连铸浊环废水回用于蒸发冷却器的可行性研究

连铸浊环废水回用于蒸发冷却器的可行性研究

张欢民

山东钢铁集团日照有限公司 276800

摘要：文章首先对蒸发冷却器的优化方向进行了说明，其次介绍了可被用来对连铸浊环废水进行高效处理的方法，最后围绕“将废水用于冷却器是否可行”这一课题展开了讨论，并通过模拟试验的方式，对该设想所具有可行性及适用性进行了验证，供相关人员参考。

关键词：蒸发冷却器；连铸浊环废水；稳定剂

前言：研究表明，连铸浊环废水多为连铸坯、设备直接冷却水，即：在炼钢过程中，二次冷却区所形成污水。此类废水具有温度高、含有大量油脂及氧化铁皮的特点。目前，对连铸浊环废水进行处理的方法较多，主要有化学除油、集成沉淀除油还有稀土磁盘几种，对上述方法加以使用，可有效去除污水所含油脂及氧化铁皮，确保经过处理的废水满足用于冷却器的条件。

1蒸发冷却器说明

随着科技的发展，工业用水在城市用水中的占比不断加大，工业循环水所采用冷却形式以空冷及水冷较为常见，其中，水冷需要对冷却塔进行设置，由于冷却塔内循环水需要长期暴露在空气环境下，极易出现水分快速飘散及蒸发的问题，不仅补水量随之增加，还会给水质造成污染^[1]。空冷虽然有效解决了水耗过大的问题，却存在冷却效率难以提高的不足，对冷却器进行优化势在必行。

结合蒸发冷却器所存在不足、循环水降温所表现出特点可知，要想使废水得到充分利用，关键是要改进冷却器结构，增设V形冷却填料，间接冷却器，金属材质过滤器，不锈钢锥形喷嘴。其中，V形冷却填料能够保证经过冷却器冷却的空气，在通过冷却填料期间和其表面淋水充分接触，使换热时间及换热面积得到显著增加，并通过热湿交换的方式，达到对换热效率进行提高的目的。间接冷却器的作用是在不改变空气降温效果的前提下，对设备尺寸进行减少，有效避免管道出现堵塞问题。金属材质过滤器可被拆分成多个网状过滤模块，各模块规格相同，并在内框中交错布置。事实证明，交错布置能够起到减少滤网空隙的作用，保证过滤效果理想，另外，金属材质的优点主要是便于清洗，可使过滤器寿命得到延长，从而达到增强过滤器经济性的最终目的。不锈钢锥形喷嘴的角度在60°至170°间，其作用是保证在不改变管道尺寸的前提下，使流体流量得到大幅提高，从而将管道出现堵塞问题的概率降至最低。而选择使用不锈钢材质喷嘴的原因，主要是该材质能够避免生锈的情况出现。

2连铸浊环废水的处理方法

2.1化学除油

作为絮凝沉淀法的一种，化学除油的原理如下：通过投入适量油絮凝剂、混凝剂的方式，确保废水所含悬浮物、油类沉淀并得到分离，由此达到净化废水的最终目的。除油器需定期排出污泥，在经过收缩和脱水后，将污泥运往指定区域并统一进行后续处理。

2.2集成沉淀除油

该方法需要用到集成除油装置，强调通过压缩沉淀时间与距离的方式，使产能、效率得到显著提高。相较于常规沉淀方法，该方法的优点主要体现在两个方面，分别是沉淀颗粒占地面积较大、出水质量理想。

2.3稀土磁盘

该设备所取得应用效果通常由废水铁杂质含量决定。具体原理如下：以系统材料所具有高强磁能积为依托，通过聚磁组合的方式，确保废水所含铁磁微粒能够被尽数吸附，再借助磁场作用力冲破微粒重力、流体阻力所带来阻碍，通过定向运动达到对油脂及氧化铁皮进行分离的目的^[2]。隔磁卸渣装置负责卸下设备表面所吸附杂质，将杂质刨入对应螺旋槽并输出。

3将废水用于冷却器的可行性

3.1水质分析

研究表明，将连铸浊环废水用于冷却器，较易出现腐蚀或是污堵管道的问题，鉴于此，有关人员指出应对废水进行加药、旁滤处理，在保证废水能够作为冷却水投入使用的基础上，对其水质指标进行降低。

可行性研究既要对废水的水质进行研究，还要对工况进行研究，根据混合所得循环水的水质，对其所具有适用性加以判断。本次研究共设定两种工况，工况一为100％废水，工况二则使用了三种不同废水，分别是废水、氢钠水和软化水。由专业人员对上述水样进行采样分析，得出以下结论：分析结果表明，工况一及工况二水样的水质均与循环水要求相符，可利用其进行后续的模拟试验。

3.2模拟试验

3.2.1确定试验方法

对连铸浊环废水适用性进行模拟试验，要求有关人员以实验室所给定条件为基础，利用饱和水蒸气对设备进行加热，准确模拟现场水质、流速及流态，同时对冷却器进出口的温度、换热强度等参数进行模拟，由此来评定废水适用性。

3.2.2装置及水质说明

该试验需要用到蒸发冷却器，管路系统，换热器，显示仪表，自控系统。工况一对应系统的试验水质为100％废水。工况二对应系统的试验水质包括废水、氢钠水和软化水三种，三者的比例为5:3:2。

3.2.3稳定剂添加标准

厂房所提供稳定剂添加方案如下：5300添加量为30mg/L至40mg/L；6209添加量为10mg/L；8104添加量为15mg/L至20mg/L^[3]

。有关人员可根据实际补充水量，对实际添加量加以确定。关于循环水所添加稳定剂，同样有对应的范围，其中，总磷添加量以7mg/L至11mg/L为宜，正磷添加量应被控制在4mg/L至7mg/L之间。

在正常工况下，对稳定剂进行添加的数值如下：40mg/L的5300，10mg/L的6209,20mg/L的8104。与此同时，有关人员还应对药剂指标进行控制。试验正式开始后，将添加量增加至正常添加量的5倍，并以规定控制指标为依据，对稳定剂进行补加。

3.2.4模拟工艺参数

为保证模拟试验所得结论具有实际意义，有关人员结合设备、废水特点，将工艺参数确定如下：

表 1 模拟工艺参数

3.2.5模拟试验结果

模拟试验结果表明，在不更改稳定剂类型和添加量的情况下，工况一、工况二水质均能够起到控制不锈钢及紫铜腐蚀的作用，对碳钢材质进行分析可知，工况一具有较工况二更加理想的抗腐蚀性，从抗沉积角度来看，工况二略优于工况一，这表示在合理应用缓蚀阻垢剂的情况下，连铸浊环废水可被用于冷却器。而在实际运行期间，为保证设备经济性以及运行效果，有关人员可采取以下方案：若废水供应充足，应将其作为补充水用于冷却器，如果废水量无法满足运行需求，则需要按照一定比例添加氢钠水和软化水。

结论：近几年，有关部门始终致力于对废水进行循环利用的研究，作为水质相对良好且排放量极大的一类废水，连铸浊环废水自然成为有关人员研究的重点。事实证明，在对废水进行相应处理并对冷却器结构进行调整后，将此类废水用于冷却器的设想可成为现实，这样做能够在不改变冷却器运行效果的前提下，对其经济性进行提升，在废水再利用、社会持续发展等方面具有极为重要的意义，应当引起重视。

参考文献：

[1]谢永生,李汝珍,盛士新,等.无磷水质稳定剂在炼钢连铸浊环系统的应用及检测[J].工业水处理,2019,39(7):2.

[2]胡凯,郭春梅,李勇刚,等.不同运行工况下间接蒸发冷却器换热性能试验研究[J].流体机械,2021,49(8):8.

[3]常健佩,黄翔,安苗苗,等.蒸发冷却冷水机组的原理,性能与适用性分析[J].化工学报,2020,71(S01):9.