煤粉區(qū)域風(fēng)機(jī)冷卻水的回收利用

王 維，王麗芳，蔡 飛

（1鞍鋼股份煉鐵總廠；2鞍山市水務(wù)集團(tuán)有限公司立山自來水公司，遼寧鞍山 114000）

1 項(xiàng)目用水概述

鞍鋼股份煉鐵總廠西區(qū)煤粉項(xiàng)目于2006年建成投產(chǎn)，主要用于2、3高爐煤粉噴吹，滿足高爐冶煉熱量需求，其中大型機(jī)械設(shè)備排煤風(fēng)機(jī)、廢氣引風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)軸瓦需要冷卻降溫維持運(yùn)行。該區(qū)域風(fēng)機(jī)冷卻使用工業(yè)新水，軸瓦冷卻后冷卻水直排。經(jīng)過對(duì)來水和排水水質(zhì)化驗(yàn)，除了溫度平均升高0.5 ℃以外，其他指標(biāo)變化不大，詳見表1。

表1 風(fēng)機(jī)冷卻水來水和排水水質(zhì)對(duì)比

為了降低動(dòng)力系統(tǒng)水源及污水處理運(yùn)行成本，減少水能源浪費(fèi)，同時(shí)減少工業(yè)新水外排對(duì)下游污水處理廠的壓力，對(duì)該區(qū)域機(jī)械設(shè)備冷卻水進(jìn)行回收循環(huán)利用。

2 用水統(tǒng)計(jì)與回收方案

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，西區(qū)煤粉區(qū)域風(fēng)機(jī)冷卻使用水量統(tǒng)計(jì)情況見表2，共計(jì)排水70.8 m3/h，連續(xù)排放?；厥辗桨赋醪街贫楸谜緝?nèi)新建1座水箱和2臺(tái)水泵，水箱內(nèi)的水經(jīng)過水泵加壓送到用水點(diǎn)，回水靠余壓經(jīng)回水管道進(jìn)入泵房頂部的冷卻塔，冷卻后水自流入水箱循環(huán)使用。為保障水質(zhì)，在水泵出口管道上增設(shè)自動(dòng)清洗過濾器，水箱補(bǔ)水用浮球閥控制水位，水質(zhì)為工業(yè)新水。

表2 西區(qū)煤粉區(qū)域風(fēng)機(jī)冷卻使用水量統(tǒng)計(jì)情況

3 水循環(huán)系統(tǒng)泵房各工藝布置方案

為節(jié)約工程投資，將煤粉噴吹電氣室旁閑置的泵房（鞍鋼西區(qū)煉鐵總廠新2#、3#高爐風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速循環(huán)水泵站）進(jìn)行更新改造，用于西區(qū)煤粉區(qū)域風(fēng)機(jī)冷卻水循環(huán)泵房。

(1)泵房為地面式，占地6.3 m×7.5 m。更新水箱一座，容積：L×B×H=26.88 m3；更新管道泵兩臺(tái)，一工一備，單泵流量Q=65.4-93.5-112 m/h，揚(yáng)程H=47.5-44-37 m，功率N=18.5 kW；更新配套閥門及管道；新設(shè)管道自清洗過濾器一臺(tái)，N=0.55 kW；更新冷卻塔一座，按照設(shè)計(jì)要求，該設(shè)備選擇低噪音、高效率冷卻風(fēng)機(jī)。

(2)排煤風(fēng)機(jī)及磨煤機(jī)在煤粉車間主廠房?jī)?nèi)，供水管線利舊，回水管線新建；廢氣引風(fēng)機(jī)在廢氣風(fēng)機(jī)室內(nèi)，供、回水管線均新建。

(3)室外供、回水管線均新建：其中煤粉車間主廠房供、回水管線沿建筑物外墻敷設(shè)，廢氣風(fēng)機(jī)室供、回水管線沿現(xiàn)有電纜橋架敷設(shè)。

(4)水箱補(bǔ)水管更新，為了便于檢修，排水管利舊，需重新疏通后投入使用。

(5)由于項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工在東北地區(qū)，考慮到冬季設(shè)備運(yùn)行，泵房設(shè)置采暖系統(tǒng)。采暖熱源接自廠區(qū)熱力管網(wǎng)，熱媒是表壓0.2 MPa飽和蒸汽，凝結(jié)水回收利用，就近排至水箱。采暖系統(tǒng)采用上供下回垂直雙管，散熱器采用翅片管散熱器。冷卻水循環(huán)泵房在生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生大量余熱和余濕，為確保系統(tǒng)正常運(yùn)行，采用機(jī)械式通風(fēng)方式對(duì)室內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)換氣，消除余熱余濕，選用的是玻璃鋼軸流風(fēng)機(jī)，為低噪聲高效節(jié)能型產(chǎn)品，其風(fēng)機(jī)效率≥85%。

(6)各低壓電機(jī)為直接起動(dòng)，采用繼電接觸器控制。操作方式根據(jù)工藝專業(yè)需要設(shè)置機(jī)旁及集中操作。集中操作采用PLC完成，PLC實(shí)現(xiàn)邏輯聯(lián)鎖控制、監(jiān)控及報(bào)警等功能。泵房控制顯示系統(tǒng)均在煤粉噴吹控制室計(jì)算機(jī)畫面上。電纜敷設(shè)后，電纜出入孔洞，用防火堵料可靠封堵，以抑制火災(zāi)時(shí)穿透孔洞向鄰室蔓延?，F(xiàn)場(chǎng)工藝流程圖見圖1。

圖1 西區(qū)煤粉風(fēng)機(jī)冷卻水自循環(huán)工藝流程圖

4 冷卻水循環(huán)利用經(jīng)濟(jì)效益分析

依據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，確認(rèn)該項(xiàng)目所需要建設(shè)投資，經(jīng)濟(jì)效益合理。

（1）增量效益：項(xiàng)目實(shí)施后，西區(qū)煤粉工業(yè)新水消耗從70.8 m3/h降至1.1 m3/h（補(bǔ)水），年工作時(shí)間為8 760 h，則年節(jié)約新水60.1萬m3，工業(yè)新水價(jià)格3.19元/m3，年節(jié)約新水收益194.8萬元。新循環(huán)系統(tǒng)年增加耗電12萬kWh，電價(jià)格0.60元/kWh，年增加電費(fèi)7.2萬元，年增量效益187.6萬元。

(2)成本費(fèi)用：固定資產(chǎn)折舊采用直線折舊法，殘值率為5%。設(shè)備折舊年限為15年，年折舊費(fèi)用3.8萬元，年檢修費(fèi)用5萬元。項(xiàng)目投產(chǎn)后年總成本費(fèi)用8.8萬元，經(jīng)營(yíng)成本3.8萬元。

(3)營(yíng)業(yè)稅金及附加：營(yíng)業(yè)稅金中包括城市維護(hù)建設(shè)稅和教育費(fèi)附加，增值稅稅率為17%,城市維護(hù)建設(shè)稅和教育費(fèi)附加分別按照增值稅的7%和5%計(jì)算。經(jīng)過測(cè)算，項(xiàng)目投產(chǎn)后年?duì)I業(yè)稅金及附加為3.8萬元。

(4)利潤(rùn)：項(xiàng)目投產(chǎn)后年利潤(rùn)總額為187.6-8.8-3.8=175萬元，所得稅按25%計(jì)算為43.75萬元，凈利潤(rùn)為131.25萬元。

(5)施工費(fèi)用：工程建安費(fèi)38.3萬元，設(shè)備費(fèi)13.08萬元，其他費(fèi)用2.06萬元，總計(jì)費(fèi)用53.44萬元。

5 運(yùn)行效果

2019年11月投入生產(chǎn)，投產(chǎn)后第一年即達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力的100%。投產(chǎn)后系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，冷卻水水溫差達(dá)到3℃，滿足現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備冷卻溫度要求；同時(shí)減少年外排新水60.1萬m3，大大減輕了后續(xù)污水處理的壓力，為鞍鋼總排水達(dá)標(biāo)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。經(jīng)過水質(zhì)跟蹤化驗(yàn)，冷卻循環(huán)水符合標(biāo)準(zhǔn)（見表3），后續(xù)系統(tǒng)運(yùn)行中加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)管理及水質(zhì)監(jiān)測(cè)，濃縮倍數(shù)超過要求以后及時(shí)排污換水。

表3 改造后風(fēng)機(jī)冷卻水水質(zhì)對(duì)比

6 結(jié)論及建議

從西區(qū)煤粉風(fēng)機(jī)冷卻水自循環(huán)回收利用效果來看，該項(xiàng)目取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。鞍鋼煉鐵總廠由于各歷史時(shí)期生產(chǎn)需求，導(dǎo)致其動(dòng)力系統(tǒng)暫時(shí)無法做整體節(jié)能規(guī)劃，只有根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，分區(qū)域采取自循環(huán)、用水并聯(lián)改串聯(lián)等節(jié)水措施，逐步改善煉鐵總廠循環(huán)水系統(tǒng)，提高水重復(fù)利用率。