淺議鋼鐵企業(yè)水系統實(shí)現節能減排的技術(shù)措施

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

節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)節中真正實(shí)現一水多用、串接用水和節約用水，實(shí)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(diǎn)。本文對目前鋼鐵企業(yè)內部常規的用水方式加以分析，提出了一些建議，可作為實(shí)際生產(chǎn)和工程的參考。

1 目前鋼鐵企業(yè)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(zhì)、用水制度、水力平衡等。按用水水質(zhì)來(lái)分，鋼鐵企業(yè)內主要有工業(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用水制度和間斷用水制度?，F就以下幾個(gè)問(wèn)題對目前鋼鐵企業(yè)內部常規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(guò)高的問(wèn)題

1.1.1 情況分析

在工程設計階段，一般由冶金專(zhuān)業(yè)設備供貨商提出的設備冷卻水水質(zhì)要求，常見(jiàn)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(guò)常規處理手段都較易實(shí)現。然而碳酸鹽硬度(CaCO3)、總含鹽量等一些水質(zhì)指標的要求過(guò)高(要求供水碳酸鹽硬度、總含鹽量低)，造成循環(huán)水系統的設計濃縮倍數較低，補水量大，噸鋼工業(yè)新水耗量也大。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，循環(huán)水處理設施一般由能源部或動(dòng)力廠(chǎng)管理，主工藝單元由相關(guān)生產(chǎn)廠(chǎng)管理。能源部、動(dòng)力廠(chǎng)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)參數的問(wèn)題發(fā)生矛盾。能源部、動(dòng)力廠(chǎng)以設備或配管的腐蝕和結垢程度來(lái)作為水質(zhì)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(zhì)要求作為考核指標。

1.1.2 建議

根據生產(chǎn)實(shí)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(cháng)設備和配管的使用壽命，而這些*可以通過(guò)投加水質(zhì)穩定藥劑實(shí)現。如果直接提高設備用水的含鹽量指標，會(huì )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(huì )節能減排的趨勢。

因此，建議在確定工藝用水水質(zhì)要求時(shí)，應根據設備和配管的材質(zhì)、循環(huán)水水質(zhì)、用水制度，結合投加水質(zhì)穩定藥劑因素，與專(zhuān)業(yè)藥劑水處理廠(chǎng)家共同確定優(yōu)化水處理加藥方案，以確保用戶(hù)的要求，對于一些諸如含鹽量、硬度等指標的量化參照值進(jìn)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(huán)水系統的補充水

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)冷卻水系統回水經(jīng)加藥、混凝、沉淀、過(guò)濾處理后冷卻，不斷循環(huán)使用。冷卻水通過(guò)沉淀池構筑物、冷卻塔時(shí)不斷蒸發(fā)，循環(huán)水中的鹽類(lèi)不斷被濃縮，含鹽量不斷增加。目前，以回用水作為濁循環(huán)水系統的補充水是普遍的串接用水方式。

實(shí)際上，一般的回用水是由工業(yè)污水經(jīng)過(guò)常規水處理工藝(如混凝、沉淀、除油、過(guò)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(méi)有降低。因此，以回用水作為濁循環(huán)水系統的補充水，雖然彌補了濁循環(huán)水系統因蒸發(fā)、風(fēng)吹、排污、漏損等過(guò)程中損失的水量，但是會(huì )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(shí)也增加了水質(zhì)穩定藥劑的費用，因此，以回用水作為濁循環(huán)水系統補充水，并不能實(shí)現真正的節能減排。

1.2.2 建議

按照節水環(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?xún)粞h(huán)水強制排污水作為濁循環(huán)水系統的補充水；但當凈循環(huán)強制排污水量不能滿(mǎn)足濁循環(huán)補充水量要求時(shí)，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(hù)，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。各循環(huán)冷卻水系統不僅系統復雜、用戶(hù)多、水量大，而且用戶(hù)分散，用戶(hù)位置的高低和用水量的大小也往往不同。在循環(huán)水系統調試和正式生產(chǎn)運行過(guò)程中，同一循環(huán)水系統內各用戶(hù)之間水量不平衡、水壓不匹配的現象時(shí)有發(fā)生。

發(fā)生上述問(wèn)題的原因是，循環(huán)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(hù)設置在了一個(gè)循環(huán)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(wǎng)水力計算的不合理，管徑選取不當，使同一循環(huán)水系統內的不同用戶(hù)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(hù)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(xiàn)和工作點(diǎn)不斷變動(dòng)，導致循環(huán)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(huán)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(hù)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(hù)供水壓力高、相對流量大，距離水泵遠或者位置較高的用戶(hù)供水壓力低相對流量小，而工藝設備用戶(hù)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)系統的水力不平衡，造成了有的工藝設備用水點(diǎn)的用水量和供水壓力要求始終偏小得不到滿(mǎn)足，通常采取以下措施來(lái)應對：①局部用戶(hù)前增設新的加壓泵場(chǎng)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(hù)的用水，如果是增設水池，勢必增加額外動(dòng)能，同時(shí)也增加了土建的投資；②在整個(gè)循環(huán)水系統中增加總循環(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(méi)有真正解決問(wèn)題。有的工藝設備用水點(diǎn)剩余水頭過(guò)多，在大量泄水或處于超壓狀態(tài)，只能在管網(wǎng)上增設減壓節流措施。這些問(wèn)題造成了循環(huán)水系統內部的混亂，影響生產(chǎn)、浪費水資源和能源，并給日常的維護工作帶來(lái)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(wù)就是：①要求通過(guò)合理的系統劃分與歸并，使工程內工業(yè)循環(huán)冷卻水系統數量小化，以節約一次性工程造價(jià)和投資；②通過(guò)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(guò)大或過(guò)??；③采取適當的水量、水壓調節措施，使同一循環(huán)水系統中的不同的用戶(hù)盡量少受距離水源遠近或用戶(hù)位置高低等外界因素的影響，系統內各用戶(hù)相互之間的影響也小化；④通過(guò)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(chǎn)的慣例。通過(guò)上述工作，使循環(huán)水系統內部各用戶(hù)用水量和供水水壓的要求均能得到滿(mǎn)足，且要符合節能、節水的要求。

（2）加強管網(wǎng)的水力平衡調試工作

所謂管網(wǎng)水力平衡調試工作，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(mén)配件等均已經(jīng)安裝完畢、所有用戶(hù)點(diǎn)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(huán)水管路的實(shí)際工況點(diǎn)(包括流量、壓力)，按接近原設計要求的狀態(tài)運行，使循環(huán)水系統內部各用戶(hù)用水量和供水水壓的要求均能得到滿(mǎn)足。

2關(guān)于節能減排的一些技術(shù)措施的建議

2.1關(guān)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(jìn)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(guò)濾器后排放；④增設專(zhuān)門(mén)的廢水處理裝置(如過(guò)濾裝置)對反滲透濃水進(jìn)行處理等。

2.2關(guān)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(mǎn)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(guò)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)水系統節能減排節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(shí)又是鋼鐵企業(yè)在其發(fā)展過(guò)程中作為保護環(huán)境和防治污染不可推卸的責任與義務(wù)。而節能減排工作是一項復雜的系統工程，需要在整個(gè)工廠(chǎng)的建設、生產(chǎn)過(guò)程中統籌考慮，需要進(jìn)行詳細的理論分析和實(shí)際檢驗。

英國GREENPRIMA公司提供的PROCON8000水質(zhì)硬度分析儀是一款結構緊湊、易于操作且準確度*的水質(zhì)分析儀器，用于對水質(zhì)殘留硬度的自動(dòng)在線(xiàn)檢測及水軟化過(guò)程的質(zhì)量控制。通過(guò)消光法提供準確的測量值讀數，多種功能保證了實(shí)時(shí)操作的可靠性；低維護和低試劑消耗，可長(cháng)時(shí)間連續運行，特別適合用于循環(huán)冷卻水、鍋爐用水等軟化水水質(zhì)硬度的檢測和控制。