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

 

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(yīng)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(shè)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(shè)計階段，一般由冶金專業(yè)設(shè)備供貨商提出的設(shè)備冷卻水水質(zhì)要求，常見的水質(zhì)指標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(shè)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(shè)施一般由能源部或動力廠管理，主工藝單元由相關(guān)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(shè)備或配管的腐蝕和結(jié)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(shè)備供貨方提出的水質(zhì)要求作為考核指標(biāo)。

 

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(biāo)的主要目的是為了保護(hù)設(shè)備，減緩腐蝕或結(jié)垢，延長設(shè)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(shè)備用水的含鹽量指標(biāo)，會造成水處理投資加大，工業(yè)新水補水量上升，不符合當(dāng)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(yīng)根據(jù)設(shè)備和配管的材質(zhì)、循環(huán)水水質(zhì)、用水制度，結(jié)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(biāo)的量化參照值進(jìn)行調(diào)整，放寬具體的數(shù)值要求，而增加一些設(shè)備包括中間配管所能承受的腐蝕和結(jié)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(gòu)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(fēng)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(shè)備的結(jié)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(biāo))要優(yōu)于濁循環(huán)水，因此應(yīng)當(dāng)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(dāng)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(yīng)當(dāng)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(fù)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(shè)計不合理，將用水壓力要求相差懸殊的用戶設(shè)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(dāng)，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(dǎo)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(dǎo)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(yuǎn)或者位置較高的用戶供水壓力低相對流量小，而工藝設(shè)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(shè)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(yīng)對：①局部用戶前增設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(hù)工作帶來了麻煩。

 

1.3.2 建議

 

（1）加強管網(wǎng)水力平衡設(shè)計工作

水力平衡設(shè)計的任務(wù)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(zhǔn)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??；③采取適當(dāng)?shù)乃?、水壓調(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(yuǎn)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(shè)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(shè)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(guān)于節(jié)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(yīng)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)過濾器后排放；④增設(shè)專門的廢水處理裝置(如過濾裝置)對反滲透濃水進(jìn)行處理等。

 

 

2.2關(guān)于回用水的應(yīng)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(jié)、煉鐵、煉鋼等單元的渣處理。

 

3小結(jié)

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(hù)環(huán)境和防治污染不可推卸的責(zé)任與義務(wù)。而節(jié)能減排工作是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要在整個工廠的建設(shè)、生產(chǎn)過程中統(tǒng)籌考慮，需要進(jìn)行詳細(xì)的理論分析和實際檢驗。

 

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