高炉煤气洗涤水

4.2 酸化法
酸化法是在高炉煤气洗涤水的循环系统中加入定 量的硫酸或盐酸， 量的硫酸或盐酸，使水中溶解度小的碳酸盐硬度转化 为溶解度大的非碳酸盐硬度，反应式为: 为溶解度大的非碳酸盐硬度，反应式为
Ca(HCO3)2 +H2SO4→CaSO4+CO2+H2O Ca(HCO3)2 +HCl→CaCl2+CO2+H2O
1.96 1.00 1.48
5.2.2生产实践和存在的问题 生产实践和存在的问题
5.2.2.1 生产实践 二系统鼓风炉煤气洗涤水经两级处理后， 二系统鼓风炉煤气洗涤水经两级处理后，水质基本达 到 生 产 用 水 要 求 ， 各 杂 质 总 去 除 率 为 Pb 99.68% ， Zn 89.10%，Cd 96.83%，SS 96.87%。 ， ， 。 两级处理后的煤气洗涤水中，影响循环使用的 浓度均 两级处理后的煤气洗涤水中，影响循环使用的SS浓度均 左右， 在60.00mg/L左右，接近工业用水标准，冷却后水温由平均 左右 接近工业用水标准， 70℃降到 ～ 40℃满足使用要求 其循环使用率在 其循环使用率在80%以上， 以上， ℃ 降到30～ ℃ 满足使用要求.其循环使用率在 以上 有较好的经济和环境效益。 有较好的经济和环境效益。
6、结论
选择高炉煤气清洗系统， 选择高炉煤气清洗系统 ， 首先应保证高炉煤气的含尘 温度和湿度达到储存、输送和使用的要求， 量 、 温度和湿度达到储存 、 输送和使用的要求 ， 同时 应力求阻力损失小，耗水耗电低，投资少。 应力求阻力损失小，耗水耗电低，投资少。 高炉煤气湿法除尘技术虽然成熟，但是它还有缺点， 高炉煤气湿法除尘技术虽然成熟 ， 但是它还有缺点 ， 另外一种干法除尘形式即滤袋除尘虽然使用还不广泛， 另外一种干法除尘形式即滤袋除尘虽然使用还不广泛， 但由于它有许多优点:省去泥浆处理系统 建筑费用较 但由于它有许多优点 省去泥浆处理系统,建筑费用较 省去泥浆处理系统 低,而且可以提高余压透平发电系统入口煤气温度和压 而且可以提高余压透平发电系统入口煤气温度和压 提高能量回收效率。 力 ， 提高能量回收效率 。 因而滤袋式干法除尘是高炉 煤气清洗系统的发展方向。 煤气清洗系统的发展方向。
这种方法可以有效地控制碳酸盐硬度， 阻止结垢， 这种方法可以有效地控制碳酸盐硬度 ， 阻止结垢 ， 而且工艺简单，运行费用低， 而且工艺简单 ， 运行费用低 ， 对酸的质量没有严格要 但是对加酸的设备和管道等的腐蚀比较严重， 求 ， 但是对加酸的设备和管道等的腐蚀比较严重 ， 且 排污量大，设备维护困难。此外，加酸处理如用自动 排污量大， 设备维护困难。 此外， 控制pH的加酸装置来控制结垢是可行的 的加酸装置来控制结垢是可行的， 控制 的加酸装置来控制结垢是可行的，非自动控制 pH操作时，要注意设备腐蚀和安全。 操作时， 操作时 要注意设备腐蚀和安全。
5.2 鼓风炉煤气洗涤污水的处理和再利用
Байду номын сангаас
图5.3 煤气洗涤污水处理工艺流程图
5.2.1
机械加速沉降处理后水质状况
质量浓度/mg/L 质量浓度 Pb Zn 42.65 6048 55.56 Cd 1.01 0.13 0.74 SS 77.7 63.4 71.4 pH 7.62 7.7
2003.6.5 2003.6.9 平均值
5、目前用的较多的方法
5.1 包钢高炉煤气洗涤水除氰处理
图5.1 高炉煤气洗涤水系统除氰处理工艺图
运行效果 碱性氯化法处理高炉煤气洗涤水中氰化物 是有效的。 是有效的。2001年1～4月测试总排水中的氰化 年 ～ 月测试总排水中的氰化 物含量明显降低， 物含量明显降低 ， 总排水氰化物含量平均为 0.073mg/L ， 达 标 率 由 改 造 前 的 80% 提 高 到 100%， 从而保证了公司总排水氰化物达标外 ， 排。
4、目前国内采用的处理技术
4. 1 石灰碳化法
石灰碳化法是在系统中通入石灰 将水质软化，然后再进行碳化。 将水质软化，然后再进行碳化。软化 是使重碳酸盐转化为碳酸盐或氢氧化 物沉淀，除掉水中暂时硬度， 物沉淀，除掉水中暂时硬度，其反应 式为: 式为
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2 →CaCO3+H2O Mg(HCO3)2+Ca(OH)2→CaCO3+Mg (OH)2+H2O Zn(HCO3)2+Ca(OH)2→CaCO3+Zn (OH)2+H2O
碳化是利用高炉煤气中的CO2 与循环水中易结垢 碳化是利用高炉煤气中的 的物质CaCO3 反应生成溶解度大的 反应生成溶解度大的Ca(HCO3)2 ， 为了 的物质 抑制Ca(HCO3)2 的分解而析出 的分解而析出CaCO3 ， 水中要求保持 抑制 一定量的CO2 ， 一般控制 一般控制CO2 含量 ～ 3ｍｇ Ｌ ， 从而 含量1～ ｍｇ ｍｇ/Ｌ 一定量的 使水质稳定。 过量水有腐蚀倾向。 使水质稳定。 CO2过量水有腐蚀倾向。但石灰碳化法 因劳动强度大，设备不易维护，现场环境差， 因劳动强度大 ， 设备不易维护 ， 现场环境差 ， 指标控 制难度也大， 要控制在8～ ， 浓度为零等， 制难度也大 ， 如 pH要控制在 ～ 8.5， OH- 浓度为零等 ， 要控制在 因此在实际应用中效果并不理想。 因此在实际应用中效果并不理想。
高炉煤气洗涤水
1、高炉煤气水来源
高炉煤气洗涤水是我国钢铁企业的主要工业废水之 具有水量大、水温高、悬浮物含量高等特点。 一，具有水量大、水温高、悬浮物含量高等特点。 煤气发生炉是煤气厂、钢厂、有色金属冶炼厂、 煤气发生炉是煤气厂、钢厂、有色金属冶炼厂、汽 车厂等大型工业企业的能源装置。在煤气生产过程中， 车厂等大型工业企业的能源装置。在煤气生产过程中， 煤气要经过双竖管、电捕焦油器和洗涤塔净化设备。 煤气要经过双竖管、电捕焦油器和洗涤塔净化设备。在 净化过程中，用大量的水来洗涤和冷却煤气， 净化过程中，用大量的水来洗涤和冷却煤气，由此而产 生的废水称之为煤气洗涤水。当用无烟煤、 生的废水称之为煤气洗涤水。当用无烟煤、焦炭制取煤 气时，废水中酚、焦油和悬浮物含量都较低。 气时，废水中酚、焦油和悬浮物含量都较低。而用烟煤 制取煤气时，废水中含有害杂质较多、浓度也较高。 制取煤气时，废水中含有害杂质较多、浓度也较高。
5.3.2 系统运行工况
单池处理水量： 单池处理水量：≥120m3/h 总处理水量： ≥1080m3/h 总处理水量： 斜板沉降器沉淀效率： 斜板沉降器沉淀效率：95% 供水温度： 供水温度：≤35℃ ℃ 工作制度：连续，正常情况下， 套同时工作 套同时工作。 工作制度：连续，正常情况下，9套同时工作。当一 台斜板沉淀器排泥时， 台斜板沉淀器排泥时，其它所有正在运行的斜沉淀 器不得有气泡产生，当一套检修时， 套运行 套运行， 器不得有气泡产生，当一套检修时，8套运行，但8 套运行时保证出水悬浮物≤60mg/L。 套运行时保证出水悬浮物 。
由于高炉原料中的部分碱金属以氯化物形 式存在， 式存在，在高炉冶炼时少量碱金属氯化物被蒸 发进入荒煤气中，经洗涤后水中的Cl 浓度增加， 发进入荒煤气中，经洗涤后水中的 -浓度增加， 每洗涤一次Cl 浓度增加5～ 每洗涤一次 -浓度增加 ～10mg/L。高炉煤气 。 洗涤水在洗涤循环过程中水中的碳酸盐硬度增 会不断增加， 大，Zn2+、Cl-会不断增加，这是不同于其他循 环水系统的水质特点。 环水系统的水质特点。
4.4 三种方法参数比较
出水悬 pH 浮物 /mg/L CO2/m [OH-]/ g/L mg/L 0 水温 /ºC 阻垢率 循环率 /% /% 60 65 ≤40 85 94 94 95
项目
石灰石灰 ≤100 碳化法 酸化法 ≤100 化学药 ≤100 剂法
8.0-8.5 1-3 7.2-7.8 7.8-8.3
2、危害
水在湿式除尘净化装置中与煤气直接接触后， 水在湿式除尘净化装置中与煤气直接接触后，将 煤气中的细小固体物，如铁矿粉、 煤气中的细小固体物，如铁矿粉、焦粉及碱金属等洗 涤下来，净化后的煤气作为二次能源利用。 涤下来，净化后的煤气作为二次能源利用。但由于煤 气洗涤水受到严重污染，水中含有酚、氰等有毒物质， 气洗涤水受到严重污染，水中含有酚、氰等有毒物质， 不得随意排放。 不得随意排放。 高炉煤气洗涤水因含有大量的CO2，在处理过程 高炉煤气洗涤水因含有大量的 往往发生以下问题： 中，往往发生以下问题： 1、结垢 、 (1)高炉煤气洗涤水在洗涤过程中发生如下化学反应: CaCO3+ CO2 +H2O→Ca(HCO3)2
5.3 涟钢高炉煤气洗涤水的水质处理
5.3.1 煤气洗涤水工艺流程
煤气洗涤水进入斜板沉降器后， 煤气洗涤水进入斜板沉降器后 ， 依次通过分水装 粗颗粒沉降装置，中颗粒沉降装置， 置 ， 粗颗粒沉降装置 ， 中颗粒沉降装置 ， 细颗粒沉降 装置，清水通过出水装置输出， 装置 ， 清水通过出水装置输出 ， 沉淀形成的污泥通过 泥浆排出装置与气提装置排到污泥调节罐。 泥浆排出装置与气提装置排到污泥调节罐。
(2) 循环水温度过高，也能促使CaCO3沉淀析出。 (3) 循环水从沉淀池带来的氧化铁等悬浮物和胶状的铁 化合物在供水过程中也会产生粒子凝聚，附着在管道 上，生成沉积型的污垢。 2、腐蚀 、 当水中CO2的含量超过平衡的需要量时，反应就 会向右进行，这样就会发生腐蚀现象。沉淀析出。
3、水质特征
5.2.2.2 存在的问题及讨论
的总去除率相对偏小， ⑴ Zn的总去除率相对偏小，低于 的总去除率相对偏小 低于90%，水中尚含 ， 有大量ZnO悬浮物， 是洗涤塔 ， 湍球塔 ， 文丘里收尘 悬浮物， 有大量 悬浮物 是洗涤塔，湍球塔， 器及管道内部结垢阻塞的主要原因， 器及管道内部结垢阻塞的主要原因 ， 因此解决循环水 中的Zn和 悬浮物是关键。 中的 和ZnO悬浮物是关键。 悬浮物是关键 水 中悬 ⑵ 处 理后的 出 水中 悬 浮 物 SS 浓 度 尚 高 ， 为 60 ～ 80mg/L，不符合洗涤机用水标准，因此进一步降低循 ，不符合洗涤机用水标准， 环水中SS的浓度 的浓度， 环水中 的浓度，以满足煤气洗涤机用水要求是今后 研究的重点。 研究的重点。
当 反 应 达 到 平 衡 时 ， 水 中 溶 解 的 Ca(HCO3)2 、 CO2 、CaCO3的量保持不变，此时不会在管道和用水设 备上产生结垢。当水中HCO3- 离子超过平衡的需要量时， 反应就会向左进行，出现CaCO3沉淀， CaCO3沉淀随水 流动附在管壁或用水设备上就产生了结垢。另外，如果 水的pＨ值升高，也会使反应向左移动而产生CaCO3沉淀。
3.2 高炉的煤气洗涤废水的水质特点
高炉原燃料中含有大量的Fe、 和少量的 和少量的Ca、 、 高炉原燃料中含有大量的 、C和少量的 、Zn、 Mg、 Mn、 Si等元素 ， 当洗涤水在高温下与荒煤气中 等元素， 、 、 等元素 接触时，使得CaO及CO2溶于水后水中的 的CaO及CO2接触时，使得 及 及 碳酸盐硬度增加。经测定，每洗涤一次， 碳酸盐硬度增加 。 经测定 ， 每洗涤一次 ， 循环水的碳 酸盐硬度增加1～ 酸盐硬度增加 ～3dH。同时荒煤气中的 。同时荒煤气中的ZnO、MgO、 、 、 MnO2 及 SiO2 在高温下溶于水后 ， 循环水中的 2+ 、 在高温下溶于水后， 循环水中的Zn Mg2+、 Mn2+、 HSiO3-的浓度迅速增大。 其中 2+ 浓度 的浓度迅速增大。其中Zn 增加最快，每洗涤一次Zn2+浓度增加10～20mg/L。 增加最快，每洗涤一次 浓度增加 ～ 。
4.3 化学药剂法 化学药剂法
化学药剂法是在高炉煤气洗涤水中投加由有机磷 酸盐和聚羧酸组成的复合阻垢分散剂。 酸盐和聚羧酸组成的复合阻垢分散剂 。 它与水中多种 金属离子反应生成一种可溶性的稳定螯合物或络合物。 金属离子反应生成一种可溶性的稳定螯合物或络合物。 这种物质的物理性能疏松，容易分散在水中， 这种物质的物理性能疏松 ， 容易分散在水中 ， 很难在 金属的表面上沉淀，多能随着水的流动而带走， 金属的表面上沉淀 ， 多能随着水的流动而带走 ， 从而 起到了阻垢分散作用。同时， 起到了阻垢分散作用 。 同时 ， 阻垢分散剂掺杂在已形 成的晶体结构中，使规则的晶体结构发生畸变,晶体颗 成的晶体结构中，使规则的晶体结构发生畸变 晶体颗 粒不再增长于固体表面成垢，而悬浮在流动水中。 粒不再增长于固体表面成垢，而悬浮在流动水中。