低于300kg。

我国高炉渣的年产量相当可观。

硫是钢中的有害元素，气态硫化物（SO2，H2S）是大气主要污染物之一。

我国煤的含硫量大多较高，而洗煤与炼焦过程除硫作用较小，国产焦炭含硫量多在0.6-0.8%之间，少数高于1.0%，高炉的硫负荷较大。

在钢铁冶炼过程中，脱硫主要由高炉工序完成，以炉渣的形式分离出来。

一般入炉硫量的10%随煤气排出，5%留在生铁中，余下的85%由炉渣排出[2]。

炉渣处理过程控制气态硫化物发生量是高炉工序环保的一个重要课题。

此外采用不同方法处理的渣为企业带来的效益差别很大，处理得当的水渣更受市场欢迎。

随着环保要求日趋严格、钢铁行业市场竞争日趋激烈，对于所有炼铁厂而言，选择一种运行可靠、环境友好、综合经济效益好的炉渣处理系统是相当重要的，而INBA渣处理系统很好地满足了铁厂要求。

INBA是PW公司的一项发明，其特点是：1)占地面积小，布置灵活；2)运行成本低；3)维修维护成本低；4)有热INBA、冷INBA和环保INBA供用户根据自身的需求选用；5)环保INBA配备了冷凝系统，环保条件好；6)PW在中国设立了分公司，实现了INBA系统的国内制造和供货，节省了投资，按目前条件计算，热水INBA系统是投资最节省的渣处理系统。

2.目前国内炉渣处理系统2.1目前国内使用的主要渣处理方法主要有平流沉淀池法、底滤法（OCP法）、图拉法（轮法），搅笼法和INBA法。

平流池和底滤法由于占地面积太大而在目前新建大型高炉上应用较少，图拉轮法和搅笼法由于环保不达标，大部分应用在小型高炉上。

国内装备好、技术水平高的高炉，绝大多数使用INBA渣处理系统。

图拉轮法，是一种机械分切+部分水淬的方式，而搅笼法就目前实际应用的现状来看，其水淬冲渣工艺显得简陋，系统庞杂，相比较而言，INBA的水淬冲渣池和脱水系统设计完善，运行结果令人满意。

732.2 INBA渣处理系统热水和冷水INBA法冲渣产生的水蒸汽集中后通过烟囱排放，环保型INBA法设有蒸汽冷凝设施，其组成如下（参见附图）：熔渣由渣沟（1）末端跌落并流经冲制箱（2）前方，冲制箱（2）喷出的高压水冲击渣流，使高温熔渣水淬粒化；水淬后的水渣跌入在粒化箱（3）中进一步破碎、冷却；之后渣水混合物经一段很短的水渣沟进入分配调节器（7），分配调节器（7）的作用是使渣水混合物沿转鼓（8）轴向均匀分布。

转鼓（8）将渣和水分离，渣由运输皮带（19）运出转鼓（8）至水渣堆放处（20），水进入下部热水槽（9），贮存在热水槽（9）中的水经冷却塔（12）冷却后循环使用。

冷凝塔（4）上部有专门装置对含硫水蒸汽进行冷凝等处理，既回收蒸汽，又不向大气排放有害气体。

环保型INBA法优点是水渣质量好、基本不向大气排放蒸汽及气态硫化物、占地面积小布置灵活、工作可靠。

热INBA是一种比较简单的渣处理系统，只有一路循环冲渣水。

冷INBA在热INBA的基础上增加冷却塔降低冲渣水温。

环保INBA则在冷INBA的基础上增加冷凝塔，吸收污染物，使环保达标。

用户可以根据自己的资金情况选择不同的INBA，倘若资金紧张，则可以先建设热INBA，但保留环保INBA的各个接口，在将来资金充裕时，再建设环保系统。

INBA的技术优势：1)利用冲渣水自身携带的机械能完全水力冲渣，不需要打渣轮等机械设备，节省电能。

2)脱水转鼓过滤能力大，驱动电机只需要30kW，节电。

3)实现了环保系统的工业化，并得到广泛运用。

2.3图拉法（轮法）渣处理系统源于俄罗斯，1998年用于唐钢2560m3高炉。

此后国内针对图拉法生产中出现的问题对其改进成为轮法，两者工作原理相同。

轮法水渣系统主要由粒化器、挡渣板、脱水器、水渣溜槽、热水槽等组成[3][4]。

工作原理为：熔渣由渣沟末端流入粒化器，高速旋转的粒化轮及高压水流将熔渣打成小颗粒并水淬冷却，半冷的渣经再次喷水冷却和挡渣板落入脱水器下部继续水淬冷却。

脱水器为直径7米左右的转鼓，下部浸在热水槽内。

脱水器以1-5rpm速度回转，将渣从水中捞出通过溜槽由胶带机运走。

该法的理论水渣比为1-2:1，实际渣水比多为6-8:1，渣离开脱水器时温度约95ºC，靠自身余热继续蒸发水分。

冲渣过程产生的蒸汽集中后经烟囱直接排入大气。

国内对图拉法的另一改进称为HK法，其特点是脱水部分采用了链斗能脱水的斗式提升机。

图拉法(轮法)目前主要问题是：1）粒化器打渣轮是易磨损件，需要及时更换；2）脱水器滤水能力偏小，渣水经常溢流污染环境；3）由于不是完全水淬渣，成品水渣经常出现黑渣红渣；4）粒化器和脱水器需要大功率电机驱动（75kW和110kW），运行成本高；5）冲渣循环水体细渣含量较高，管道、泵、阀等设备磨损严重；6）需要较大的水池贮存冲渣水，需要占地；7）粒化器各个部位需要喷水冷却，管路复杂。

7)无法配套环保设施，污染物直接排放。

2.4搅笼渣处理系统[5]，八十年代日本对该法进行过研究和试验，时称永田法。

熔渣的粒化冷却部分与底滤法等基本相同，不同之处是脱水设备。

它采用一根叶片上带有滤水孔的长螺旋，在把渣从池中提升并脱水。

该法实际作业率为82-90%。

目前螺旋法在国内的变种就是搅笼法，即用简单的螺旋搅笼捞渣，搅笼法的问题是：1）冲渣工艺简陋，有长达几十米的冷渣水沟，占地面积很大；2）螺旋搅笼捞渣能力有限，大型高炉需要数量较多的搅74笼，搅笼尾端大轴承工作环境恶劣，经常发生故障；3）循环水体细渣过多，需另外设沉淀池和抓斗捞渣设备，造成投资大、设备多、维修工作量大和占地面积大的缺点。

4)无法实现环保设施，环境污染严重。

3.不同水渣工艺系统的比较有比较才有鉴别，正确的比较有助于用户选择合适的水渣系统。

3.1熔渣粒化与冷却渣与水及空气的化学反应主要发生在熔渣水淬过程中，水淬冷却是整个水渣系统的关键环节。

不同的粒化机理、水淬参数（水压、水温、水量等）对成品水渣的性质（玻璃化率、密度、粒度、脱水性等）和蒸汽与含硫气体（SO2，H2S）发生量都有直接影响（参下表及下图）[6]。

完全水淬式冲制水渣时蒸汽的气态硫化含量和成品渣粒度两方面均好于机械分切+部分水淬式。

环保型INBA法独特设计的完全水淬式冲渣池，气态硫化物发生量小，从源头上减少了污染物的发生量。

出铁时熔渣流量是变化的，为获得高品质水渣和减少SO2，H2S发生量，熔渣水淬冷却参数也应随渣流量的变化及时调整。

环保型INBA法可通过转鼓驱动力矩实时计算出渣流量并对系统工作状态进行调整，是迄今为止所有水渣系统中唯一能在实际生产中实现这一功能的工艺系统。

3.2环保即含硫气体的处理熔渣水淬冷却过程产生大量带有含硫气体(H2S和SO2)的水蒸汽，它有很强的腐蚀性。

如将其直接排放到大气中，不但会腐蚀周围设备及钢结构，还对大气造成严重污染。

不能简单地把将有含硫气体的蒸汽通过烟囱（高约50米）排放视为实现了环保，环保的概念是减少或消除含硫蒸汽的排放。

环保型INBA法采用冷水冲渣，优化冲制箱设计及水压、水量等操作参数，最大限度地减少气态硫化物发生量，并在粒化箱上部设冷凝塔。

冷凝塔与中和罐共同作用几乎可完全吸收有害的含硫气体，基本没有蒸汽排到大气中。

75不同INBA法随蒸汽排入大气的硫化物量分别为（具体数值与高炉原料条件有关）：热水INBA法→250 g/t，普通冷水INBA法→25 g/t，环保型INBA法→5 g/t。

除环保型INBA法外的其它水渣系统均将冲渣过程产生的含硫蒸汽直接排入大气中，环保型INBA法是迄今环境最友好的高炉渣水渣系统。

3.3经济效益好的水渣是生产水泥的优质原料，社会对水泥的需要量很大。

水泥厂对水渣的主要质量要求是玻璃体含量应高于95%，并减少水渣干燥、磨细的加工成本。

生产实际表明，不同方法处理的水渣化学成分相近但玻璃体含量不同，图拉法（轮法）成品水渣的玻璃体含量为91-95%[3]，环保型INBA法生产的水渣玻璃体含量高于95%，一般在~98%以上。

玻璃化率高的水渣较受欢迎。

3.4水消耗量中国是个贫水国，北方地区水资源尤为紧张。

节水不仅意味着降低成本，环保INBA由于避免了蒸汽排放，所以节水效果好。

据资料[3] [4]，图拉法（轮法）水渣比为1-2:1（实际一般为6-8:1），水分蒸发量为70%，吨渣水蒸发量为0.7-1.0吨；INBA法实际水-渣比为4-5:1，水分蒸发量为7%，吨渣水分蒸发量约为0.5吨。

环保NBA 法冷凝回收全部蒸汽。

一座年产铁170万吨、渣68万吨（渣量为400公斤/吨铁）2500 m3高炉，用环保型INBA法比图拉法（轮法）节约新水50-60万吨/年。

搅笼和INBA相比，由于没有环保系统，大量水蒸气排放，所以耗水量大。

3.5作业率随着高炉大型化，各厂的高炉数越来越少，高炉生产的稳定性对全厂生产有很大影响。

炉渣处理系统是高炉的主要辅助系统之一，其可靠性对高炉生产有直接影响。

INBA系统由于技术先进，系统配置合理，所以作业率高。

同样条件下，设备越简单、磨损越小，系统作业率越高。

图拉法（轮法）高速转动的粒化轮直接与熔渣接触，脱水转鼓离粒化器很近，所以作业率低。

而搅笼本身是易磨损件，所以作业率较低。

环保型INBA法中只有转鼓是传动件且远离高温区，无论从理论上还是实际上其作业率都高于图拉轮法和搅笼法。

3.6系统占地面积目前在建及近期将上的高炉多为老厂改造，即使是少数新建厂也由于政府对工业用地严格控制、征地费用高等因素，普遍存在着厂区总图布置紧张问题。

水渣系统占地面积小布置灵活有实际意义。

环保型INBA法占地面积小，布置灵活。

冲渣池设在位于出铁场边缘的渣沟末端，脱水转鼓设在距之数米外。

如炉前没有足够场地布置脱水转鼓等设施，可在冲渣池和脱水转鼓间设渣浆泵，将渣水混合物输送到设于其它区域的脱水转鼓，两者间距离可达数百米。

4.环保型INBA水渣系统的应用现状与展望随着人们环保意识的增强和环保法规越来越严，以低成本实现环保已成为企业能否实现可持续发展的关键因素。

我国多数钢铁厂紧靠大中城市，钢铁厂环保状况日益受到地方政府及市民关注。

系统环境友好、经济效益显著，实现社会效益与经济效益‘双赢’是钢铁厂在激烈竞争中实现可持续发展的必要条件。