鋼鐵廠水系統(tǒng)平衡優(yōu)化實(shí)踐

李 強(qiáng)，劉 杰，郭 朋

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北唐山 063200）

引言

某鋼企二期工程投產(chǎn)后，增加了多個(gè)用水工序。為了滿足用水需求，自建了CCPP 和海水淡化裝置，利用CCPP 發(fā)電乏汽將海水轉(zhuǎn)換為脫鹽水。在生產(chǎn)變化較大的情況下，如何對水系統(tǒng)進(jìn)行平衡優(yōu)化，減少外購水費(fèi)用，是一項(xiàng)亟待解決的問題。

1 水系統(tǒng)調(diào)度平衡現(xiàn)狀

公司水系統(tǒng)包括工業(yè)水/消防水系統(tǒng)、除鹽水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)。工業(yè)水系統(tǒng)水源來自外購水，經(jīng)過原水處理后，供給各用戶使用；除鹽水系統(tǒng)結(jié)合臨海優(yōu)勢，主要通過海水淡化產(chǎn)生。各用戶生產(chǎn)/生活排水經(jīng)過污水處理，一部分作為回用水用于煉鋼燜渣等工序，另一部分通過除鹽水勾兌形成再生水，補(bǔ)充進(jìn)入工業(yè)水管網(wǎng)，水系統(tǒng)流程見圖1。

圖1 水系統(tǒng)平衡流程圖

二期工程投產(chǎn)后，主要有兩個(gè)有待改善的問題：一是除鹽水系統(tǒng)存在一定的余量。系統(tǒng)平衡時(shí)，富余的除鹽水通過管道送至原水廠內(nèi)進(jìn)行處理后送出，大大增加了原水處理成本。二是生產(chǎn)/生活管網(wǎng)排水量增加，排水系統(tǒng)整體運(yùn)行負(fù)荷增大，提高了對管道輸送能力的要求，現(xiàn)有的排水系統(tǒng)無法滿足正常生產(chǎn)需要，同時(shí)考慮環(huán)境因素影響，避免產(chǎn)生環(huán)境污染，需對其進(jìn)行改造。

2 新生產(chǎn)工況下水系統(tǒng)優(yōu)化

通過圖1 可以看出，在整體除鹽水系統(tǒng)富余的大平衡條件下，富余除鹽水進(jìn)入原水處理的量越少，原水處理成本費(fèi)用越低。增加進(jìn)入污水處理進(jìn)行勾兌的除鹽水量，可有效降低進(jìn)入原水處理的除鹽水量，在成本最優(yōu)的角度上優(yōu)化了水系統(tǒng)平衡。思路確定后，對影響平衡優(yōu)化的問題進(jìn)行了改善。

2.1 保證除鹽水產(chǎn)量

進(jìn)入海水淡化裝置的主蒸汽的穩(wěn)定性決定了除鹽水產(chǎn)量的高低，CCPP 機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定與燃燒煤氣的熱值穩(wěn)定是保證除鹽水產(chǎn)量的重要因素。因CCPP 機(jī)組可快速甩負(fù)荷的特點(diǎn)，大多數(shù)鋼鐵企業(yè)將CCPP 機(jī)組作為煤氣平衡的調(diào)節(jié)用戶處理。該大型鋼鐵企業(yè)因其具備特有的燃-電-熱-水聯(lián)產(chǎn)模式，為保證除鹽水等能介高效持續(xù)產(chǎn)出，將CCPP 機(jī)組列為煤氣平衡一級用戶，日常不作為煤氣平衡調(diào)節(jié)用戶，大大提升了CCPP 機(jī)組的穩(wěn)定性。在煤氣系統(tǒng)平衡中，會間斷性向高爐煤氣管網(wǎng)內(nèi)導(dǎo)入轉(zhuǎn)爐煤氣，影響CCPP 發(fā)電機(jī)組熱值的穩(wěn)定性。通過合理控制轉(zhuǎn)爐煤氣柜柜位，高效協(xié)同煉鋼冶煉節(jié)奏，同時(shí)通過增加熱軋混合站轉(zhuǎn)爐煤氣摻燒量等調(diào)節(jié)手段，減少了轉(zhuǎn)爐煤氣導(dǎo)入高氣系統(tǒng)頻率和流量，保證了CCPP 機(jī)組煤氣熱值的穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升了除鹽水產(chǎn)量。

2.2 排水系統(tǒng)改造

改造目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)高效，便于施工，減少道路開挖，節(jié)省投資，充分利用現(xiàn)有的完好管道，實(shí)現(xiàn)二期煉鐵、焦化生產(chǎn)污水及時(shí)排至污水處理站。從二期煉鐵及焦化生產(chǎn)排水至現(xiàn)有污水提升泵坑，管道埋深從3.25 m到6.73 m，在進(jìn)行換管開挖時(shí)勢必影響周圍管道，施工難度較大。為降低施工難度，二期生產(chǎn)排水支管匯入處新建污水提升泵站，泵站帶壓排水管道沿原路由淺埋。為提高泵坑輸送能力，將現(xiàn)有水泵及管道閥門進(jìn)行更換，并新增了潛污泵。另外，一期老化的HDPE 管道換成PE 管道，原泵坑至污水處理站沿線管線排水不暢，采取新敷設(shè)壓力管道淺埋的形式將現(xiàn)有重力排水改為壓力排水，保證二期煉鐵及焦化的生產(chǎn)排水順暢排放。

3 水系統(tǒng)平衡優(yōu)化效果

經(jīng)過上述改善措施后，CCPP 乏汽穩(wěn)定性大大提高，確保了海水淡化機(jī)組高效穩(wěn)定；同時(shí)，管網(wǎng)排水能力明顯提升，污水進(jìn)水和除鹽水勾兌量提升，外購水量下降明顯，平均用水量由2000 m3/h 降至1000 m3/h 以下，見圖2，每年節(jié)省費(fèi)用達(dá)數(shù)百萬元，實(shí)現(xiàn)了水系統(tǒng)的優(yōu)化。

圖2 優(yōu)化后外購新水量下降曲線圖

4 不足和展望

污水處理的污水量得到了顯著提升的同時(shí)，污水的電導(dǎo)率也有一定比例的升高，從而增加了需勾兌的除鹽水量，存在一定的能源浪費(fèi)。需通過加強(qiáng)源頭濃縮倍率管控等手段，降低各排水用戶的排水電導(dǎo)率，進(jìn)一步降低能源成本。