钢铁企业浊环水处理节能减排改造建议.docx
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钢铁企业浊环水处理节能减排改造建议
河北唐银钢铁有限公司
三项浊环水系统节能减排技改方案
项目经理:
孟昭景(项目经理)
编制:
孟昭景(工程师)
审核:
(高工)
西安晨创水处理技术有限公司
2012年4月24日
河北唐银钢铁有限公司
浊环水处理节能减排可行性报告
一、概论
二、转炉除尘浊环循环水节能降耗技术改造建议
三、炼钢浊环循环水节能降耗技术改造建议
四、轧钢浊环循环水节能降耗技改造建议
五、结论
第一章概论
1、项目名称
河北唐银钢铁公司炼钢、轧钢、转炉除尘、浊环水处理工艺技术改造工程。
2、报告编制单位
徐州水处理研究所
地址:
江苏徐州市马场湖西路2号
电话:
0516-
传真:
0516-
网址:
http:
//
3、编制单位概况
徐州水处理研究所是专业从事水处理技术研究、开发、工程承包及水处理设备制造、各种树脂生产的企业,人员叁佰陆拾人,产值过亿元。
先后为三百多家化工、化肥企业提供各种水处理服务(如锅炉用水、工业用水、冷却水及污水处理),还生产各种循环水用药剂。
是一家注册4000万元,全功能的水处理专业企业。
4、项目意义
本项目由三个独立分项组成,项目主要意义是提高水质,保证生产安全前提下,节省大量电能和药剂。
㈠项目中炼钢浊环循环水系统改造后可节省下来三台热水泵。
每台泵的功率200KW,一般二用一备,年省电:
200KW×2台×8000小时=3200000度/年,每度电0.65元计算,每年节电价值210万元以上!
且出水水质比目前要好,而药剂费减少30-50%。
省药剂约几十万元。
㈡轧钢厂浊环水项目中技术改造后可节省下来三台热水泵,每台泵功率250KW,一般二用二备,年省电:
250×2台×8000小时=4000000度/年,每度电0.65元计算价值260万元以上!
且出水水质比目前要好,而药剂费减少30-50%。
㈢转炉除尘水项目循环水系统工程,可节省三台循环泵,每台泵耗电55KW,年省电:
55×2×8000小时=880000度/年,每度电0.65元计算价45万元!
且出水水质比目前要好,而药剂费减少30-50%。
本项目如全部实施,水质比处理前提高,节电价值530余万元/年,减少阻垢剂药耗30-50%,每年药剂节省一百万多元。
合计节能约630多万元。
是一项节能明显,又利于生产的双赢项目,厂方无风险,技术有保证。
我所可以先投资,无效不收费,造成的所有损失包赔。
5、企业概况
河北唐银钢铁集团公司是一家集烧结、炼铁、炼钢、轧钢为一身的联合企业,主要用水为转炉余热炉,结晶器用软化水,由软水站供给。
转炉除尘,炼钢连铸二冷水,轧钢浊环水,动力空压站,转炉设备及连铸设备用水由全厂冷却水供给,各自成系统循环使用。
如何既搞好水质,保证生产安全,又能节省费用,节约电能和药剂是本方案的主要解决目标。
第二章转炉除尘循环水建议
2.1概况
炼钢厂有二台炼钢用转炉,活动烟罩利用余热产生蒸汽,引出的炼钢炉热风,经烟气喷淋除尘、降温后,余汽由烟囱外排。
而除尘后水靠位差自流入重力沉降池,沉降下比重大杂质,由绞龙绞出卸入料槽,而污水则自流入斜板平流沉淀池中,进水口加有助沉剂——非离子聚丙烯酰胺。
进入沉淀池下部后,上行至上流式斜板处,再上行并溢出至汇流槽内,流入热水池。
由循环泵打入冷却塔进入清水池,由清水泵打入转炉烟道喷淋除尘,形成水循环,循环水量1800m3/h,流程如下:
主要设备:
①自吸式循环泵3台
电动功率55KW
二用一备
2.2存在问题
2.2.1除尘循环水水质
斜管平流池进口水质悬浮物:
1000~2500mg/L
PH:
9.5~10.5
斜管池出口悬浮物:
80~120mg/L
其余项目变化不大
2.2.2斜管沉淀池处理后悬浮物偏大,加药量大,费用高。
产生原因是斜管池进水加药设计不合理,混合不好,药效发挥不好。
一个具有良好的加药沉淀分离杂质的设备,第一要满足加药后30秒内药品和进水进行充分混合,否则效果差。
贵厂加药直接加在进水槽,由水流混合,距离又仅几米远,效果大打折扣。
第二要满足絮体由小到大增长过程的时间和浓度,才会将药品吸附作用发挥至最大。
第三如水质清洁,不但提高烟气喷淋除尘效果,还可以省去一级加压泵,利用斜管池本身位差,直接流入冷却塔,不会因水质差堵填料,省去三台动力水泵,年省电价约50余万元。
2.3解决办法
2.3.1提高斜板池出水水质,为取消一级泵创造条件。
措施:
①加装进水混合器,保证药剂30秒内混合好。
②增一路平流池直流入冷却塔进水管(原管保留)。
③改冷却塔由带压进水,变成无压进水装置,以适应无压进水要求,不会影响冷却效果,我所已为众多企业改造近百台冷却塔。
2.4改后效果与工期
2.4.1改造可以与生产同步,不会影响正常生产,工期30天。
2.4.2改后出水SS40~60mg/L,加药后<40mg/L,水质好,省药30%,省电一年88万度,价60万以上。
不足1年收回投资。
2.5改后流程
2.6改造费用估算
①增混合器一台12万元
②增补一路φ1000直流管40m10万元
③改造二台冷却塔进水分配装置12万元
④安装、调试区10万元
斜板沉淀池改造费8万元
设计费9万元
税收
计:
61万元
第三章炼钢浊环循环水改造建议
3.1概况
连铸二冷循环水用于钢坯冷却降温,由喷嘴喷出,收集水流入旋流井,重力分离铁渣,由自吸泵排至平流池,经加阻垢、絮凝、助凝、杀菌处理流入池内,靠重力沉降,清水由自吸泵排至冷却塔,再由清水泵排至连铸用水。
循环水量2400m3/h。
流程如下:
主要设备
①平流池自吸式循环泵3台
电机功率200KW
两二用一备
②清水泵三台
供连铸用水
辅助设施有冷却塔、推泥机、抓斗及二个平流池。
实际循环水量2400m3/h
3.2存在问题
3.2.1主要有水质不稳定,药剂效果不理想。
造成喷嘴处有结垢和堵塞现象。
3.2.2平流沉淀池作为处理含杂质少的来使用,水处理费用大,效果还不好,应选专为处理低浓度的设备——澄清器。
3.2.3设备布置不合格,可以充分利用抽提泵动力,取消处理效果不好的沉淀池,改上新型澄清器——微涡流塔板澄清器,循环水由抽提泵(扬程23~26m)直供澄清器,澄清器仅需0.1MPa压力,即可以工作,抽提泵扬程23-26m,去掉管道阻力,也能满足澄清器进水压力要求,这即提高了水质,减少药剂费30%,又可省去三台循环泵,仅此省电价值几百万元/年,一举三得。
3.3解决办法
3.3.1水质:
平流池进口水:
碱度:
1.1mmol/LCl-:
447mg/L
硬度:
5.65mmol/LDD:
2050
PH:
7.55悬浮物:
64mg/L
平流池出水:
碱度:
1.1mmol/LCl-:
445mg/L
硬度:
5.65mmol/LDD:
2080
PH:
6.7悬浮物:
44mg/L
悬浮物6-7mg/L其它项变化不大
总磷:
4mg/L
从水质看来,浓缩倍数约1倍,药浪费多。
3.3.2解决水浓缩倍数方法
一是减少系统外补水,二是将二冷水中多余水量排至除尘循环水系统中,减少水的浪费。
3.3.3用澄清器代替平流池
平流沉淀池是为沉淀悬浮物大于500mg/L这样的高浑浊设计的,而用于系统中SS仅45~100mg/L较好水质不合宜。
一来沉淀效果差,二来药剂耗量大,还由于平流池位置低,无法利用位能,必须用泵升压至冷却塔,很费电能。
而我所专利——微涡流澄清器,则是有强力混合、絮体生成、固液分离三功能于一身,处理低浊水水质好,用药少50%,且可利用位置高度取消一级升压泵,年省电价值百万元。
3.4改后流程
3.5改造效果及工期
3.5.1改后效果
省电3200000度/年,价百万元/年
出水水质改善,加药费用降低50%,可解决结水垢问题,年省药剂几十万以上。
3.5.2改造工期
改造不停产。
3.6改造投资估算
①出力2400m3/n微涡流塔板澄清器一台约150万元
②引一路水管至冷却塔(也可利用一部分原有管道)5万元
③加药装置一套2万元
④改造二台冷却塔进水分配装置4万元
⑤安装、调试区4万元
小计:
165万元
第四章轧钢浊环循环水改造建议
3.1概况
轧钢循环水收集水流入旋流井,重力分离铁渣,经加药剂处理后经提升泵打至化学除油器,靠重力沉降,清水由泵排至冷却塔,再由清水泵排至工艺用水。
流程如下
工艺用水----旋流井----化学除油器------提升泵-----冷却塔-----水池—循环泵------工艺用水
主要设备:
自吸式循环泵4台二用二备
电机功率250KW
供轧钢工艺用水
3.2水质要求:
进水150--200mg/L;出水要求:
<40mg/L
循环水量3600m3/h
3.2.1存在问题
3.2.2设备布置不合格,可以充分利用抽提泵动力,取消处理效果不好的化学除油器,改上新型澄清器——微涡流塔板澄清器,循环水由抽提泵(扬程23~26m)直供澄清器,澄清器仅需0.1MPa压力,即可以工作,抽提泵扬程23-26m,去掉管道阻力,也能满足澄清器进水压力要求,这即提高了水质,减少药剂费30%,又可省去4台循环泵,仅此省电价值几百万元/年,一举三得。
3.3解决办法
3.3.1
浓缩倍数1.6倍,排污率大,药浪费多。
3.3.2
3.3.3用澄清器代替平流池
平流沉淀池是为沉淀悬浮物大于500mg/L这样的高浑浊设计的,而用于系统中SS仅10~20mg/L较好水质不合宜。
一来沉淀效果差,二来药剂耗量大,还由于平流池位置低,无法利用位能,必须用泵升压至冷却塔,很费电能。
而我所专利——微涡流澄清器,则是有强力混合、絮体生成、固液分离三功能于一身,处理低浊水水质好,用药少50%,且可利用位置高度取消一级升压泵,年省电价值百万元。
3.4改后流程
工艺用水-----旋流井提升泵------微涡流澄清器----冷却塔---水池----清水泵----工艺
3.5改造效果及工期:
3.5.1改后效果
省电4000000度/年,价值几百万元/年
出水水质改善,加药费用降低50%,可解决结水垢问题,年省药剂30万以上。
3.5.2改造工期
工期30天,改造不停产。
3.6改造投资估算
①出力2400m3/n微涡流塔板澄清器2台投资约250万元
②引一路水管至二冷水冷却塔(也可利用一部分原有管道)5万元
③加药装置一套2万元
④改造二台冷却塔进水分配装置4万元
⑤安装、调试区4万元
小计:
265万元
第五章结论
5.1本项目是一项节能降耗,提高水质,保证炼钢设备安全运行的方案。
年省电价480余万元,年省药费100万元以上,相加580万元/年,而三项投资合计:
炼钢浊环水项目165万元
转炉除尘浊环水项目25万元
轧钢连浊环水项目315万元
总设计费合计:
505万元
投资不足一年可以回收,效益可观。
三个项目即可一次实施,也可分项进行,机动灵活,供用户选择。
5.2三项改造有分析、有实例,在化肥行业,利用微涡流塔板澄清器企业百家以上,均采用向冷却塔直流供水方式,改造冷却塔由带压进水改为无压进水,不影响冷却及生产。
我所改过百台以上全部成功,邯郸钢铁集团原化肥厂一台出力2000m3/n污水澄清器,即为我所供。
节能项目技术有保证,还可同生产同步,改造保留原系统,安全可靠无风险。
以上建议,供领导选择希望我所的技术能为贵企业。
2.2微涡流塔板澄清器简介
水中杂质去除澄清设备,如脉冲式、水力式、机械式等,一般是按常规设计。
我所经几年深入研究,根据悬浮物物理特性,打破常规设计,推出了一种集混合、絮凝、分离为一身的新型高速澄清器,定名为——微涡流塔板澄清器。
高效塔板的机理:
在凝聚反应过程中,凝聚效果的好坏不仅与原水的性质和加入的凝聚剂有关,而且要使凝聚剂投入水中后分散均匀,脱稳好,时间短,这就是凝聚过程中的水力学问题。
水中微粒凝聚成较大颗粒的絮凝体,除静电作用外,尚靠分子间的吸收力作用。
而分子间的引力与分子间距离的7次方成反比,所以只有在它们非常靠近的情况下才能显示这种引力作用。
因此必须创造一个使微粒互相接近、碰撞的机会,这是凝聚过程中非常重要的条件。
一般来说,当其他条件一定的情况下,凝聚反应的速度是微粒接触次数的函数。
接触次数可用下式表式:
N=n1·n2·—G(D1+D2)3
式中:
N——单位体积、单位时间内颗粒接触的次数,mm-3·S-1
n1,n2——两种直径为D1及D2的颗粒数目。
D——颗粒直径mm。
G——速度梯度,S-1。
从式中可以看出,接触次数与颗粒数目和速度梯度成正比,且与颗粒大小的3次方成正比。
颗粒直径取决于原水及凝聚剂的性质,n1,n2取决于原水中颗粒浓度及加入的药剂量,而速度梯度则由水力条件来决定。
通过加大药剂量来提高N是不经济的,最可行,最经济的方法就是来调控G值,即速度梯度,创造一个有利的水力条件,促使颗粒接触碰撞,以达到高效的目的。
微涡流塔板就是运用水的动力来促使水流形成无数多个小涡旋流,它好比在水中设置了无数个微型搅拌,使水流中的颗粒受到旋涡流的作用而作垂直水流方向的运动,微粒的这种运动增大碰撞机遇,它达到了混合均匀,脱稳好,时间短的混凝效果。
水处理净化证明:
想除去微小的杂质,仅靠沉淀不行,必须用絮凝药剂在特定的设备内进行反应才有效果。
一是先经强烈的水药剂混合,二是药剂反应产生微小絮体,在由慢到快,由弱到强的力度作用下成长为大絮体,这种絮体有极强的吸附功能,将无数小颗粒杂质吸附成大颗粒杂质,在经固液分离,达到净化水质除去杂质的效果,我所研制的新型澄清器就具备以上功能。
1、强力混合药功能
加药量仅占水量的百万分之几,而要求充分水药混合,时间仅给1-2分钟,混合不好,会使水中浊度增加50%以上,可见混合之重要。
混合速度梯度与混合时间的乘积,构成一个设计混合设备的无量纲综合参数,良好混合是成功的重要一环。
本设备采取水泵混合及澄清器混合相结合的方式。
2、絮凝和混凝功能
药剂进入澄清器内置的第一及第二反应室。
室内置多层反应塔板。
借助塔板产生的“微涡流”动力,药剂在多层塔板组成的反应室内逐步长大成大絮体,吸附去水中杂质。
这种微涡流产生的动力,极利于絮体成长而不会搅碎已长大的絮体,资料证明,大絮体如再被搅碎,其下降力下降了6%。
良好的絮体形成是净化水中杂质的保证。
而良好絮体的长大,又得益于“微涡流”技术的采用。
一来处理水质好,二来药剂消耗低,三来反应时间短,仅是常规澄清器1/3左右,这就缩小了反应室容积,减少了设备造价。
为了减少药剂费用,提高处理效果,设备还采用了沉淀活性泥渣重复利用技术,此技术采用使药剂费用下降了30%以上。
3、固液分离
内置固液高速分离装置,斜管分离。
斜管分离技术成熟先进,技术关键是利用斜管隔离作用,人为缩短杂质沉淀距离,从而达到缩短时间进行固液分离的目的。
从斜管下滑入水中大颗粒,还有吸附除杂功能,除去池下部的杂质。
良好的固液分离装置是合格水质的保证。
4、设备基本结构及示意图
新型澄清器示意图:
5、设备布置
综上可见:
新型澄清器集所有净化技术为一体,来源于实践。
又不拘泥于实践,有重大改进。
所以本设备具有投资省、占地小、出水水质好、药剂耗量小等特点。
西安晨创水处理技术有限公司
2012年4月24日
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