一種利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統的製作方法

2024-03-31 01:51:05

本發明涉及自動控制技術領域，具體涉及一種利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統。

背景技術：

焦化廢水是指在煉焦生產、煤氣淨化及焦化產品回收過程中產生的各類廢水。焦化廢水的成分非常複雜，組分種類繁多，含有多種汙染有毒物質，按照規定,這些焦化廢水按要求經過回收處理之後才能排放,否則焦化廢水中的汙染物若超標排放，將對環境造成嚴重汙染，因此焦化廢水的處理日益引起社會各界的廣泛關注。

目前常用的焦化廢水處理方式有：1、活性炭吸附法；2、Fenton試劑氧化法；3、改進的好氧生物法；4、氧氧化法；5、高能物理技術等。因為焦化廢水有毒有害，所以這些處理方法中設備或試劑較為昂貴，技術要求高，設備投資較大，焦化廢水的處理成本高。

因此，如何降低焦化廢水的處理成本是亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明提供了一種利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統，以降低焦化廢水的處理成本。

本發明公開了如下技術方案：

一種利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統，其特徵在於，包括煉鋼轉爐和焦化廢水熱解系統；所述焦化廢水熱解系統包括轉爐幹法除塵裝置、焦化廢水輸送裝置和熱解控制裝置；

所述轉爐幹法除塵裝置包括蒸發冷卻器、煤氣冷卻器、配水管路和蒸汽管路；所述配水管路和蒸汽管路均與所述蒸發冷卻器連通，所述蒸發冷卻器的入口與所述煉鋼轉爐連通，出口與所述煤氣冷卻器的入口連通；

焦化廢水輸送裝置包括焦化廢水儲存池和廢水輸送管路，所述廢水輸送管路的出水口與所述蒸發冷卻器連通，所述廢水輸送管道的進水口與所述焦化廢水儲存池連通；

所述蒸發冷卻器的入口處設置有第一溫度檢測器、所述蒸發冷卻器的出口處設置有第二溫度檢測器；所述蒸汽管路上設置有第一切斷閥、所述配水管路上設置有第二切斷閥、所述廢水輸送管路上設置有第三切斷閥；

所述熱解控制裝置包括水路切換控制單元，以及與所述水路切換控制單元電連接的第一溫度檢測器控制單元、第二溫度檢測器控制單元、第二切斷閥和第三切斷閥。

優選的,在上述利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統中，所述熱解控制裝置還包括設置在焦化廢水儲存池內的液位計和設置在廢水輸送管路上的進水通斷閥。

優選的,在上述利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統中，所述蒸汽管路上設置有第一流量檢測器和第一流量調節閥、所述配水管路上設置有第二流量檢測器和第二流量調節閥、所述廢水輸送管路上設置有第三流量檢測器和第三流量調節閥；所述熱解控制裝置還包括第一流量檢測器控制單元、第二流量檢測器控制單元、第三流量檢測器控制單元。

優選的,在上述利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統中，所述轉爐幹法除塵裝置還包括設置在蒸發冷卻器和煤氣冷卻器之間的靜電除塵器。

優選的,在上述利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統中，所述轉爐幹法除塵裝置還包括與所述靜電除塵器連接的牽引風機，所述熱解控制裝置還包括牽引風機風量控制單元。

優選的,在上述利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統中，所述煤氣冷卻器出口處與煤氣管道和冷媒水輸送管道均連通，所述冷媒水輸送管道通向所述焦化廢水儲存池。

優選的,在上述利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統中，所述蒸發冷卻器內設置有霧化噴嘴，所述霧化噴嘴與所述配水管路和廢水輸送管路均連通。

由以上技術方案可見，現有的煉鋼轉爐存在以下煤氣回收過程：在煉鋼過程中在煉鋼轉爐內產生高溫煙氣，這些高溫煙氣被降溫冷卻後才能進入煤氣切換站，然後才能將合格的煤氣進行回收。而現有的技術中採用幹法除塵系統中的蒸發冷卻器對來自轉爐中的高溫煙氣進行冷卻時，一般使用的是新水。本發明提供了一種利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統，利用上述煉鋼轉爐煤氣回收過程中已有的幹法除塵系統，用焦化廢水替代新水作為冷卻用水，焦化廢水冷卻高溫煙氣的過程也是焦化廢水被催化熱解的過程，可見，利用本發明提供的轉爐幹法除塵系統熱解焦化廢水不需要額外增加設備，大大節約了成本。熱解後的焦化廢水COD含量≤9000mg/L、氯離子含量≤3000mg/L；懸浮物≤20mg/L；焦化廢水熱解率(在65℃為氣態的碳氫化合物)：≥96％，使得其滿足排放標準，同時，轉爐煤氣氯離子含量：≤80mg/m3，也是符合可回收煤氣的標準的。綜上所述，本發明提供的一種利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統，能夠解決現有焦化廢水處理中成本較高的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的熱解控制裝置的結構示意圖；

圖3為圖1中焦化廢水儲存池的控制結構示意圖；

圖4為圖1中配水系統的結構示意圖；

其中：1-煉鋼轉爐，2-蒸發冷卻器，3-煤氣冷卻器，4-配水管路，5-蒸汽管路，6-焦化廢水儲存池，7-廢水輸送管路，8-第一溫度檢測器，9-第二溫度檢測器，10-第一切斷閥，11-第二切斷閥，12-第三切斷閥，13-水路切換控制單元，14-第一溫度檢測器控制單元，15-第二溫度檢測器控制單元，16-液位計，17-進水通斷閥,18-第二流量調節閥，19-第二流量檢測器，20-第一流量調節閥，21-第一流量檢測器，22-第三流量調節閥，23-第三流量檢測器，24-第一流量檢測器控制單元，25-第二流量檢測器控制單元，26-第三流量檢測器控制單元。

具體實施方式

本發明提供了一種利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統，以降低焦化廢水的處理成本。

為了使本技術領域的人員更好地理解本說明中的技術方案，下面將結合本說明實施例中的附圖，對本說明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本說明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本說明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本說明保護的範圍。

請參考圖1，該圖為本發明實施例提供的一種利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統的結構示意圖，如圖1所示，包括煉鋼轉爐1和焦化廢水熱解系統。焦化廢水熱解系統包括轉爐幹法除塵裝置、焦化廢水輸送裝置和熱解控制裝置。轉爐幹法除塵裝置包括蒸發冷卻器2、煤氣冷卻器3，蒸發冷卻器2的入口與所述煉鋼轉爐1連通，所謂幹法除塵是指煉鋼轉爐1中產生的高溫煙氣進入汽化冷卻煙道間接冷卻之後，再用蒸發冷卻器2直接進行冷卻，直接冷卻的方式為通過蒸發冷卻器2向高溫煙氣噴入霧化水冷卻與初步除灰，蒸發冷卻器2的出口與煤氣冷卻器3的入口連通，冷卻後的煙氣再進行細灰除塵，合格的煤氣經進一步冷卻之後進入回收系統，不合格的煤氣經放散塔點火放散。圖1中的黑色箭頭大方向即可代表高溫煙氣的流動方向。轉爐幹法除塵裝置還包括提供直接冷卻的霧化水來源的配水管路4和蒸汽管路5，其中配水管路中通入的是新水，即符合工業用水標準的水。配水管路4和蒸汽管路5均與蒸發冷卻器2連通，實際中常常是將新水和蒸汽先在水汽混合通道混合後，再通向蒸發冷卻器2中。蒸發冷卻器2內設置有霧化噴嘴，霧化噴嘴與所述配水管路和廢水輸送管路均連通，實現霧化功能。

焦化廢水輸送裝置包括焦化廢水儲存池6和廢水輸送管路7，所述廢水輸送管路7的出水口與所述蒸發冷卻器2連通，所述廢水輸送管道7的進水口與所述焦化廢水儲存池6連通。焦化廢水時來自焦化廠輸送來的蒸氨廢水，輸送到煉鋼廠後，先儲存在焦化廢水儲存池6中，再從廢水輸送通道中進入蒸發冷卻器2中，代替新水與蒸汽混合對流動的高溫煙氣進行冷卻，焦化廢水冷卻高溫煙氣的過程也是焦化廢水被催化熱解的過程，可見，利用本發明提供的轉爐幹法除塵系統熱解焦化廢水不需要額外增加設備，大大節約了成本。

因為煉鋼生產過程中產生熱氣流的熱焓是不確定的，為了使得高溫煙氣能夠降低到設定的溫度，也可以說，為了使得焦化廢水被熱解催化的更加充分，需要對通入焦化廢水的速率加以控制。為了實現這個目的，如圖1所示，蒸發冷卻器2的入口處設置有第一溫度檢測器8，用於檢測進入蒸發冷卻器時的煙氣的溫度。蒸發冷卻器的出口處設置有第二溫度檢測器9，用於檢測經過蒸發冷卻器後的高溫煙氣的溫度。蒸汽管路上設置有第一切斷閥10、所述配水管路上設置有第二切斷閥11、所述廢水輸送管路上設置有第三切斷閥12；具體的控制過程如下：

總體上是從使用新水冷卻——使用焦化廢水冷卻——使用新水的過程，即經歷兩次切換過程。請結合參考圖2，圖2為本發明實施例提供的熱解控制裝置的結構示意圖。熱解控制裝置包括水路切換控制單元13，用於控制完成上述兩次切換過程。還包括與水路切換控制單元13電連接的第一溫度檢測器控制單元14、第二溫度檢測器控制單元15、第二切斷閥11和第三切斷閥12。

在轉爐煉鋼的初期，冶煉開始後即打開第一和第二切斷閥，採用新水配水模式與蒸汽混合後對高溫煙氣進行冷卻，當第一溫度檢測器檢測到煙氣溫度降到800-1000℃，水路切換控制單元13接收到來自第一溫度檢測器8控制器發送的蒸發冷卻器2煙氣的入口溫度後，且冶煉超過三分鐘後，發出切換水路的命令，使得第二切斷閥11關閉，第三切斷閥12開啟，採用焦化廢水配水模式與蒸汽混合對高溫煙氣進行冷卻。第二溫度檢測器9檢測蒸發冷卻器2出口處的煙氣溫度，達到250-270℃，且使用焦化廢水配水模式8分鐘後，水路切換控制單元接到來自第二溫度檢測器9控制器發送的蒸發冷卻器2煙氣的出口溫度，再次發出切換水路的命令，使得第三切斷閥12關閉，第二切斷閥11開啟。可見，本發明提供的利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統，將為煉鋼廠節能減排，適應企業的可持續發展提供有力保障，目前該系統已經在在山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司型鋼煉鋼廠3#轉爐實驗，並在1-4#轉爐成功投入運行。系統使用西門子S7-400可編程控制器，配以相應的控制調節程序和用戶交互可視畫面及相應的網絡軟硬體設施，充分滿足煉鋼廠對焦化廢水熱解自動控制的目標。該自動化控制系統採用西門子S7-400可編程控制器構成基礎自動化系統，上位機使用4個轉爐已存在的主控制室電腦，採用Wincc6.2監控軟體作為圖形界面，組成計算機化的操作臺,實現人機通訊。PLC與工作站之間通過乙太網進行信息通訊。本控制系統使用西門子S7-400可編程控制器加IM153遠程站，。每個遠程站配有I/O導軌插槽、背板、SM-300模板等自動化設備。遠程站與PLC主站之間通過OLM、IM153接口模板通過光纜進行通訊，上位機和plc之間通過乙太網通訊。共計4套S7-400加4個遠程站。為了提高系統可靠性，降低維護風險，遠程站採用有源總線模板，實現熱插拔功能。上位機採用Dell主流配置，顯示器採用PHILIPS 22寸1024X768。共有4套S7-400PLC接入到工業乙太網中，網絡採用環形拓撲結構，對應的4臺上位機位於不同的主控室並通過交換機接入環形網絡。上位機採用IP位址，PLC採用MAC地址進行通訊。PLC之間只進行了物理網絡連接，沒有實現數據交換屬於獨立系統。1臺上位機可以通過建立不同項目通過乙太網實現四套控制系統的實時監控。環形網絡採用冗餘設計，防止斷網導致網絡癱瘓。

焦化廢水噴水控制系統在原系統西門子S7-400可編程控制器上增加IM153遠程站。每個遠程站配有I/O導軌插槽、背板、SM-300模板等自動化設備。遠程站與PLC主站之間通過OLM、IM153接口模板通過光纜進行通訊，上位機和PLC之間通過乙太網通訊。煉鋼廠有4座轉爐，每座轉爐現有1套S7-400主PLC,每套S7-400主PLC增加1套IM153遠程站，共增加4個獨立的遠程站。

在上述技術方案的基礎上，為了提高焦化廢水的熱解效率，可以做出進一步改進，請結合參考圖3，該圖為焦化廢水儲存池的控制結構示意圖。所述熱解控制裝置還包括設置在焦化廢水儲存池內的液位計16和設置在廢水輸送管路上的進水通斷閥17。液位計16是用來測量焦化廢水儲存池的內焦化廢水的液位的，液位一般不能低於2m，如果低於2m，則不能保證轉爐冶煉過程中，為高溫煙氣降溫所需要熱解的焦化廢水的量，液位計將液位信息實時發送至熱解控制裝置進行數據處理，當熱解控制裝置判斷當前液位不高於2m時，向進水通斷閥17發出開啟命令，及時向廢水儲存池6內補充焦化廢水，保證有足夠的焦化廢水能夠進入廢水輸送管路7。

在上述兩次配水模式的切換中，為了實現無擾動切換，在將新水配水模式切換至廢水配水模式時，將當前新水模式下的新水流量，蒸汽流量採集到，然後根據當前的新水流量、蒸汽流量控制廢水流量。具體操作中，請參考圖4，該圖示出了圖1中配水系統的結構，如圖4所示，蒸汽管路5上設置有第一流量檢測器21和第一流量調節閥20、所述配水管路4上設置有第二流量檢測器19和第二流量調節閥18、所述廢水輸送管路7上設置有第三流量檢測器23和第三流量調節閥22。請結合參考圖2，所述熱解控制裝置還包括第一流量檢測器控制單元24、第二流量檢測器控制單元25、第三流量檢測器控制單元26。在將新水配水模式切換至廢水配水模式時，第二流量檢測器19檢測到當前新水模式下的新水流量，第一流量檢測器21檢測到當前蒸汽流量，熱解控制裝置中的第二溫度檢測器控制單元獲取當前的蒸發冷卻器出口處的溫度，然後第一流量檢測器控制單元24、第二流量檢測器控制單元25分別根據當前的新水流量、蒸汽流量結合當前的蒸發冷卻器出口處的溫度，來計算一直保持當前對高溫煙氣的冷卻速率下的廢水流量，然後將此廢水流量通過第三流量檢測器控制單元26反饋，以此來調節第三流量檢測器23和第三流量調節閥22。然後再持續獲取實時蒸發冷卻器出口處的溫度，以此來修正上述第三流量檢測器23和第三流量調節閥22的廢水水量，所謂修正是指用於控制廢水配水量的增加或減少達到使得煙氣溫度達到目標值250-270℃。從廢水配水模式切換回新水配水模式時的無擾動控制過程與此類似，不再贅述。

我們知道，本發明提供的一種利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統，優勢在於不用增加新的設備成本，那麼對於利用焦化廢水冷卻後的煙氣轉換為煤氣的合格率也是很重要的，轉爐幹法除塵裝置還包括設置在蒸發冷卻器2和煤氣冷卻器3之間的靜電除塵器27，作用是對煙氣進行細灰除塵。轉爐幹法除塵裝置還包括與所述靜電除塵器連接的牽引風機，熱解控制裝置還包括牽引風機風量控制單元。牽引風機在轉爐煉鋼初期開啟，能夠加快將煙氣從轉爐中牽引至煤氣冷卻器的速度，在這種具有牽引風機的情況下，第一溫度檢測器和第二溫度檢測器檢測的溫度目標值不變，但是無論是新水配水模式還是廢水配水模式下，消耗的水的流量有所變化，所以可以將牽引風機決定的靜電除塵器出口風量也作為無擾動切換的參數，與第二溫度檢測值、第一流量檢測值、第二/第三流量檢測值共同修訂當前水路的流量。

在本發明提供的利用煉鋼轉爐熱解處理焦化廢水的系統，所述煤氣冷卻器出口處與煤氣管道和冷媒水輸送管道均連通，所述冷媒水輸送管道通向所述焦化廢水儲存池。所謂冷媒水管道是指經過煤氣冷卻器冷卻後的蒸汽冷凝水、新水冷凝水或焦化廢水冷凝水所形成的管道，合格的煤氣經過煤氣管道收集，上述冷凝水也經過收集後可以實現循環使用，這樣使得焦化廢水能夠實現零排放，有利於實現企業的環保目標。

以上所述僅是本發明的具體實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。