柳鋼煉鐵廠水耗異常分析及處理

劉 偉，韋 俊，方 凌，黃 榮

(柳州鋼鐵股份有限公司煉鐵廠，廣西柳州 545002)

前言

煉鐵廠環(huán)水車間負(fù)責(zé)煉鐵廠各高爐配套凈環(huán)軟水系統(tǒng)、渣處理系統(tǒng)、環(huán)保除塵系統(tǒng)的生產(chǎn)運行管理，其中凈環(huán)水系統(tǒng)、渣處理系統(tǒng)在運行過程中，由于蒸發(fā)、排污、用戶消耗、水渣帶水等原因，系統(tǒng)水量存在一定的消耗，需要補充工業(yè)新水。水耗是車間除了電耗之外的第二大能耗指標(biāo)，水耗的高低直接影響車間成本指標(biāo)的完成。2021 年5 月份，柳鋼煉鐵廠環(huán)水車間噸鐵水耗大幅上升，出現(xiàn)超過控制指標(biāo)的情況。針對工業(yè)水耗異常、超標(biāo)情況進行分析和排查，制定控制措施和改進方案，逐步實施后達(dá)到降低水耗和生產(chǎn)成本的目的。[1]

1 工業(yè)水消耗數(shù)據(jù)分析

煉鐵廠環(huán)水車間管轄的生產(chǎn)區(qū)域非常廣，各生產(chǎn)、用水點分散在煉鐵廠各個區(qū)域，全面現(xiàn)場排查非常困難，由于煉鐵廠在動力能源介質(zhì)管網(wǎng)上，安裝有完善的二級計量、三級計量儀表，并且開發(fā)了煉鐵廠高爐信息系統(tǒng)，高爐信息系統(tǒng)上對各動力能源介質(zhì)三級計量數(shù)據(jù)有實時的監(jiān)控。對于車間主要動力能源介質(zhì)的工業(yè)水系統(tǒng)，車間也要求各主要用水崗位對每班補水?dāng)?shù)據(jù)進行監(jiān)控，錄入煉鐵廠補水?dāng)?shù)據(jù)錄入系統(tǒng)。通過對信息系統(tǒng)二級計量、三級計量數(shù)據(jù)及崗位錄入補水?dāng)?shù)據(jù)的對比，來排查分析系統(tǒng)的異常。

1.1 二級計量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

所謂二級計量數(shù)據(jù)，是指動力廠供應(yīng)煉鐵廠區(qū)域總管的計量數(shù)據(jù)，是該廠核算水耗成本的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。結(jié)合該廠各生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)域分布情況和動力廠公司工業(yè)水管網(wǎng)現(xiàn)狀，該廠的生產(chǎn)區(qū)域和工業(yè)水補水管網(wǎng)主要劃分為A 區(qū)（3#高爐、4#高爐及配套區(qū)域）、老區(qū)（1#爐A、1#爐B、5#高爐、6#高爐及其配套區(qū)域）及2#爐（2#高爐及配套區(qū)域）區(qū)域。

通過查閱二級計量表數(shù)據(jù)，煉鐵廠三個區(qū)域2021年1至5月日均用水量數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 煉鐵廠各區(qū)域日均新水消耗統(tǒng)計表 單位：m3

對表1 中二級計量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，從圖1中可以發(fā)現(xiàn)：全廠水耗除了1月份較低外，2～4月保持穩(wěn)定，5 月份大幅上升；按區(qū)域看，2#爐區(qū)域水耗基本保持穩(wěn)定，A 區(qū)除1 月份水耗較低外，其余各月基本穩(wěn)定，5 月份小幅上升，主要是老區(qū)水耗變化較大，特別是5月份增加較多，增幅達(dá)19.3%。

圖1 煉鐵廠二級計量數(shù)據(jù)曲線圖

1.2 三級計量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

三級計量數(shù)據(jù)，是指煉鐵廠范圍內(nèi)各個終端用戶的計量數(shù)據(jù)，對于工業(yè)水系統(tǒng)，煉鐵廠環(huán)水車間的主要終端用戶有各高爐配套凈環(huán)水系統(tǒng)、沖渣水系統(tǒng)、渣粒化系統(tǒng)、空冷器噴淋水補水系統(tǒng)、脫濕鼓風(fēng)循環(huán)水系統(tǒng)等。通過對三級計量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，我們可以很容易發(fā)現(xiàn)存在異常補水情況的系統(tǒng)和異常時間段。

從煉鐵廠高爐信息系統(tǒng)導(dǎo)出各三級計量表數(shù)據(jù)，整理完成后得到的車間范圍內(nèi)工業(yè)水主要補水點2021年1至5月日均用水量數(shù)據(jù)，如表2所列。

通過對表2 中新水消耗數(shù)據(jù)進行分類對比分析，結(jié)合各生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程和特點，我們分為凈環(huán)系統(tǒng)、沖渣系統(tǒng)、空冷器噴淋及脫濕系統(tǒng)三部分進行對比分析。

表2 煉鐵廠環(huán)水車間工業(yè)水主要補水點日均新水消耗統(tǒng)計表 單位：m3

從圖2 中我們可以看出：6 個凈環(huán)水系統(tǒng)里面，1#爐A 凈環(huán)系統(tǒng)保持長期穩(wěn)定、低耗；1#爐B、5#爐凈環(huán)系統(tǒng)補水?dāng)?shù)據(jù)變化較大，但總體消耗較低；2#爐凈環(huán)系統(tǒng)水耗數(shù)據(jù)波動不大，但長期處于高位；6#爐凈環(huán)、3#4#爐凈環(huán)系統(tǒng)水耗呈現(xiàn)急劇上升狀態(tài)。

圖2 環(huán)水車間凈環(huán)系統(tǒng)三級計量數(shù)據(jù)曲線圖

從圖3 中我們可以看出：6 個沖渣水系統(tǒng)里面，2#爐、5#爐、6#爐沖渣系統(tǒng)保持長期穩(wěn)定、低耗；3#爐、4#爐沖渣系統(tǒng)新水消耗量較大，特別是3#爐沖渣系統(tǒng)5 月份補水消耗大幅上升；1#爐沖渣系統(tǒng)水耗長期處于高位，且5月份水耗呈現(xiàn)急劇上升狀態(tài)。

圖3 環(huán)水車間沖渣系統(tǒng)三級計量數(shù)據(jù)曲線圖

從圖4 中我們可以看出：A 區(qū)脫濕鼓風(fēng)系統(tǒng)新水消耗較少；3#、4#爐空冷器補水從3月份開始呈現(xiàn)急劇上升區(qū)域；1#爐AB、5#、6#空冷器區(qū)域水耗較高，但5#、6#爐區(qū)域4月份補水量有大幅下降。

圖4 環(huán)水車間空冷器補水、脫濕系統(tǒng)三級計量數(shù)據(jù)曲線圖

2 現(xiàn)場異常排查及處理

2.1 現(xiàn)場主要異常排查情況

結(jié)合二級、三級計量數(shù)據(jù)對比分析情況，有針對性地開展了現(xiàn)場排查，排查過程中發(fā)現(xiàn)以下異常情況。

（1）1#爐沖渣水系統(tǒng)在1#爐凈環(huán)、軟水區(qū)域廢水排入渣池的情況下，水耗仍長期偏高。主要是由于行車從渣池抓渣裝倉上皮帶外運，水渣中帶水較多，大量沖渣水隨水渣經(jīng)皮帶運輸?shù)捷o材物流站，物流站區(qū)域水渣濾出的水未回收至1#爐渣池。

（2）6#高爐冷卻壁漏水多，改接凈環(huán)水冷卻后，從風(fēng)口平臺接凈環(huán)冷卻水水源，使用后從爐底排至外排水溝，未回收循環(huán)利用。

（3）1#爐B 軟水新增空冷器及1#爐A 軟水5#空冷器存在水箱補水浮球閥使用不正常，空冷器噴淋水存在長期溢流至外排水溝的情況。[2]

（4）1#爐A 凈環(huán)工業(yè)水補水管埋地部分存在腐蝕泄漏情況，長期大量漏水外排。

（5）2#爐供5#、6#爐礦槽除塵冷卻用凈環(huán)水管網(wǎng)，與工業(yè)水管網(wǎng)間設(shè)置有保安止回閥組，止回閥內(nèi)漏，導(dǎo)致凈環(huán)水串水至工業(yè)水管網(wǎng)。

2.2 異常耗水情況的整改措施及落實

(1)針對1#爐沖渣系統(tǒng)抓渣裝倉時帶水多的情況，要求行車班增加抓斗上的排水孔，更換損壞漏渣的抓斗，延長抓渣滯空時間，盡量增加抓渣過程中的濾水量，減少水渣的帶水量；督促沖渣崗位做好與物流站崗位的溝通、配合，實現(xiàn)物流站區(qū)域水渣濾水回收循環(huán)利用；后續(xù)計劃對物流站料倉進行改造，實現(xiàn)濾水功能。

(2)針對6#爐區(qū)域冷卻壁使用凈環(huán)水后大量外排的情況，第一步先將部分外排的凈環(huán)水回收至6#爐渣粒化，實現(xiàn)車間內(nèi)部循環(huán)使用；第二步將漏水冷卻壁的冷卻水系統(tǒng)改為由爐底常壓總管供水，從風(fēng)口平臺出水回收至凈環(huán)水回水箱，實現(xiàn)凈環(huán)水系統(tǒng)的循環(huán)利用，減少外排水量。

(3)對各軟水泵房區(qū)域空冷器普遍存在浮球閥使用異常、空冷器水箱長期溢流、外排的情況，督促各班組做好浮球閥的管理和維護，完善水箱溢流回收管路，減少空冷器區(qū)域工業(yè)水外排情況。

(4)1#爐A凈環(huán)工業(yè)水補水管爐更新項目開工已有近一年，但施工進展緩慢，車間督促施工單位、班組、管理人員，要求限期完成，減少漏水浪費。

(5)針對5#、6#爐礦槽除塵區(qū)域凈環(huán)水串水至工業(yè)水管網(wǎng)的情況，指導(dǎo)崗位暫時關(guān)閉管網(wǎng)水總閥，后續(xù)對管網(wǎng)水安保管路閥門進行更新。

2.3 異常耗水情況的排查處理效果

經(jīng)過兩周的排查和調(diào)控、處理，車間范圍內(nèi)對應(yīng)系統(tǒng)的工業(yè)新水消耗有了明顯下降，車間各工業(yè)水補水點日均補水量由5月份日均18 029 m3下降至15 779 m3，降幅達(dá)12%，其中1#爐沖渣系統(tǒng)日均水耗由5 月份日均2 613 m3下降至1 007 m3，降幅達(dá)61.5%；1#爐B 凈環(huán)系統(tǒng)日均水耗由641 m3下降至0 m3；5#爐凈環(huán)系統(tǒng)日均水耗有1 145 m3下降至98 m3。其余大部分凈環(huán)、沖渣等系統(tǒng)水耗異常情況也明顯改善，水耗降低效果顯著。

6#爐凈環(huán)系統(tǒng)原計劃改接爐底凈環(huán)水水源，從風(fēng)口平臺回收，在施工過程中，發(fā)現(xiàn)爐底常壓水總管上原有DN200 預(yù)留閥門閥板脫落，無法打開，因此改接水源施工無法開展，導(dǎo)致水耗未按計劃降低，下一步車間將結(jié)合現(xiàn)狀繼續(xù)開展改進、回收工作。

3 結(jié)語

煉鐵廠設(shè)備逐年老化，故障率升高，導(dǎo)致噸鐵水耗持續(xù)上升。在對系統(tǒng)異常情況進行仔細(xì)、全面的排查，采取針對、有效的防控措施后，水耗逐步下降至正常水平。因此工業(yè)新水消耗等動力介質(zhì)消耗是需要長期關(guān)注、管控的指標(biāo)，即使設(shè)備、設(shè)施逐步老化，只要日常加強異常排查，及時采取改進、控制措施，也能較好的完成控制指標(biāo)。[3]