熱軋節(jié)水技術(shù)措施的實施淺析

周紅燕

摘 要：節(jié)能減排是國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標之一。鋼鐵工業(yè)作為重點能耗產(chǎn)業(yè)之一，是節(jié)能減排的重點，而熱軋廠作為能耗占15%左右的重要部分，是節(jié)能減排中的關(guān)鍵?！碍h(huán)境經(jīng)營戰(zhàn)略”的發(fā)展離不開“開源節(jié)流”，節(jié)約工業(yè)新水用量，減少工業(yè)污水的排放量，降低環(huán)境負荷，實現(xiàn)有償經(jīng)營是國家的戰(zhàn)略方向，也是鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)追求的目標。簡要分析了目前鋼鐵企業(yè)熱軋廠內(nèi)部常規(guī)的節(jié)水方式，并闡述了熱軋廠已經(jīng)采取的技術(shù)措施，以期為實際生產(chǎn)和今后工程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：節(jié)能減排；環(huán)境經(jīng)營；節(jié)水方式；熱軋廠

中圖分類號：TQ085 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.144

節(jié)能減排是整個國家的戰(zhàn)略發(fā)展目標之一，而鋼鐵工業(yè)作為重點能耗產(chǎn)業(yè)之一，是落實節(jié)能減排工作的重點。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)的工作目標。

節(jié)能減排不僅要注重對工業(yè)污水的處理和回用，更重要的是采取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)用水與排水之間的平衡。因此，用水方式應(yīng)是水系統(tǒng)節(jié)能減排工作的研究重點。本文簡要分析了熱軋廠內(nèi)部常規(guī)的用水節(jié)水方式，并提出了一些可行性建議，以期為實際生產(chǎn)和工程施工提供參考。

1 所有污廢水都是水資源

要想實現(xiàn)鋼鐵企業(yè)工業(yè)水系統(tǒng)的節(jié)能減排，就必須要認識到“所有污廢水都是水資源”。在生產(chǎn)過程中，所有的污水和廢水都是水資源，都是可以回收利用的，有些可以直接利用在另一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，而有些則需要經(jīng)過適當?shù)奶幚砗笤偌右岳?。在生產(chǎn)過程中，只有不合適的用戶，沒有不合適的水資源。在節(jié)能減排工作中，首先要研究用水方式，為這些所謂的“污廢水資源”尋找合適的用戶。根據(jù)節(jié)能減排的要求，熱軋廠梳理了所有的外排水，安排專門的責任人跟蹤并逐步整改、回收、利用它們。

2 水量平衡是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要方式

對于鋼鐵企業(yè)的水系統(tǒng)，應(yīng)該在滿足生產(chǎn)要求的前提下實現(xiàn)用水與排水之間的平衡。平衡的用水方式既不會有多余的工業(yè)污廢水被排放，又可以盡量減少新水的需求量。在理論上，工業(yè)新水只用于補充因蒸發(fā)、飄散、排污和漏損等造成的循環(huán)水系統(tǒng)的水量損失，是一種完全理想的狀態(tài)。雖然在實際應(yīng)用過程中可能難以實現(xiàn)，但是，應(yīng)當采取各種技術(shù)措施使其盡量接近理論值。因此，熱軋廠成立了水耗小組分析水量平衡方面的內(nèi)容，并根據(jù)以往的用水量估算噸鋼在軋線的蒸發(fā)量，從而建立初步的水量平衡計算表和公式。

目前，熱軋廠的水量平衡情況（以某產(chǎn)線2013-04為例）如表1所示。

表1 1580產(chǎn)線水量平衡情況

進入系統(tǒng)的水量 系統(tǒng)損失的水量 平衡

情況

工業(yè)水補新水總量 過濾水進入系統(tǒng)量（計量） 加熱爐水封進入系統(tǒng)（估計） 電導(dǎo)

排污

（計量） 串級

排污

（計量） 雨排水（估計） 冷卻

塔蒸發(fā)（理論） 軋鋼蒸發(fā)損失量 其他

漏水

（估計） 含有

廢水

（計量） -2 461.00

A 77 172 21 084 0 3500 11 366 0 0 0

B 2 944 0 10 282 38 631 0 0

C 1 017 19 765 0 10 315 2 000 8 819

計算依據(jù)：1.噸鋼蒸發(fā)按0.15 t/t；2.B/C系統(tǒng)冷卻塔溫差按照△t=2；3.A系統(tǒng)冷卻塔溫差按照△t=3

3 常規(guī)用水方式的分析和建議

用水方式包括確定用水水量、用水水質(zhì)、用水制度和水力平衡等。按照用水水質(zhì)，鋼鐵企業(yè)內(nèi)主要有工業(yè)新水、純水、凈循環(huán)水、純水循環(huán)水、濁循環(huán)水和串級水等；按照用水制度，可分為連續(xù)用水制度和間斷用水制度。下面，針對這幾個問題分析和探討了熱軋廠內(nèi)部的常規(guī)用水方式。

3.1 工藝設(shè)備循環(huán)水用水的水質(zhì)要求

3.1.1 情況分析

在工程設(shè)計階段，一般是由冶金專業(yè)設(shè)備供貨商對設(shè)備冷卻水的水質(zhì)提出要求。如果碳酸鹽硬度（CaCO3）、總含鹽量等水質(zhì)指標的要求過高（要求供水碳酸鹽硬度、總含鹽量低），就會降低循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計濃縮倍數(shù)，使補水量增大，噸鋼工業(yè)新水耗量增大。特別是產(chǎn)線汽化冷卻純水系統(tǒng)，對水質(zhì)的要求特別高。以除氧器出水pH值為例，2007年投產(chǎn)初期指定的指標為：標準值為8.5～9.5，期望值為9.0～9.5.但是，在實際運行過程中，受啟停加熱爐和保養(yǎng)的影響，出水pH值一直在10左右，而對應(yīng)的加熱爐內(nèi)爐水的pH值要求為9～11，基本滿足要求。如果嚴格遵守指標要求，就需要排水，會浪費大量的純水。

3.1.2 建議

鑒于此，應(yīng)該根據(jù)實際生產(chǎn)情況和汽包打開情況適當調(diào)整，而且水處理加藥的目的是改善水質(zhì)。制定水質(zhì)指標主要是為了保護設(shè)備，減緩腐蝕或結(jié)垢，延長設(shè)備和配管的使用壽命，但這些需要與其他設(shè)備配套使用。如果直接提高設(shè)備的用水指標，會增加水處理投資費用，而且工業(yè)新水補水量也會上升，不符合當前社會節(jié)能減排的發(fā)展要求。因此，建議在確定工藝用水水質(zhì)的情況下，根據(jù)設(shè)備和配管的材質(zhì)、循環(huán)水水質(zhì)、用水制度，再結(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，以滿足用戶的要求。在調(diào)整一些諸如pH值等指標的量化參照值時，要放寬具體的數(shù)值要求，提高一些設(shè)備包括中間配管所能承受的腐蝕和結(jié)垢的允許值。

根據(jù)實際生產(chǎn)情況調(diào)整循環(huán)冷卻水含鹽量指標值，可以直接提高循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，大幅度降低循環(huán)水系統(tǒng)強制排污水量和新水補充水量。這對于水系統(tǒng)節(jié)能減排工作的落實有重要的意義。

3.2 加大串級水的使用量

3.2.1 情況分析

熱軋廠濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常被用于軋輥、輥道、除鱗和帶鋼層流冷卻等單元中。濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)回水經(jīng)沉淀、加藥、過濾處理后冷卻，不斷循環(huán)使用。而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，將回用水作為濁循環(huán)水系統(tǒng)的補充水是普遍的串接用水方式。

實際上，熱軋廠除了將清循環(huán)系統(tǒng)直排水作為濁循環(huán)水系統(tǒng)的補充水外，設(shè)計中沒有其他的串級利用方式。這樣做，清循環(huán)系統(tǒng)中需要大量補水，濃縮倍數(shù)一直處于1.5左右的低水平運行，而且還需要不斷投入加大量的藥劑來穩(wěn)定水質(zhì)。

3.2.2 建議

遵循“節(jié)水環(huán)保，工業(yè)用水串接”的使用原則，將濁循環(huán)系統(tǒng)的補充水由工業(yè)水改為寶鋼串級水，同時，減少清循環(huán)系統(tǒng)的直排用量，比如產(chǎn)線的軋制油冷卻用水，減少清循環(huán)系統(tǒng)的水量損失，降低系統(tǒng)成本，以達到節(jié)能減排的目的。

3.3 查跑、冒、滴、漏的重要性

3.3.1 情況分析

由相關(guān)分析可知，目前，熱軋清循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能潛力巨大，它是熱軋節(jié)水的重點系統(tǒng)之一，而系統(tǒng)中的“跑、冒、滴、漏”等問題則會直接影響節(jié)能減排的效果。

按照理論內(nèi)容，清循環(huán)作為一個半密閉循環(huán)系統(tǒng)，除了蒸發(fā)、濃縮排污、過濾器反洗和風吹飄散損失外，系統(tǒng)中沒有其他較大的損失量。按照系統(tǒng)循環(huán)量和溫差理論值計算，得出系統(tǒng)日補水量為2 500 m3左右。但是，系統(tǒng)實際日補水量（同樣以2013-04為例）如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)實際日補水量

從圖1中可以看出，平均補水量在3 800 m3左右，與理論值有較大的差距，差距部分為非正常消耗的“跑、冒、滴、漏”等。由此可知，這部分水量非?？捎^，必須要引起工作人員的高度重視。

3.3.2 建議

從水系統(tǒng)節(jié)能減排的角度考慮，鑒于現(xiàn)場的實際情況（儀表冷卻用水對水質(zhì)要求較高、單個用水點用量小且分散，回收不經(jīng)濟，必須要直排外），可以考慮回收較大的用水點；對一些對水質(zhì)沒有特別要求的用戶，可以考慮降低水質(zhì)要求，減少用量。同時，在工作過程中，要加大對“跑、冒、滴、漏”問題的檢查和自查力度，從而為節(jié)能減排工作貢獻一份力量。

4 熱軋節(jié)能減排的技術(shù)措施

4.1 建立各產(chǎn)線的水量平衡公式

隨著社會的進步，節(jié)能減排方面的壓力越來越大，管理也越來越細致。因此，熱軋廠專門成立了水耗小組，定時分析和匯報水量平衡情況，一旦發(fā)現(xiàn)不平衡的系統(tǒng)，則要及時查找原因。

4.2 控制不影響系統(tǒng)安全的指標

針對汽化冷卻純水系統(tǒng)水質(zhì)要求過高的問題，與能環(huán)部和

藥劑供應(yīng)廠商等專業(yè)部門協(xié)商后，將除氧器出水pH值達到10作為監(jiān)視指標，不對系統(tǒng)水進行置換處理，盡量減少純水的排放量。另外，汽化冷卻系統(tǒng)聯(lián)氨的控制指標由20～100 ppb調(diào)整為控制20 ppb下限，不控制上限。

4.3 加大串級水的使用量

加熱爐水封槽用水主要是對加熱爐活動梁柱進行水封，避免高溫氣體混合物從爐底泄漏出來，而且對水質(zhì)的要求也不高，使用完成后水溫會升高，而且還會夾帶大量的氧化鐵皮。為了節(jié)約工業(yè)水的用量，熱軋廠已經(jīng)將原來加熱爐水封槽用水由原來的工業(yè)水改為濁循環(huán)系統(tǒng)水。

由于有蒸汽產(chǎn)生，汽化冷卻系統(tǒng)中的雜質(zhì)不斷濃縮。為了保證系統(tǒng)水質(zhì)，必須要對系統(tǒng)進行必要的表面排污處理。因為排污水的水溫比較高，當pH值達到11左右時，離子濃度比較高，原設(shè)計將這部分水直接回收到濁循環(huán)系統(tǒng)，但是，與藥劑廠商討論，并多次試驗發(fā)現(xiàn)，這部分水完全滿足清循環(huán)系統(tǒng)的水質(zhì)要求，所以，熱軋廠將汽化冷卻排污水由原來進入濁循環(huán)系統(tǒng)改為進入清循環(huán)系統(tǒng)，將其作為清循環(huán)系統(tǒng)的補充水使用。

4.4 減少跑、冒、滴、漏的水量損失

通常情況下，清循環(huán)水池作為系統(tǒng)的送水泵池，保有水量要保持在3 000 m3左右。由于清循環(huán)泵池地基不均勻沉降等問題，導(dǎo)致該池出現(xiàn)泄漏。泄漏部分清循環(huán)水直接滲漏進入了地下水，浪費了大量的資源。由于該系統(tǒng)負擔著整條軋線的間接冷卻用水，除年修外，系統(tǒng)無法停運檢修。為了解決這一問題，熱軋廠與設(shè)備部多次協(xié)商，制定了池外開挖，強行帶水補漏的施工方式，并對清循環(huán)水池進行堵漏。實施完成后，基本解決了泵池泄漏的問題，節(jié)約了大量的水資源。

4.5 局部小用戶點水量控制

局部小用戶點的水量控制一直是熱軋廠面對的一個難題，如果回收，由于非常分散，需要敷設(shè)大量的小管道，不經(jīng)濟，而且還會影響冷卻效果。目前，熱軋廠針對不同的用戶采用了不同的措施來控制水量，比如鐵皮坑水泵軸封冷卻水，由于鐵皮坑是整個濁循環(huán)系統(tǒng)的咽喉，水泵不能停運，即使使備用水泵，其也需要隨時處于可立即投運的狀態(tài)。但是經(jīng)過與設(shè)備人員和水泵生產(chǎn)廠家的討論發(fā)現(xiàn)，目前水量還有調(diào)小的余地。經(jīng)過多次試驗，將這部分用水量減少了1/3左右。因為煤氣加壓機備用機能夠遠程開啟冷卻水，所以，可直接關(guān)閉備用機用冷卻水。

針對汽化樓給水泵、純水泵軸封冷卻用水和汽化冷卻系統(tǒng)取樣冷卻器用清循環(huán)水的回收，考慮改造3號加熱爐。為了避免重復(fù)施工，可將這部分水量的回收并入3號加熱爐改造工程中進行。目前，設(shè)計已經(jīng)考慮好，但未完全實施。

5 結(jié)束語

熱軋廠水系統(tǒng)采取了多項措施后，節(jié)省了大量的珍貴水資源，降低了生產(chǎn)成本，減少了噸鋼新水耗量。保護環(huán)境和防治污染是鋼鐵企業(yè)發(fā)展的責任與義務(wù)。節(jié)能減排工作是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不但需要統(tǒng)籌考慮，更需要全產(chǎn)線、各部門的相互配合，在日常生產(chǎn)中找到節(jié)水點，從而開展相關(guān)工作。