Решение для сталелитейных заводов Северной Европы снижает затраты на очистку воды

Транспортировка прокатной окалины с водой для создания непрерывного цикла рециркуляции снижает затраты за счет устранения большого количества ручных операций и обеспечения непрерывной работы на меньшем пространстве, чем традиционные решения. Заводы в Северной Европе, такие как завод Outokumpu в Авесте, Швеция, обращаются к Nordic Water за решениями, основанными на винтовых обезвоживателях, пластинчатых сепараторах и фильтрах Dynasand.

Сегодня строгие экологические нормы требуют от компаний Северной Европы очищать отработанную техническую воду перед сбросом в реки и канализацию. В идеале вся технологическая вода должна рециркулировать в замкнутом контуре; на практике его нужно «обескровить» и лечить.

Окалина крупная, тяжелая и абразивная
При производстве стали при горячем фрезеровании и литье используется вода со скоростью от 100 до 10 000 кубометров в час, в зависимости от масштаба операции. Когда сталь покидает операции литья, при охлаждении и резке водой образуется прокатная окалина (оксиды железа). Размер частиц мельничной окалины составляет от нескольких микрон до размера кулака. Также они тяжелые и абразивные. (Плотность от 4,9 до 5,2 грамма на кубический сантиметр). Традиционно этот крупнозернистый материал собирается в ямах для разгрузки кранами или цепными скребками. Затем в огромных отстойниках отделяются мелочь и нефть. Периодически отмытые батареи песочных фильтров окончательно удаляют микронный материал и остаточное масло.

Однако этот подход имеет несколько недостатков, которые увеличивают общие затраты на очистку воды и, следовательно, стоимость эксплуатации мельницы. Во-первых, операция требует ручного управления и не может быть автоматизирована. Во-вторых, бассейны и ямы требуют много места. В-третьих, затраты на обслуживание высоки. Наконец, при модернизации существующей установки для модернизации очистки воды этот подход требует поиска дополнительных площадей.

Сбор и обработка представляют собой экологические проблемы
Сбор окалины может быть особенно проблематичным для рабочей среды. Еще в начале 1970-х рабочие собирали весы в ведрах, стоящих на рельсах, и перемещали их вручную. В тесноте, шумно и пыльно это было неприятно.

Поскольку требования к сталелитейным предприятиям увеличиваются с целью улучшения условий труда, снижения общих затрат и соблюдения более строгого экологического законодательства, несколько заводов обратились к специалисту по очистке воды Nordic Water. Эта компания, штаб-квартира которой находится в Швеции, предлагает передовые продукты разделения твердых веществ и жидкости, а также готовые решения для промышленных технологических вод и очистки сточных вод.

Новые подходы
Пионерами новых технологий стали Nordic Water (ранее Axel Johnson Engineering) и Metso Minerals (ранее Sala International). Ovako Steel AB, часть группы SKF в Хофорсе, Швеция, обратилась к этим компаниям с просьбой помочь удалить накипь в непрерывном потоке воды. Это устранило необходимость в яме для окалины рядом с основным производственным участком и уменьшило количество пыли, улучшив при этом рабочую среду. Однако накипь и водная суспензия требовали транспортировки.

Насос и отстойник на уровне пола были спроектированы таким образом, чтобы обеспечить транспортировку навозной жижи. Два полупогружных насоса (один резервный) перемещают воду и смесь накипи. Корзина для мусора на входе улавливает накипь и посторонние предметы размером более 2,5-5 сантиметров. Отстойник спроектирован таким образом, чтобы избежать налипания стен; она небольшая, с крутыми наклонными стенами и площадью дна примерно вдвое больше ширины насосной. Чтобы противостоять износу, промышленные резиновые шланги соединяют линию насоса и насос, хотя на прямых участках можно использовать стальные трубы.

В насосной и крыльчатке используется высокохромистая сталь. Несмотря на жесткость шлама, изнашиваемые детали служат более года, даже при тяжелых черновых режимах. В более мелком масштабе изнашиваемые детали могут прослужить более 10 лет.

Определение критического значения правильного насоса
Выбор насоса был решающим, и были определены следующие критерии:
• Жесткий вал и подшипники, выдерживающие удары даже самых тяжелых предметов.
• нечувствительность к изменению расхода
• нечувствительность к воздушной засорении
• Возможность работать всухую
• Возможность удаления отложений из поддона с помощью нижней крыльчатки или возвратных распылительных отверстий.

Для этой задачи компания Nordic Water выбрала полупогружной насос Metso VT. Для осмотра весь насос можно поднять, и он не требует затворной воды.

Самые большие насосы этого типа обрабатывают поток 1500 кубических метров в час (4400 галлонов в минуту) при давлении до 3 бар (45 фунтов на квадратный дюйм). Если длина вала недостаточна для глубины отстойника, можно использовать полностью погружной вариант.

Откачивание окалины от точки падения устраняет необходимость в выемке окалины в зоне фрезерования и открывает возможности для удаления окалины.

Удаление крупной окалины из суспензии
Для обработки шлама представлены три варианта:шнековый обезвоживатель, магнитный сепаратор и циклон. К недостаткам циклона можно отнести снижение производительности из-за износа и то, что он менее устойчив к крупным посторонним предметам. Кроме того, сточные воды требуют дополнительной обработки. Магнитный сепаратор имеет короткое контактное расстояние между магнитом и шкалой, что либо требует больших сепараторов (подходящих только там, где позволяет экономия на масштабе), либо приводит к повышенному износу.

Предпочтительно винтовой обезвоживатель
Предпочтительное решение Nordic Water - это обезвоживатель с большим винтом. По сути, это отстойник, в котором оседает материал, а винтовой конвейер удаляет и обезвоживает осевшую окалину. Несмотря на то, что он используется в течение многих лет для обработки минералов, на сталелитейных заводах он появился сравнительно недавно.

Возможна также непрерывная работа во время технического обслуживания, так как шнек можно поднять для обслуживания при продолжающемся потоке сырья в течение нескольких часов.

Винт удаляет почти 100 процентов материала окалины размером более 100 микрон. Обезвоженная окалина представляет собой высушиваемый капельно материал с влажностью менее 2-8 процентов, в зависимости от гранулометрического состава.

Брызговик улавливает масло и другой плавающий материал, который удаляется нефтесборщиком, поставляемым с обезвоживателем, для удаления плавающих продуктов. Нефть все еще присутствует в сливе, но качество воды достаточное для повторного использования в качестве транспорта. Для охлаждения необходима дополнительная обработка.

Первый винтовой обезвоживатель, а также первые фильтры DynaSand для накипи были установлены на заводе Avesta (сегодня Outokumpu Stainless) в 1980 году. За ним быстро последовали установки на предприятиях Ovako Steel, Fundia, SSAB, а затем и на ряде заводов в Германии. Австрия и Франция.

«Использование системы Nordic Water / Metso позволило сэкономить 35 процентов общих инвестиций в водоочистку», - сказал руководитель проекта Avesta Нильс Альбертссон.

Перекрестно-текущий пластинчатый пакет, установленный в обезвоживателе, увеличивает площадь бассейна, чтобы обеспечить общую отстойную площадь (или эквивалент ямы) до 100 квадратных метров, обеспечивая поток корма около 2000 кубических метров в час (8800 галлонов в минуту) в один блок. Семь установок такого размера работают на заводе Voest Alpine в Линце, Австрия.

Шнековый обезвоживатель обеспечивает концентрацию твердых веществ в диапазоне от 100 до 300 частей на миллион. Это слишком велико для подачи в статические фильтры в традиционных системах очистки сточных вод с приемлемой частотой обратной промывки, но это в пределах возможностей фильтра непрерывного действия Dynasand, производимого Nordic Water.

Непрерывная фильтрация с DynaSand
В фильтре DynaSand загрязненный песок непрерывно удаляется из фильтрующего слоя, промывается и рециркулируется без прерывания процесса фильтрации. Фильтр DynaSand основан на принципе противотока. Обрабатываемая вода поступает через впускной распределитель в нижней части установки и очищается по мере продвижения вверх через песчаный слой перед выпуском через выпускное отверстие фильтрата наверху. Песок, содержащий захваченные примеси, перемещается из конической нижней части агрегата с помощью эрлифтного насоса в пескоочиститель наверху. Очистка песка начинается в самом насосе, в котором частицы грязи отделяются от песчинок за счет турбулентного перемешивания. Загрязненный песок выливается из выпускного отверстия насоса в лабиринт омывателя, в котором он промывается небольшим потоком чистой воды. Примеси выводятся через выпускное отверстие для промывочной воды, а крупинки чистого песка (более тяжелые) задерживаются в песчаном слое. В результате кровать находится в постоянном движении вниз через установку. Таким образом, очистка воды и промывка песка происходят непрерывно, что позволяет фильтру работать без перебоев.

Таким образом, фильтр работает без движущихся частей, без регулируемых клапанов и с низким перепадом давления, менее 0,1 бар (1,5 фунта на кв. Дюйм). Расход воды для ополаскивания составляет от 5 до 7 процентов от потока подачи. Отфильтрованная вода содержит менее 5-10 частей на миллион остаточных твердых частиц и масла, что удовлетворяет большинству требований по переработке или удалению. Для целей полировки фильтр может работать с поддержкой коагулянтов, с более низкой загрузкой или с активированным углем в качестве фильтрующего слоя, который будет производить фильтраты практически любой желаемой чистоты.

Работа на прокатной окалине обеспечивает скорость фильтрации 25 метров в час (10 галлонов в минуту на квадратный фут) через фильтрующий слой. Таким образом, самая большая фильтрующая установка DST 50 с площадью фильтрации 5 квадратных метров (54 квадратных фута) обеспечивает производительность 123 м3 / ч (550 галлонов в минуту). Фильтры Dynasand можно расположить в виде батарей. Шестнадцать фильтров вместе обеспечивают поток 2 000 м3 / ч (8 800 галлонов в минуту), что соответствует производительности шнекового обезвоживателя модели SD 60-200 от Metso Minerals.

Промывочная вода фильтров Dynasand обычно концентрируется в обычном загустителе, работающем с поверхностной нагрузкой около 2 метров в час (0,8 галлона в минуту на квадратный фут). Перелив сгустителя возвращается в питающие насосы фильтра. Нижний продукт выводится через систему шлюзовых клапанов, чтобы обеспечить высокую концентрацию твердых веществ от 45 до 65 процентов. В этом загустителе должны использоваться полимеры, но ни в каких других частях системы насосов, шнековых обезвоживателей или песочных фильтров. Пластинчатые сепараторы успешно использовались для той же цели в некоторых недавних установках.