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浅议钢铁企业水系统实现节能减排的技术措施

戈普仪器(上海)有限公司 发布时间:2021/1/7 10:34:52

 钢铁工业作为重点能耗行业之,是节能减排的重点。节约工业新水用量,减少工业污水的排放量,是钢铁企业水系统所追求的目标。

 

节能减排不仅要注重对工业污水的处理和回用,更重要的是以合理的用水方式在生产环节中真正实现水多用、串接用水和节约用水,实现用水和排水之间的平衡。因此,用水方式应是水系统节能减排研究的重点。本文对目钢铁企业内部常规的用水方式加以分析,提出了些建议,可作为实际生产和工程的参考。

 

1 目钢铁企业内部常规用水方式的分析及建议

用水方式包括确定用水水量、用水水质、用水制度、水力平衡等。按用水水质来分,钢铁企业内主要有工业新水、纯水或软化水、净循环水、纯水或软化水循环水、浊循环水、回用水等几种水质。按用水制度可分为连续用水制度和间断用水制度。现就以下几个问题对目钢铁企业内部常规用水方式加以分析和探讨。

 

1.1 工艺设备循环水用水的水质要求是否过高的问题

 

1.1.1 情况分析

在工程设计阶段,般由冶金业设备供货商提出的设备冷却水水质要求,常见的水质指标包括碳酸盐硬度(CaCO3)pH、悬浮物、悬浮物中大粒径、总含盐量、硫酸盐(SO42-)、氯化物(Cl-)、硅酸盐(SiO2 )、总铁、油等。其中,pH、悬浮物、悬浮物中Z大粒径、总铁、油等指标通过常规处理手段都较易实现。然而碳酸盐硬度(CaCO3)、总含盐量等些水质指标的要求过高(要求供水碳酸盐硬度、总含盐量低),造成循环水系统的设计浓缩倍数较低,补水量大,吨钢工业新水耗量也大。

 

在实际生产过程中,循环水处理设施般由能源部或动力厂管理,主工艺单元由相关生产厂管理。能源部、动力厂与炼铁、炼钢、连铸、轧钢等各主工艺单元之间经常因为水质参数的问题发生矛盾。能源部、动力厂以设备或配管的腐蚀和结垢程度来作为水质稳定处理的依据,而主工艺单元通常仍以设备供货方提出的水质要求作为考核指标。

 

1.1.2 建议

根据生产实际情况,控制碳酸盐硬度(CaCO3)、总含盐量等些水质指标的主要目的是为了保护设备,减缓腐蚀或结垢,延长设备和配管的使用寿命,而这些完全可以通过投加水质稳定药剂实现。如果直接提高设备用水的含盐量指标,会造成水处理投资加大,工业新水补水量上升,不符合当社会节能减排的趋势。

 

因此,建议在确定工艺用水水质要求时,应根据设备和配管的材质、循环水水质、用水制度,结合投加水质稳定药剂因素,与业药剂水处理厂家共同确定优化水处理加药方案,以确保用户的要求,对于些诸如含盐量、硬度等指标的量化参照值进行调整,放宽具体的数值要求,而增加些设备包括中间配管所能承受的腐蚀和结垢的允许值。

 

1.2以回用水作为浊循环水系统的补充水

 

1.2.1 情况分析

钢铁企业浊循环冷却水系统常用于炼铁、炼钢、连铸、热轧等单元的煤气清洗、火焰切割、喷雾冷却、精炼除尘等。浊循环冷却水系统回水经加药、混凝、沉淀、过滤处理后冷却,不断循环使用。冷却水通过沉淀池构筑物、冷却塔时不断蒸发,循环水中的盐类不断被浓缩,含盐量不断增加。目,以回用水作为浊循环水系统的补充水是普遍的串接用水方式。

 

实际上,般的回用水是由工业污水经过常规水处理工艺(如混凝、沉淀、除油、过滤等)处理后制成的,原工业污水中的悬浮物、杂质、油等均得到了有效的去除,但其含盐量并没有降低。因此,以回用水作为浊循环水系统的补充水,虽然弥补了浊循环水系统因蒸发、风吹、排污、漏损等过程中损失的水量,但是会造成浊循环水含盐量的不断上升,加快管道和设备的结垢,同时也增加了水质稳定药剂的费用,因此,以回用水作为浊循环水系统补充水,并不能实现真正的节能减排。

 

1.2.2 建议

按照节水环保、工业用水串接使用的原则,由于工业净循环水质(主要是含盐量指标)要优于浊循环水,因此应当优先以净循环水强制排污水作为浊循环水系统的补充水;但当净循环强制排污水量不能满足浊循环补充水量要求时,应当直接采用工业新水作为浊循环补充水。

 

 

1.3 管网系统水力不平衡对用水方式的影响

 

1.3.1 情况分析

钢铁企业是用水大户,炼铁、炼钢、连铸、热轧、制氧等单元均有工业循环冷却水系统。各循环冷却水系统不仅系统复杂、用户多、水量大,而且用户分散,用户位置的高低和用水量的大小也往往不同。在循环水系统调试和正式生产运行过程中,同循环水系统内各用户之间水量不平衡、水压不匹配的现象时有发生。

 

发生上述问题的原因是,循环水系统内部水力不平衡。水力不平衡通常分为四种情况:①由于设计不合理,将用水压力要求相差悬殊的用户设置在了个循环水系统中,人为的造成了系统内部的水力不平衡;②由于管网水力计算的不合理,管径选取不当,使同循环水系统内的不同用户之间的水头损失相差较大,导致的水力不平衡;③工业循环水用户本身的情况可能是在变化的,用水量的变化致使管道性能曲线和工作点不断变动,导致循环水系统的水泵的流量和扬程随之变化,造成了系统水力不平衡,这种情况对于密闭式循环冷却水系统的作用和影响尤为明显;④同系统内的各用户本身的局限性所造成的不平衡,如距离水泵近或者位置较低的用户供水压力高、相对流量大,距离水泵远或者位置较高的用户供水压力低相对流量小,而工艺设备用户生产所需要的水量、水压是有定要求的,造成了这种不平衡。

 

由于管网系统的水力不平衡,造成了有的工艺设备用水点的用水量和供水压力要求始终偏小得不到满足,通常采取以下措施来应对:①局部用户增设新的加压泵场提高水压,如果直接从管网抽水则要求是被抽水的循环水总管管径足够大,不影响附近用户的用水,如果是增设水池,势必增加额外动能,同时也增加了土建的投资;②在整个循环水系统中增加总循环水量和水压。

 

但上述用水方式都只是掩盖水力不平衡并没有真正解决问题。有的工艺设备用水点剩余水头过多,在大量泄水或处于超压状态,只能在管网上增设减压节流措施。这些问题造成了循环水系统内部的混乱,影响生产、浪费水资源和能源,并给日常的维护工作带来了麻烦。

 

1.3.2 建议

 

1)加强管网水力平衡设计工作

水力平衡设计的任务就是:①要求通过合理的系统划分与归并,使工程内工业循环冷却水系统数量小化,以节约次性工程造价和投资;②通过较为准确的水力计算,合理选择循环水管道的管径,避免循环水管网阻力过大或过小;③采取适当的水量、水压调节措施,使同循环水系统中的不同的用户尽量少受距离水源远近或用户位置高低等外界因素的影响,系统内各用户相互之间的影响也小化;④通过水源水泵的合理选型,使供水水源尽可能的具备定的调节能力,符合生产的惯例。通过上述工作,使循环水系统内部各用户用水量和供水水压的要求均能得到满足,且要符合节能、节水的要求。

 

2)加强管网的水力平衡调试工作

所谓管网水力平衡调试工作,就是在所有的循环水处理设施、循环水管路、管路上所有的阀门配件等均已经安装完毕、所有用户点的给回水管道均接通的提下,运用各种调节措施和调节手段,使循环水管路的实际工况点(包括流量、压力),按接近原设计要求的状态运行,使循环水系统内部各用户用水量和供水水压的要求均能得到满足。

 

 

2关于节能减排的些技术措施的建议

 

2.1关于反渗透浓盐水的应用

目,对于反渗透浓水可采取如下处理方法:①将浓水与其它水或废水进行混合后排放;②对反渗透浓水蒸发干燥,将水分回收利用,将固体渣排放收集;③将反渗透浓水回用冲洗多介质过滤器后排放;④增设门的废水处理装置(如过滤装置)对反渗透浓水进行处理等。

 

 

2.2关于回用水的应用

回用水在钢铁企业中常用的方式包括浊循环补充水、浇洒冲洗地坪、冲渣等。在这种情况下,将回用水脱盐制取生产用纯水、软化水是较佳选择,将回用水脱盐制取纯水或软化水,即可满足生产要求、降低新水的取用量,又可以有效的消耗掉回用水量,并将在反渗透脱盐过程中产生的反渗透浓盐水用与烧结、炼铁、炼钢等单元的渣处理。

 

3小结

钢铁企业水系统节能减排节省了大量珍贵地表水或地下水资源,降低生产成本,降低吨钢新水耗量,同时又是钢铁企业在其发展过程中作为保护环境和防治污染不可推卸的责任与义务。而节能减排工作是项复杂的系统工程,需要在整个工厂的建设、生产过程中统筹考虑,需要进行详细的理论分析和实际检验。

 

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