淺議鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能減排的技術措施

鋼鐵工業(yè)作為重點能耗行業(yè)之一，是節(jié)能減排的重點。節(jié)約工業(yè)新水用量，減少工業(yè)污水的排放量，是鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)所追求的目標。

節(jié)能減排不僅要注重對工業(yè)污水的處理和回用，更重要的是要以合理的用水方式在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中真正實現(xiàn)一水多用、串接用水和節(jié)約用水，實現(xiàn)用水和排水之間的平衡。因此，用水方式應是水系統(tǒng)節(jié)能減排研究的重點。本文對目前鋼鐵企業(yè)內(nèi)部常規(guī)的用水方式加以分析，提出了一些建議，可作為實際生產(chǎn)和工程的參考。

1 目前鋼鐵企業(yè)內(nèi)部常規(guī)用水方式的分析及建議

用水方式包括確定用水水量、用水水質(zhì)、用水制度、水力平衡等。按用水水質(zhì)來分，鋼鐵企業(yè)內(nèi)主要有工業(yè)新水、純水或軟化水、凈循環(huán)水、純水或軟化水循環(huán)水、濁循環(huán)水、回用水等幾種水質(zhì)。按用水制度可分為連續(xù)用水制度和間斷用水制度。現(xiàn)就以下幾個問題對目前鋼鐵企業(yè)內(nèi)部常規(guī)用水方式加以分析和探討。

1.1 工藝設備循環(huán)水用水的水質(zhì)要求是否過高的問題

1.1.1 情況分析

在工程設計階段，一般由冶金專業(yè)設備供貨商提出的設備冷卻水水質(zhì)要求，常見的水質(zhì)指標包括碳酸鹽硬度(CaCO3)、pH、懸浮物、懸浮物中大粒徑、總含鹽量、硫酸鹽(SO42-計)、氯化物(Cl-計)、硅酸鹽(SiO2 計)、總鐵、油等。其中，pH、懸浮物、懸浮物中Z大粒徑、總鐵、油等指標通過常規(guī)處理手段都較易實現(xiàn)。然而碳酸鹽硬度(CaCO3)、總含鹽量等一些水質(zhì)指標的要求過高(要求供水碳酸鹽硬度、總含鹽量低)，造成循環(huán)水系統(tǒng)的設計濃縮倍數(shù)較低，補水量大，噸鋼工業(yè)新水耗量也大。

在實際生產(chǎn)過程中，循環(huán)水處理設施一般由能源部或動力廠管理，主工藝單元由相關生產(chǎn)廠管理。能源部、動力廠與煉鐵、煉鋼、連鑄、軋鋼等各主工藝單元之間經(jīng)常因為水質(zhì)參數(shù)的問題發(fā)生矛盾。能源部、動力廠以設備或配管的腐蝕和結垢程度來作為水質(zhì)穩(wěn)定處理的依據(jù)，而主工藝單元通常仍以設備供貨方提出的水質(zhì)要求作為考核指標。

1.1.2 建議

根據(jù)生產(chǎn)實際情況，控制碳酸鹽硬度(CaCO3)、總含鹽量等一些水質(zhì)指標的主要目的是為了保護設備，減緩腐蝕或結垢，延長設備和配管的使用壽命，而這些*可以通過投加水質(zhì)穩(wěn)定藥劑實現(xiàn)。如果直接提高設備用水的含鹽量指標，會造成水處理投資加大，工業(yè)新水補水量上升，不符合當前社會節(jié)能減排的趨勢。

因此，建議在確定工藝用水水質(zhì)要求時，應根據(jù)設備和配管的材質(zhì)、循環(huán)水水質(zhì)、用水制度，結合投加水質(zhì)穩(wěn)定藥劑因素，與專業(yè)藥劑水處理廠家共同確定優(yōu)化水處理加藥方案，以確保用戶的要求，對于一些諸如含鹽量、硬度等指標的量化參照值進行調(diào)整，放寬具體的數(shù)值要求，而增加一些設備包括中間配管所能承受的腐蝕和結垢的允許值。

1.2以回用水作為濁循環(huán)水系統(tǒng)的補充水

1.2.1 情況分析

鋼鐵企業(yè)濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常用于煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋等單元的煤氣清洗、火焰切割、噴霧冷卻、精煉除塵等。濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)回水經(jīng)加藥、混凝、沉淀、過濾處理后冷卻，不斷循環(huán)使用。冷卻水通過沉淀池構筑物、冷卻塔時不斷蒸發(fā)，循環(huán)水中的鹽類不斷被濃縮，含鹽量不斷增加。目前，以回用水作為濁循環(huán)水系統(tǒng)的補充水是普遍的串接用水方式。

實際上，一般的回用水是由工業(yè)污水經(jīng)過常規(guī)水處理工藝(如混凝、沉淀、除油、過濾等)處理后制成的，原工業(yè)污水中的懸浮物、雜質(zhì)、油等均得到了有效的去除，但其含鹽量并沒有降低。因此，以回用水作為濁循環(huán)水系統(tǒng)的補充水，雖然彌補了濁循環(huán)水系統(tǒng)因蒸發(fā)、風吹、排污、漏損等過程中損失的水量，但是會造成濁循環(huán)水含鹽量的不斷上升，加快管道和設備的結垢，同時也增加了水質(zhì)穩(wěn)定藥劑的費用，因此，以回用水作為濁循環(huán)水系統(tǒng)補充水，并不能實現(xiàn)真正的節(jié)能減排。

1.2.2 建議

按照節(jié)水環(huán)保、工業(yè)用水串接使用的原則，由于工業(yè)凈循環(huán)水質(zhì)(主要是含鹽量指標)要優(yōu)于濁循環(huán)水，因此應當優(yōu)先以凈循環(huán)水強制排污水作為濁循環(huán)水系統(tǒng)的補充水；但當凈循環(huán)強制排污水量不能滿足濁循環(huán)補充水量要求時，應當直接采用工業(yè)新水作為濁循環(huán)補充水。

1.3 管網(wǎng)系統(tǒng)水力不平衡對用水方式的影響

1.3.1 情況分析

鋼鐵企業(yè)是用水大戶，煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋、制氧等單元均有工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。各循環(huán)冷卻水系統(tǒng)不僅系統(tǒng)復雜、用戶多、水量大，而且用戶分散，用戶位置的高低和用水量的大小也往往不同。在循環(huán)水系統(tǒng)調(diào)試和正式生產(chǎn)運行過程中，同一循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)各用戶之間水量不平衡、水壓不匹配的現(xiàn)象時有發(fā)生。

發(fā)生上述問題的原因是，循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)部水力不平衡。水力不平衡通常分為四種情況：①由于設計不合理，將用水壓力要求相差懸殊的用戶設置在了一個循環(huán)水系統(tǒng)中，人為的造成了系統(tǒng)內(nèi)部的水力不平衡；②由于管網(wǎng)水力計算的不合理，管徑選取不當，使同一循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)的不同用戶之間的水頭損失相差較大，導致的水力不平衡；③工業(yè)循環(huán)水用戶本身的情況可能是在變化的，用水量的變化致使管道性能曲線和工作點不斷變動，導致循環(huán)水系統(tǒng)的水泵的流量和揚程隨之變化，造成了系統(tǒng)水力不平衡，這種情況對于密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的作用和影響尤為明顯；④同一系統(tǒng)內(nèi)的各用戶本身的局限性所造成的不平衡，如距離水泵近或者位置較低的用戶供水壓力高、相對流量大，距離水泵遠或者位置較高的用戶供水壓力低相對流量小，而工藝設備用戶生產(chǎn)所需要的水量、水壓是有一定要求的，造成了這種不平衡。

由于管網(wǎng)系統(tǒng)的水力不平衡，造成了有的工藝設備用水點的用水量和供水壓力要求始終偏小得不到滿足，通常采取以下措施來應對：①局部用戶前增設新的加壓泵場提高水壓，如果直接從管網(wǎng)抽水則要求是被抽水的循環(huán)水總管管徑足夠大，不影響附近用戶的用水，如果是增設水池，勢必增加額外動能，同時也增加了土建的投資；②在整個循環(huán)水系統(tǒng)中增加總循環(huán)水量和水壓。

但上述用水方式都只是掩蓋水力不平衡并沒有真正解決問題。有的工藝設備用水點剩余水頭過多，在大量泄水或處于超壓狀態(tài)，只能在管網(wǎng)上增設減壓節(jié)流措施。這些問題造成了循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)部的混亂，影響生產(chǎn)、浪費水資源和能源，并給日常的維護工作帶來了麻煩。

1.3.2 建議

（1）加強管網(wǎng)水力平衡設計工作

水力平衡設計的任務就是：①要求通過合理的系統(tǒng)劃分與歸并，使工程內(nèi)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)數(shù)量小化，以節(jié)約一次性工程造價和投資；②通過較為準確的水力計算，合理選擇循環(huán)水管道的管徑,避免循環(huán)水管網(wǎng)阻力過大或過小；③采取適當?shù)乃俊⑺畨赫{(diào)節(jié)措施，使同一循環(huán)水系統(tǒng)中的不同的用戶盡量少受距離水源遠近或用戶位置高低等外界因素的影響，系統(tǒng)內(nèi)各用戶相互之間的影響也小化；④通過水源水泵的合理選型，使供水水源盡可能的具備一定的調(diào)節(jié)能力，符合生產(chǎn)的慣例。通過上述工作，使循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)部各用戶用水量和供水水壓的要求均能得到滿足，且要符合節(jié)能、節(jié)水的要求。

（2）加強管網(wǎng)的水力平衡調(diào)試工作

所謂管網(wǎng)水力平衡調(diào)試工作，就是在所有的循環(huán)水處理設施、循環(huán)水管路、管路上所有的閥門配件等均已經(jīng)安裝完畢、所有用戶點的給回水管道均接通的前提下，運用各種調(diào)節(jié)措施和調(diào)節(jié)手段，使循環(huán)水管路的實際工況點(包括流量、壓力)，按接近原設計要求的狀態(tài)運行，使循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)部各用戶用水量和供水水壓的要求均能得到滿足。

2關于節(jié)能減排的一些技術措施的建議

2.1關于反滲透濃鹽水的應用

目前，對于一級反滲透濃水可采取如下處理方法：①將濃水與其它水或廢水進行混合后排放；②對反滲透濃水蒸發(fā)干燥，將水分回收利用，將固體渣排放收集；③將反滲透濃水回用沖洗多介質(zhì)過濾器后排放；④增設專門的廢水處理裝置(如過濾裝置)對反滲透濃水進行處理等。

2.2關于回用水的應用

回用水在鋼鐵企業(yè)中常用的方式包括濁循環(huán)補充水、澆灑沖洗地坪、沖渣等。在這種情況下，將回用水脫鹽制取生產(chǎn)用純水、軟化水是較佳選擇，將回用水脫鹽制取純水或軟化水，即可滿足生產(chǎn)要求、降低新水的取用量，又可以有效的消耗掉回用水量，并將在反滲透脫鹽過程中產(chǎn)生的反滲透濃鹽水用與燒結、煉鐵、煉鋼等單元的渣處理。

3小結

鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)節(jié)能減排節(jié)省了大量珍貴地表水或地下水資源，降低生產(chǎn)成本，降低噸鋼新水耗量，同時又是鋼鐵企業(yè)在其發(fā)展過程中作為保護環(huán)境和防治污染不可推卸的責任與義務。而節(jié)能減排工作是一項復雜的系統(tǒng)工程，需要在整個工廠的建設、生產(chǎn)過程中統(tǒng)籌考慮，需要進行詳細的理論分析和實際檢驗。

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