淺議鋼鐵企業水系統實現節能減排的技術措施

 

鋼鐵工業作為重點能耗行業之一，是節能減排的重點。節約工業新水用量，減少工業污水的排放量，是鋼鐵企業水系統所追求的目標。

 

節能減排不僅要注重對工業污水的處理和回用，更重要的是要以合理的用水方式在生產環節中真正實現一水多用、串接用水和節約用水，實現用水和排水之間的平衡。因此，用水方式應是水系統節能減排研究的重點。本文對目前鋼鐵企業內部常規的用水方式加以分析，提出了一些建議，可作為實際生產和工程的參考。

 

1 目前鋼鐵企業內部常規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、用水制度、水力平衡等。按用水水質來分，鋼鐵企業內主要有工業新水、純水或軟化水、凈循環水、純水或軟化水循環水、濁循環水、回用水等幾種水質。按用水制度可分為連續用水制度和間斷用水制度。現就以下幾個問題對目前鋼鐵企業內部常規用水方式加以分析和探討。

 

1.1 工藝設備循環水用水的水質要求是否過高的問題

 

1.1.1 情況分析

在工程設計階段，一般由冶金專業設備供貨商提出的設備冷卻水水質要求，常見的水質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、油等指標通過常規處理手段都較易實現。然而碳酸鹽硬度(CaCO3)、總含鹽量等一些水質指標的要求過高(要求供水碳酸鹽硬度、總含鹽量低)，造成循環水系統的設計濃縮倍數較低，補水量大，噸鋼工業新水耗量也大。

 

在實際生產過程中，循環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常因為水質參數的問題發生矛盾。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穩定處理的依據，而主工藝單元通常仍以設備供貨方提出的水質要求作為考核指標。

 

1.1.2 建議

根據生產實際情況，控制碳酸鹽硬度(CaCO3)、總含鹽量等一些水質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*可以通過投加水質穩定藥劑實現。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，工業新水補水量上升，不符合當前社會節能減排的趨勢。

 

因此，建議在確定工藝用水水質要求時，應根據設備和配管的材質、循環水水質、用水制度，結合投加水質穩定藥劑因素，與專業藥劑水處理廠家共同確定優化水處理加藥方案，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整，放寬具體的數值要求，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水系統的補充水

 

1.2.1 情況分析

鋼鐵企業濁循環冷卻水系統常用于煉鐵、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。濁循環冷卻水系統回水經加藥、混凝、沉淀、過濾處理后冷卻，不斷循環使用。冷卻水通過沉淀池構筑物、冷卻塔時不斷蒸發，循環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水系統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污水經過常規水處理工藝(如混凝、沉淀、除油、過濾等)處理后制成的，原工業污水中的懸浮物、雜質、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水系統的補充水，雖然彌補了濁循環水系統因蒸發、風吹、排污、漏損等過程中損失的水量，但是會造成濁循環水含鹽量的不斷上升，加快管道和設備的結垢，同時也增加了水質穩定藥劑的費用，因此，以回用水作為濁循環水系統補充水，并不能實現真正的節能減排。

 

1.2.2 建議

按照節水環保、工業用水串接使用的原則，由于工業凈循環水質(主要是含鹽量指標)要優于濁循環水，因此應當優先以凈循環水強制排污水作為濁循環水系統的補充水；但當凈循環強制排污水量不能滿足濁循環補充水量要求時，應當直接采用工業新水作為濁循環補充水。

 

 

1.3 管網系統水力不平衡對用水方式的影響

 

1.3.1 情況分析

鋼鐵企業是用水大戶，煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋、制氧等單元均有工業循環冷卻水系統。各循環冷卻水系統不僅系統復雜、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。在循環水系統調試和正式生產運行過程中，同一循環水系統內各用戶之間水量不平衡、水壓不匹配的現象時有發生。

 

發生上述問題的原因是，循環水系統內部水力不平衡。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水系統中，人為的造成了系統內部的水力不平衡；②由于管網水力計算的不合理，管徑選取不當，使同一循環水系統內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工業循環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，導致循環水系統的水泵的流量和揚程隨之變化，造成了系統水力不平衡，這種情況對于密閉式循環冷卻水系統的作用和影響尤為明顯；④同一系統內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。

 

由于管網系統的水力不平衡，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，如果直接從管網抽水則要求是被抽水的循環水總管管徑足夠大，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在整個循環水系統中增加總循環水量和水壓。

 

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，只能在管網上增設減壓節流措施。這些問題造成了循環水系統內部的混亂，影響生產、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劃分與歸并，使工程內工業循環冷卻水系統數量小化，以節約一次性工程造價和投資；②通過較為準確的水力計算，合理選擇循環水管道的管徑,避免循環水管網阻力過大或過小；③采取適當的水量、水壓調節措施，使同一循環水系統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，系統內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節能力，符合生產的慣例。通過上述工作，使循環水系統內部各用戶用水量和供水水壓的要求均能得到滿足，且要符合節能、節水的要求。

 

（2）加強管網的水力平衡調試工作

所謂管網水力平衡調試工作，就是在所有的循環水處理設施、循環水管路、管路上所有的閥門配件等均已經安裝完畢、所有用戶點的給回水管道均接通的前提下，運用各種調節措施和調節手段，使循環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運行，使循環水系統內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

回用水在鋼鐵企業中常用的方式包括濁循環補充水、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

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

 

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