一种利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统的制作方法

本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统。

背景技术：

焦化废水是指在炼焦生产、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的各类废水。焦化废水的成分非常复杂，组分种类繁多，含有多种污染有毒物质，按照规定,这些焦化废水按要求经过回收处理之后才能排放,否则焦化废水中的污染物若超标排放，将对环境造成严重污染，因此焦化废水的处理日益引起社会各界的广泛关注。

目前常用的焦化废水处理方式有：1、活性炭吸附法；2、Fenton试剂氧化法；3、改进的好氧生物法；4、氧氧化法；5、高能物理技术等。因为焦化废水有毒有害，所以这些处理方法中设备或试剂较为昂贵，技术要求高，设备投资较大，焦化废水的处理成本高。

因此，如何降低焦化废水的处理成本是亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统，以降低焦化废水的处理成本。

本发明公开了如下技术方案：

一种利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统，其特征在于，包括炼钢转炉和焦化废水热解系统；所述焦化废水热解系统包括转炉干法除尘装置、焦化废水输送装置和热解控制装置；

所述转炉干法除尘装置包括蒸发冷却器、煤气冷却器、配水管路和蒸汽管路；所述配水管路和蒸汽管路均与所述蒸发冷却器连通，所述蒸发冷却器的入口与所述炼钢转炉连通，出口与所述煤气冷却器的入口连通；

焦化废水输送装置包括焦化废水储存池和废水输送管路，所述废水输送管路的出水口与所述蒸发冷却器连通，所述废水输送管道的进水口与所述焦化废水储存池连通；

所述蒸发冷却器的入口处设置有第一温度检测器、所述蒸发冷却器的出口处设置有第二温度检测器；所述蒸汽管路上设置有第一切断阀、所述配水管路上设置有第二切断阀、所述废水输送管路上设置有第三切断阀；

所述热解控制装置包括水路切换控制单元，以及与所述水路切换控制单元电连接的第一温度检测器控制单元、第二温度检测器控制单元、第二切断阀和第三切断阀。

优选的,在上述利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统中，所述热解控制装置还包括设置在焦化废水储存池内的液位计和设置在废水输送管路上的进水通断阀。

优选的,在上述利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统中，所述蒸汽管路上设置有第一流量检测器和第一流量调节阀、所述配水管路上设置有第二流量检测器和第二流量调节阀、所述废水输送管路上设置有第三流量检测器和第三流量调节阀；所述热解控制装置还包括第一流量检测器控制单元、第二流量检测器控制单元、第三流量检测器控制单元。

优选的,在上述利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统中，所述转炉干法除尘装置还包括设置在蒸发冷却器和煤气冷却器之间的静电除尘器。

优选的,在上述利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统中，所述转炉干法除尘装置还包括与所述静电除尘器连接的牵引风机，所述热解控制装置还包括牵引风机风量控制单元。

优选的,在上述利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统中，所述煤气冷却器出口处与煤气管道和冷媒水输送管道均连通，所述冷媒水输送管道通向所述焦化废水储存池。

优选的,在上述利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统中，所述蒸发冷却器内设置有雾化喷嘴，所述雾化喷嘴与所述配水管路和废水输送管路均连通。

由以上技术方案可见，现有的炼钢转炉存在以下煤气回收过程：在炼钢过程中在炼钢转炉内产生高温烟气，这些高温烟气被降温冷却后才能进入煤气切换站，然后才能将合格的煤气进行回收。而现有的技术中采用干法除尘系统中的蒸发冷却器对来自转炉中的高温烟气进行冷却时，一般使用的是新水。本发明提供了一种利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统，利用上述炼钢转炉煤气回收过程中已有的干法除尘系统，用焦化废水替代新水作为冷却用水，焦化废水冷却高温烟气的过程也是焦化废水被催化热解的过程，可见，利用本发明提供的转炉干法除尘系统热解焦化废水不需要额外增加设备，大大节约了成本。热解后的焦化废水COD含量≤9000mg/L、氯离子含量≤3000mg/L；悬浮物≤20mg/L；焦化废水热解率(在65℃为气态的碳氢化合物)：≥96％，使得其满足排放标准，同时，转炉煤气氯离子含量：≤80mg/m3，也是符合可回收煤气的标准的。综上所述，本发明提供的一种利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统，能够解决现有焦化废水处理中成本较高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的热解控制装置的结构示意图；

图3为图1中焦化废水储存池的控制结构示意图；

图4为图1中配水系统的结构示意图；

其中：1-炼钢转炉，2-蒸发冷却器，3-煤气冷却器，4-配水管路，5-蒸汽管路，6-焦化废水储存池，7-废水输送管路，8-第一温度检测器，9-第二温度检测器，10-第一切断阀，11-第二切断阀，12-第三切断阀，13-水路切换控制单元，14-第一温度检测器控制单元，15-第二温度检测器控制单元，16-液位计，17-进水通断阀,18-第二流量调节阀，19-第二流量检测器，20-第一流量调节阀，21-第一流量检测器，22-第三流量调节阀，23-第三流量检测器，24-第一流量检测器控制单元，25-第二流量检测器控制单元，26-第三流量检测器控制单元。

具体实施方式

本发明提供了一种利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统，以降低焦化废水的处理成本。

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明中的技术方案，下面将结合本说明实施例中的附图，对本说明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明保护的范围。

请参考图1，该图为本发明实施例提供的一种利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统的结构示意图，如图1所示，包括炼钢转炉1和焦化废水热解系统。焦化废水热解系统包括转炉干法除尘装置、焦化废水输送装置和热解控制装置。转炉干法除尘装置包括蒸发冷却器2、煤气冷却器3，蒸发冷却器2的入口与所述炼钢转炉1连通，所谓干法除尘是指炼钢转炉1中产生的高温烟气进入汽化冷却烟道间接冷却之后，再用蒸发冷却器2直接进行冷却，直接冷却的方式为通过蒸发冷却器2向高温烟气喷入雾化水冷却与初步除灰，蒸发冷却器2的出口与煤气冷却器3的入口连通，冷却后的烟气再进行细灰除尘，合格的煤气经进一步冷却之后进入回收系统，不合格的煤气经放散塔点火放散。图1中的黑色箭头大方向即可代表高温烟气的流动方向。转炉干法除尘装置还包括提供直接冷却的雾化水来源的配水管路4和蒸汽管路5，其中配水管路中通入的是新水，即符合工业用水标准的水。配水管路4和蒸汽管路5均与蒸发冷却器2连通，实际中常常是将新水和蒸汽先在水汽混合通道混合后，再通向蒸发冷却器2中。蒸发冷却器2内设置有雾化喷嘴，雾化喷嘴与所述配水管路和废水输送管路均连通，实现雾化功能。

焦化废水输送装置包括焦化废水储存池6和废水输送管路7，所述废水输送管路7的出水口与所述蒸发冷却器2连通，所述废水输送管道7的进水口与所述焦化废水储存池6连通。焦化废水时来自焦化厂输送来的蒸氨废水，输送到炼钢厂后，先储存在焦化废水储存池6中，再从废水输送通道中进入蒸发冷却器2中，代替新水与蒸汽混合对流动的高温烟气进行冷却，焦化废水冷却高温烟气的过程也是焦化废水被催化热解的过程，可见，利用本发明提供的转炉干法除尘系统热解焦化废水不需要额外增加设备，大大节约了成本。

因为炼钢生产过程中产生热气流的热焓是不确定的，为了使得高温烟气能够降低到设定的温度，也可以说，为了使得焦化废水被热解催化的更加充分，需要对通入焦化废水的速率加以控制。为了实现这个目的，如图1所示，蒸发冷却器2的入口处设置有第一温度检测器8，用于检测进入蒸发冷却器时的烟气的温度。蒸发冷却器的出口处设置有第二温度检测器9，用于检测经过蒸发冷却器后的高温烟气的温度。蒸汽管路上设置有第一切断阀10、所述配水管路上设置有第二切断阀11、所述废水输送管路上设置有第三切断阀12；具体的控制过程如下：

总体上是从使用新水冷却——使用焦化废水冷却——使用新水的过程，即经历两次切换过程。请结合参考图2，图2为本发明实施例提供的热解控制装置的结构示意图。热解控制装置包括水路切换控制单元13，用于控制完成上述两次切换过程。还包括与水路切换控制单元13电连接的第一温度检测器控制单元14、第二温度检测器控制单元15、第二切断阀11和第三切断阀12。

在转炉炼钢的初期，冶炼开始后即打开第一和第二切断阀，采用新水配水模式与蒸汽混合后对高温烟气进行冷却，当第一温度检测器检测到烟气温度降到800-1000℃，水路切换控制单元13接收到来自第一温度检测器8控制器发送的蒸发冷却器2烟气的入口温度后，且冶炼超过三分钟后，发出切换水路的命令，使得第二切断阀11关闭，第三切断阀12开启，采用焦化废水配水模式与蒸汽混合对高温烟气进行冷却。第二温度检测器9检测蒸发冷却器2出口处的烟气温度，达到250-270℃，且使用焦化废水配水模式8分钟后，水路切换控制单元接到来自第二温度检测器9控制器发送的蒸发冷却器2烟气的出口温度，再次发出切换水路的命令，使得第三切断阀12关闭，第二切断阀11开启。可见，本发明提供的利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统，将为炼钢厂节能减排，适应企业的可持续发展提供有力保障，目前该系统已经在在山东钢铁股份有限公司莱芜分公司型钢炼钢厂3#转炉实验，并在1-4#转炉成功投入运行。系统使用西门子S7-400可编程控制器，配以相应的控制调节程序和用户交互可视画面及相应的网络软硬件设施，充分满足炼钢厂对焦化废水热解自动控制的目标。该自动化控制系统采用西门子S7-400可编程控制器构成基础自动化系统，上位机使用4个转炉已存在的主控制室电脑，采用Wincc6.2监控软件作为图形界面，组成计算机化的操作台,实现人机通讯。PLC与工作站之间通过以太网进行信息通讯。本控制系统使用西门子S7-400可编程控制器加IM153远程站，。每个远程站配有I/O导轨插槽、背板、SM-300模板等自动化设备。远程站与PLC主站之间通过OLM、IM153接口模板通过光缆进行通讯，上位机和plc之间通过以太网通讯。共计4套S7-400加4个远程站。为了提高系统可靠性，降低维护风险，远程站采用有源总线模板，实现热插拔功能。上位机采用Dell主流配置，显示器采用PHILIPS 22寸1024X768。共有4套S7-400PLC接入到工业以太网中，网络采用环形拓扑结构，对应的4台上位机位于不同的主控室并通过交换机接入环形网络。上位机采用IP地址，PLC采用MAC地址进行通讯。PLC之间只进行了物理网络连接，没有实现数据交换属于独立系统。1台上位机可以通过建立不同项目通过以太网实现四套控制系统的实时监控。环形网络采用冗余设计，防止断网导致网络瘫痪。

焦化废水喷水控制系统在原系统西门子S7-400可编程控制器上增加IM153远程站。每个远程站配有I/O导轨插槽、背板、SM-300模板等自动化设备。远程站与PLC主站之间通过OLM、IM153接口模板通过光缆进行通讯，上位机和PLC之间通过以太网通讯。炼钢厂有4座转炉，每座转炉现有1套S7-400主PLC,每套S7-400主PLC增加1套IM153远程站，共增加4个独立的远程站。

在上述技术方案的基础上，为了提高焦化废水的热解效率，可以做出进一步改进，请结合参考图3，该图为焦化废水储存池的控制结构示意图。所述热解控制装置还包括设置在焦化废水储存池内的液位计16和设置在废水输送管路上的进水通断阀17。液位计16是用来测量焦化废水储存池的内焦化废水的液位的，液位一般不能低于2m，如果低于2m，则不能保证转炉冶炼过程中，为高温烟气降温所需要热解的焦化废水的量，液位计将液位信息实时发送至热解控制装置进行数据处理，当热解控制装置判断当前液位不高于2m时，向进水通断阀17发出开启命令，及时向废水储存池6内补充焦化废水，保证有足够的焦化废水能够进入废水输送管路7。

在上述两次配水模式的切换中，为了实现无扰动切换，在将新水配水模式切换至废水配水模式时，将当前新水模式下的新水流量，蒸汽流量采集到，然后根据当前的新水流量、蒸汽流量控制废水流量。具体操作中，请参考图4，该图示出了图1中配水系统的结构，如图4所示，蒸汽管路5上设置有第一流量检测器21和第一流量调节阀20、所述配水管路4上设置有第二流量检测器19和第二流量调节阀18、所述废水输送管路7上设置有第三流量检测器23和第三流量调节阀22。请结合参考图2，所述热解控制装置还包括第一流量检测器控制单元24、第二流量检测器控制单元25、第三流量检测器控制单元26。在将新水配水模式切换至废水配水模式时，第二流量检测器19检测到当前新水模式下的新水流量，第一流量检测器21检测到当前蒸汽流量，热解控制装置中的第二温度检测器控制单元获取当前的蒸发冷却器出口处的温度，然后第一流量检测器控制单元24、第二流量检测器控制单元25分别根据当前的新水流量、蒸汽流量结合当前的蒸发冷却器出口处的温度，来计算一直保持当前对高温烟气的冷却速率下的废水流量，然后将此废水流量通过第三流量检测器控制单元26反馈，以此来调节第三流量检测器23和第三流量调节阀22。然后再持续获取实时蒸发冷却器出口处的温度，以此来修正上述第三流量检测器23和第三流量调节阀22的废水水量，所谓修正是指用于控制废水配水量的增加或减少达到使得烟气温度达到目标值250-270℃。从废水配水模式切换回新水配水模式时的无扰动控制过程与此类似，不再赘述。

我们知道，本发明提供的一种利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统，优势在于不用增加新的设备成本，那么对于利用焦化废水冷却后的烟气转换为煤气的合格率也是很重要的，转炉干法除尘装置还包括设置在蒸发冷却器2和煤气冷却器3之间的静电除尘器27，作用是对烟气进行细灰除尘。转炉干法除尘装置还包括与所述静电除尘器连接的牵引风机，热解控制装置还包括牵引风机风量控制单元。牵引风机在转炉炼钢初期开启，能够加快将烟气从转炉中牵引至煤气冷却器的速度，在这种具有牵引风机的情况下，第一温度检测器和第二温度检测器检测的温度目标值不变，但是无论是新水配水模式还是废水配水模式下，消耗的水的流量有所变化，所以可以将牵引风机决定的静电除尘器出口风量也作为无扰动切换的参数，与第二温度检测值、第一流量检测值、第二/第三流量检测值共同修订当前水路的流量。

在本发明提供的利用炼钢转炉热解处理焦化废水的系统，所述煤气冷却器出口处与煤气管道和冷媒水输送管道均连通，所述冷媒水输送管道通向所述焦化废水储存池。所谓冷媒水管道是指经过煤气冷却器冷却后的蒸汽冷凝水、新水冷凝水或焦化废水冷凝水所形成的管道，合格的煤气经过煤气管道收集，上述冷凝水也经过收集后可以实现循环使用，这样使得焦化废水能够实现零排放，有利于实现企业的环保目标。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。