我國鋼鐵行業(yè)節(jié)水技術(shù)發(fā)展趨勢分析

張 楠

（河鋼集團(tuán)唐山鋼鐵有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000）

水資源是促進(jìn)人類安全與發(fā)展不可或缺的資源，水資源和對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重大影響。我國作為缺水國，人均水資源有限，，是世界上水資源最缺失的國家之一。多年來，伴隨著中國工業(yè)的強勁發(fā)展，我國已經(jīng)面臨著水資源枯竭的窘境。給中國的用水帶來了重大挑戰(zhàn)，也為我國節(jié)水技術(shù)的研究與開發(fā)帶來了挑戰(zhàn)。

鋼鐵行業(yè)作為水資源利用大頭，對于水資源的使用不可缺少，同時造成了大量的水資源浪費。伴隨著我國“節(jié)能環(huán)?！崩砟畹奶岢雠c實踐，鋼鐵行業(yè)節(jié)水技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新已成燃眉之急，近年來，鋼鐵行業(yè)也被我國列為七大節(jié)水行業(yè)之一。因此，我們需要認(rèn)清當(dāng)前局勢，大力促進(jìn)節(jié)水技術(shù)的研發(fā)與改進(jìn)，對于促進(jìn)鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有很大意義。

1 鋼鐵行業(yè)節(jié)水潛力分析

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在我國高用水行業(yè)中，鋼鐵行業(yè)含水量僅次于電力和石化行業(yè)之后，排名第三，約占我國工業(yè)用水總量的10%。鋼鐵行業(yè)的采礦，燒煉，焦化，鋼鐵加工和鋼鐵軋制等過程都離不開水資源的使用，可以說，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展離不開大量水資源的使用。因此，為了構(gòu)件“節(jié)水型環(huán)保社會”，鋼鐵行業(yè)必須進(jìn)行節(jié)水技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。

從我國第十個五年計劃到十三個五年計劃期間，鋼鐵行業(yè)通過在整個鋼鐵生產(chǎn)過程中啟動節(jié)水技術(shù)開發(fā)計劃的部署，在鋼鐵生產(chǎn)過程中盡量使用先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)和工具，推廣實踐先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)和管理措施，取得了良好的效果。從2000年～2018 年的19 年間，鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)增長了7 倍以上。但是水資源的使用量不僅沒有增加，反而出現(xiàn)了減低。以鋼鐵協(xié)會的統(tǒng)計企業(yè)為例，2000 年新水的生產(chǎn)和使用22.461.32 億m3，2018 年使用新水生產(chǎn)使用173，944，400m3，相比減少了22.6%。

對2000 年鋼鐵行業(yè)用水量和排水量以及2018 年鋼鐵行業(yè)用水量和廢水排放量數(shù)據(jù)的綜合分析表明，當(dāng)前，無論是從鋼鐵用水量或污水排放量的角度來看，兩者都有大幅度的減少，鋼鐵行業(yè)用水量減少了90.5%，廢水排放量減少了95.9%，這是一個非常大的數(shù)字。在過去的19 年中，從總用水量和廢水排放量的角度來看，鋼鐵行業(yè)朝著越來越好的方向前進(jìn)?；c我國鋼鐵行業(yè)節(jié)水的目標(biāo)，截止到2020 年將每噸鋼的新用水量減少到3.2m3以下。當(dāng)前，對鋼鐵行業(yè)每噸鋼的新用水量進(jìn)行了嚴(yán)格的統(tǒng)計。后續(xù)鋼鐵行業(yè)發(fā)展中，每噸鋼材的耗水量和排水量將進(jìn)一步減少，但是不會有明顯的減少。

2 鋼鐵行業(yè)節(jié)水措施

2.1 提高廢水應(yīng)用率

節(jié)水技術(shù)能夠?qū)⑽覈撹F企業(yè)的用水量降低到較低水平，從廢水的二次利用的角度來看待這一點，這不僅使鋼鐵行業(yè)工業(yè)用水量減少，也可以減少鋼鐵行業(yè)的能源消耗。由于鋼鐵的制造過程比較復(fù)雜，并且在整個生產(chǎn)過程中都需要大量水資源的使用，鋼鐵生產(chǎn)過程中釋放的廢氣量也較多。根據(jù)鋼鐵行業(yè)的統(tǒng)計，如果每年生產(chǎn)350 萬t 鋼板，這很可能會產(chǎn)生5000 萬t 廢水中，其中一半是間接冷卻水含量。因此，如果要減少水消耗和能源消耗，則必須從一個角度來看這個問題。

但是，目前中國鋼鐵企業(yè)的廢水處理技術(shù)的過程還不夠完善，導(dǎo)致廢水中的很多雜質(zhì)無法完全消除，所以一些鋼鐵企業(yè)的廢物不符合排放標(biāo)準(zhǔn)。另外，我國還有相關(guān)的廢水排放政策，根據(jù)既定政策，污水中的雜質(zhì)越多，污水的收取費用就越高。

為了使鋼鐵企業(yè)更加穩(wěn)定地發(fā)展，所有企業(yè)都應(yīng)該注意企業(yè)廢水排放問題。廢水排放量的減少可以使水資源質(zhì)量得到改善。這些問題需要密切注意廢水處理：如果廢水質(zhì)量符合要求，則盡一切可能進(jìn)行二次利用；對于鋼鐵生產(chǎn)中耗水量大和廢水排放量大的環(huán)節(jié)，只有在確保沒有污染物之后才能進(jìn)行廢水排放。也可以說，有必要按照有關(guān)節(jié)水和環(huán)境保護(hù)的計劃嚴(yán)格排放廢水，廢水的二次利用，可以減少用水量以及促進(jìn)鋼鐵企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 對于水泵葉輪進(jìn)行合理改進(jìn)

隨著中國對節(jié)能減排的需求增加，鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排需求也隨之增加。近年來，河鋼成鋼在節(jié)水工作方面取得了一定的成果。為了使泵的效率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或越來越高，因此必須在專用泵中嚴(yán)格控制該泵的特性曲線，其是特性曲線為Q-H 曲線和Q-η曲線。為了確保增加泵的工作范圍，有必要充分保證這兩個曲線越平坦，曲線越平坦，工作區(qū)域越大。所以，水泵參數(shù)是在選擇泵的過程中不能忽略的值。這個參數(shù)也是為水泵葉輪的改造提供了更科學(xué)的理論方法。

對于軋鋼靜環(huán)水泵環(huán)的葉輪的切割和更換，可以很大程度減少鋼鐵企業(yè)的耗水量。在修改葉輪之前，有必要對施工用水點和水泵曲線進(jìn)行分析，然后才能夠進(jìn)行切割更換工作，系統(tǒng)必須從2050 平方米每小時降低為1850 平方米每小時，壓力也需要從0.39Mpa 增加到0.45MPa，這樣才能正常工作，可以使煉鐵廠所需的循環(huán)水量可達(dá)到140，000m3。

改造生產(chǎn)過程中使用的加熱爐中的凈水泵。在實際施工之前，有必要與專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行詳細(xì)溝通，對用水點和系統(tǒng)參數(shù)，水塔液體的高度等參數(shù)進(jìn)行全面的分析，只夠進(jìn)行改造工作。改造前運行參數(shù)為393m3流量每小時，揚程為69m，更換水泵后，系統(tǒng)運行參數(shù)流量必須降至262 立方米每小時，揚程必須降低到64m，每月可減少鋼鐵公司生產(chǎn)用水量100，000m3。

2.3 其他措施

因為排渣管的某些部分用于廢爐場。因此，這些已被改造的區(qū)域已無法逆轉(zhuǎn)，這將導(dǎo)致這些環(huán)境區(qū)域的嚴(yán)重污染。所以有必要進(jìn)行廢水的處理和加工。但是，在處理中，這些步驟將遇到一系列問題，同時，將重建排渣途徑。這項工作非常復(fù)雜，要在改變爐渣通道后，就可以發(fā)揮其作用。因此，需要重新包含這些區(qū)域，并在修改后裝運零件，可以完全減少水的浪費。這樣，處理過程可以重復(fù)使用污水，每天的廢料回收利用量可達(dá)到600t，這不僅增加了污水的使用率，用戶生產(chǎn)用水量的減少也將大大減少。所有廢水都被回收利用，污水的回收量等于相同水的使用量。若水價為4.06 元/t，對于節(jié)水成本來說，不到一年就減少了876960 元，大大降低了生產(chǎn)成本[1]。

3 我國鋼鐵行業(yè)節(jié)水技術(shù)發(fā)展趨勢研究

3.1 向資源的綜合利用方向發(fā)展

在早期生產(chǎn)活動中，企業(yè)通常僅將水當(dāng)作原材料，節(jié)水的初衷是降低生產(chǎn)成本。隨著水資源的枯竭，人們對于水資源的了解已逐漸改變，特別是在工業(yè)生產(chǎn)活動中，對水的需求在增加，水資源總量在減少，價格也在上漲，企業(yè)也逐漸將水資源當(dāng)作是“金錢”。之后，對于節(jié)水技術(shù)的開發(fā)，除了需要做到節(jié)約，還需要逐漸向循環(huán)經(jīng)濟(jì)靠攏，逐漸體現(xiàn)了循環(huán)利用和資源循環(huán)利用的本質(zhì)。到目前為止，節(jié)水技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入“減少，重復(fù)利用”的良性循環(huán)。

目前，鋼鐵企業(yè)使用“城市再生水為鋼鐵企業(yè)提供工業(yè)用水”，“雨水收集與利用”，“綜合污水高級處理和回收”和“焦化廢水高級處理”等節(jié)水技術(shù)，例如“回收和利用”，已經(jīng)很好地體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的原理。然后，中國鋼鐵企業(yè)的工業(yè)用水循環(huán)利用率逐年提高，進(jìn)一步說明水資源回收的重視度提高[2]。

3.2 向環(huán)保節(jié)水技術(shù)方向發(fā)展

隨著管理理念和技術(shù)水平的不斷發(fā)展，廢水循環(huán)利用的背景下，鋼鐵企業(yè)的廢水處理技術(shù)和節(jié)水技術(shù)不可避免地相互交織以獲得環(huán)境效益，資源效益和經(jīng)濟(jì)利益最大化，從而最小化環(huán)境污染，有效獲得水資源的可持續(xù)供應(yīng)。

以“水質(zhì)分類，梯級利用技術(shù)”為例，該技術(shù)使用清水作為渾濁的移動水的水添加劑，使用級聯(lián)供水后，無需處理即可直接作為下一階段的新水，避免了過去的分散和逐步處理，并減少了建立一個廢水費用站點的費用。減少廢物量，改善水資源的利用率，使用減少了廢水的成本。這項技術(shù)的最佳運行方式是封閉式水處理系統(tǒng)和供水鏈的組合。使用時，根據(jù)業(yè)務(wù)特征和流程仔細(xì)調(diào)整步驟，以最大程度地提高對水資源的利用[3]。

3.3 由單一節(jié)水向用水集成優(yōu)化發(fā)展

早期，通常將節(jié)水設(shè)施作為單獨生產(chǎn)設(shè)施的支撐結(jié)構(gòu)，存在諸如設(shè)置系統(tǒng)分散和管理不便的缺點。近年來，隨著節(jié)水技術(shù)的不斷發(fā)展，節(jié)水技術(shù)正在單一節(jié)水轉(zhuǎn)變?yōu)橛盟蓛?yōu)化發(fā)展，來促進(jìn)和改善整個供水系統(tǒng)，結(jié)合工廠密集的能源管理系統(tǒng)，以獲得集成的管理于調(diào)度，大大改善了水資源利用率和管理水平。

鋼鐵行業(yè)水系統(tǒng)的集成優(yōu)化技術(shù)，是將整個水資源管理系統(tǒng)認(rèn)為是一個有機(jī)整體，在水系統(tǒng)中選擇和處理各種污水，利用污水復(fù)用技術(shù)，重新對所有可能的回收利用機(jī)會進(jìn)行廢水回收利用。應(yīng)用將系統(tǒng)集成和技術(shù)整合在一起的原理來實施水資源系統(tǒng)的管理，優(yōu)化水資源的調(diào)度，并根據(jù)水資源的品質(zhì)逐級進(jìn)行污水處理，提高了水資源的利用率，可以減少淡水的浪費，同時減少了污水的排放量，從而使水的整體利用提高，污水處理成本降低。通過整合和優(yōu)化大型鋼鐵綜合供水系統(tǒng)，優(yōu)化鋼廠水平衡網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和改造的技術(shù)，降低污水的排放量[4]。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國水資源的日益缺乏，鋼鐵行業(yè)節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用與改進(jìn)勢在必行。在過去的十幾年，雖然我國的節(jié)水政策得到了有效實踐，也取得了重大成果，但仍又很大的進(jìn)步空間。在日后的節(jié)水技術(shù)應(yīng)用中，鋼鐵企業(yè)應(yīng)該將節(jié)水放在首位，加強鋼鐵制作各環(huán)節(jié)的節(jié)水措施落實，并采取相關(guān)措施改進(jìn)節(jié)水技術(shù)。在未來，節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用也將向集成的方向發(fā)展，對于廢水的二次利用，對促進(jìn)鋼鐵行業(yè)節(jié)水技術(shù)發(fā)展有很大作用，可以促進(jìn)鋼鐵行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。