水平衡測試對(duì)促進(jìn)鋼鐵行業(yè)節(jié)水的關(guān)鍵作用

□ 邢金良 王紹溫 武建國

我國鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能巨大，是生產(chǎn)用水量和廢水排放量均屬最大的工業(yè)行業(yè)之一。提高鋼鐵行業(yè)用水效率無疑是促進(jìn)工業(yè)節(jié)水減排、實(shí)現(xiàn)“十四五”規(guī)劃目標(biāo)的關(guān)鍵，同時(shí)也是落實(shí)習(xí)近平總書記有關(guān)“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”新時(shí)期治水方針的重要舉措。通過樹立源頭減量、過程控制、分質(zhì)處理、污水回用的節(jié)水理念，推廣應(yīng)用先進(jìn)適用的節(jié)水工藝技術(shù)，鋼鐵行業(yè)已奠定了一定的節(jié)水基礎(chǔ)，并取得顯著成效?！笆濉逼陂g，噸鋼取水量由3.53 m3下降至2.53 m3，累計(jì)下降28.3%，用水效率達(dá)到歷史最高水平，并處于國際領(lǐng)先地位。

2022年初國家發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》（工信部聯(lián)原〔2022〕6號(hào)）首次提出鋼鐵行業(yè)“十四五”水資源強(qiáng)度降幅量化指標(biāo)，明確“到2025年，水資源消耗強(qiáng)度降低10%以上”，對(duì)行業(yè)用水提出了新要求，給企業(yè)帶來新的挑戰(zhàn)。

一、鋼鐵行業(yè)用水現(xiàn)狀及問題

從當(dāng)前鋼鐵企業(yè)用水控制方式看，大多存在“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的弊病，主要是通過局部整治，采用粗放的截流方式以達(dá)到用水效率控制指標(biāo)；部分號(hào)稱廢水“零排放”的企業(yè)往往僅是通過終端封堵廢水外排口的盲目粗暴方式實(shí)現(xiàn)，實(shí)則內(nèi)部用水混亂，各用水系統(tǒng)間缺少整體水量水質(zhì)規(guī)劃。這些做法在短期內(nèi)可能問題暴露不明顯；但長此以往，極易造成管道結(jié)構(gòu)腐蝕、設(shè)備壽命減短、能源介質(zhì)浪費(fèi)等問題，增加生產(chǎn)運(yùn)行成本，甚至造成整體水系統(tǒng)崩潰，廢水排放不可控，引起重大環(huán)境問題。

基于行業(yè)整體用水水平、存在的問題和面臨的瓶頸，以及當(dāng)前正處于用水方式向精細(xì)化管理、精準(zhǔn)控制轉(zhuǎn)變的重要時(shí)刻，鋼鐵行業(yè)提升用水效率除了加強(qiáng)政策標(biāo)準(zhǔn)約束引導(dǎo)、加大先進(jìn)工藝技術(shù)推廣應(yīng)用外，更需夯實(shí)用水基礎(chǔ)，推動(dòng)向全流程用水集成發(fā)展。其中，水平衡測試工作至關(guān)重要，該項(xiàng)工作不僅是對(duì)用水單位進(jìn)行科學(xué)管理最行之有效的方法，也是進(jìn)一步做好節(jié)水工作的基礎(chǔ)。

二、開展水平衡測試的重要意義

1.響應(yīng)政策法規(guī)要求

2008年4月，水利部令第34號(hào)下發(fā)《取水許可管理辦法》第四十五條規(guī)定“取水單位或者個(gè)人應(yīng)當(dāng)根據(jù)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)用水情況進(jìn)行水平衡測試，改進(jìn)用水工藝或者方法，提高水的重復(fù)利用率和再生水利用率”。《國務(wù)院關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度的意見》（國發(fā) 〔2012〕3號(hào)）、《國務(wù)院辦公廳關(guān)于實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度考核辦法》（國發(fā)辦 〔2013〕2號(hào)）等系列規(guī)章制度，為水平衡測試進(jìn)一步明確了應(yīng)用方向。近期國家發(fā)布的《國家節(jié)水行動(dòng)方案》（發(fā)改環(huán)資規(guī)〔2019〕695號(hào)）、《“十四五”節(jié)水型社會(huì)建設(shè)規(guī)劃》（發(fā)改環(huán)資〔2021〕1516號(hào)）等節(jié)水政策明確要求“重點(diǎn)企業(yè)要定期開展水平衡測試”，強(qiáng)調(diào)水平衡測試工作的基礎(chǔ)性與重要性，以及其是企業(yè)開展節(jié)水工作必不可少的環(huán)節(jié)。

受國家政策影響，各地逐漸加強(qiáng)水平衡測試相關(guān)工作約束，明確相關(guān)用水單位水平衡測試頻次、方式、責(zé)任部門，以及對(duì)未按規(guī)定施行水平衡測試企業(yè)的處罰方法。2021年7月起，天津市施行《天津市水平衡測試管理規(guī)定》，要求：超過年計(jì)劃用水30%的非生活用水戶應(yīng)委托具有相應(yīng)資質(zhì)的專業(yè)測試機(jī)構(gòu)開展水平衡測試并進(jìn)行整改；未按規(guī)定進(jìn)行或者不合格未整改的，按《天津市節(jié)約用水條例》規(guī)定進(jìn)行處罰。2021年1月江蘇省實(shí)施《江蘇省水平衡測試管理辦法》，要求：重點(diǎn)計(jì)劃用水戶每3年開展1次水平衡測試；未按規(guī)定開展或未對(duì)存在問題進(jìn)行整改的，水行政主管部門在核定用水計(jì)劃時(shí)適當(dāng)核減其用水計(jì)劃，并依照《江蘇省水平衡測試管理辦法》追究法律責(zé)任。2019年7月上海市施行《上海市水平衡測試管理規(guī)定》，要求：相關(guān)取水單位每5年開展1次水平衡測試工作；未按照要求進(jìn)行水平衡測試或者未按照要求備案的，按照《上海市水資源管理若干規(guī)定》有關(guān)規(guī)定予以處理。

國家及地方對(duì)企業(yè)水平衡測試工作重視程度不斷提升，除出臺(tái)相關(guān)管理辦法外，完成該項(xiàng)工作逐漸成為企業(yè)用于申報(bào)各項(xiàng)節(jié)水、節(jié)能獎(jiǎng)項(xiàng)的重要支撐條件。

2.堅(jiān)實(shí)企業(yè)節(jié)水工作基礎(chǔ)

鋼鐵企業(yè)用水量可觀，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2020年重點(diǎn)用水企業(yè)噸鋼取水量2.53 m3，噸鋼總用水量（含循環(huán)水量）更是高達(dá)128 m3。依此，產(chǎn)能規(guī)模200萬噸的鋼鐵企業(yè)年取水量達(dá)到580萬立方米，年總用水量達(dá)到2.56億立方米。目前，鋼鐵業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水排水、工序間串接用水、全廠廢水處理回用等用水不合理問題依然十分突出，同時(shí)，存在給排水管網(wǎng)漏損現(xiàn)象，工序及整體水系統(tǒng)水量水質(zhì)不平衡極易導(dǎo)致“大馬拉小車”現(xiàn)象，制約生產(chǎn)安全運(yùn)行，造成能耗浪費(fèi)。

水平衡測試是加強(qiáng)用水科學(xué)管理、最大限度節(jié)約用水和合理用水的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，涉及用水單位管理的各個(gè)方面，具有較強(qiáng)的綜合性和技術(shù)性。企業(yè)通過開展水平衡測試，可以堅(jiān)實(shí)以下幾方面的節(jié)水工作基礎(chǔ)：首先，促進(jìn)企業(yè)健全用水三級(jí)計(jì)量系統(tǒng)，檢驗(yàn)用水量化指標(biāo)準(zhǔn)確性，為用水計(jì)量考核提供技術(shù)保障；其次，充分掌握企業(yè)用水情況現(xiàn)狀，建立健全用水檔案，經(jīng)合理化分析優(yōu)化用水模式，同時(shí)，查找用水設(shè)施和管網(wǎng)泄漏點(diǎn)，及時(shí)采取修復(fù)措施，杜絕跑、冒、滴、漏現(xiàn)象；再次，準(zhǔn)確地層層分解用水指標(biāo)，為實(shí)行目標(biāo)管理、調(diào)動(dòng)各方面節(jié)水積極性奠定基礎(chǔ)，并為制定用水定額和計(jì)劃用水指標(biāo)提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；最后，提高人員節(jié)水意識(shí)、節(jié)水素質(zhì)和技術(shù)水平，將用水向精細(xì)化管理方向推動(dòng)。

3.助推行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

近些年行業(yè)用水效率連年提升，僅從數(shù)據(jù)看是非常樂觀的，但行業(yè)內(nèi)仍存在管理粗放、技術(shù)瓶頸等各種問題。部分企業(yè)通過限制生產(chǎn)設(shè)施用水排水、強(qiáng)制封堵外排口的方式達(dá)到預(yù)定水效目標(biāo)。此種方式在噸鋼取水由10 m3降至5 m3時(shí)效果明顯，短期完成水效目標(biāo)尚可，但當(dāng)前行業(yè)平均噸鋼取水量已達(dá)2.53 m3的歷史最好水平，粗放的節(jié)水方式已不再適合。鋼鐵行業(yè)已進(jìn)入用水方式精細(xì)化轉(zhuǎn)向的重要階段。

在鋼鐵行業(yè)不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)創(chuàng)新能力的政策趨勢下，水平衡測試作為節(jié)水工作最基礎(chǔ)的手段，有利于明確企業(yè)用水真實(shí)情況，糾正不合理用水現(xiàn)象，綜合考慮未來生產(chǎn)措施發(fā)展，規(guī)劃最佳水資源配置，避免資源錯(cuò)配，為消納低質(zhì)廢水提供合理途徑和重要保障，助力鋼鐵行業(yè)率先實(shí)現(xiàn)零排放。更重要的是，水平衡測試可大幅提升行業(yè)管理水平，從根本上轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)用水節(jié)水觀念，推進(jìn)行業(yè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。

三、開展水平衡測試的依據(jù)及方法

1.測試依據(jù)

《用水單位水計(jì)量器具配備和管理通則》（GB 24789）、《企業(yè)水平衡測試通則》（GB/T12452）、《節(jié)水型企業(yè)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》（GB/T 7119）、《工業(yè)企業(yè)水量平衡測試方法》（CJ41）、《節(jié)水型企業(yè) 鋼鐵行業(yè)》（GB/T26924）等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，明確了水表計(jì)量率、用水工藝設(shè)備、用水量和用水管理等方面的要求，總結(jié)凝煉了測試經(jīng)驗(yàn)方法，有效指導(dǎo)了水平衡測試工作開展。

最新的《鋼鐵企業(yè)水平衡測試與計(jì)算方法》（YB/T4883-2020）規(guī)定了行業(yè)水平衡測試術(shù)語和定義、測試范圍、測試方法等，為鋼鐵行業(yè)實(shí)施水平衡測試和編制報(bào)告提供指引。

2.測試方法

水平衡測試的開展需根據(jù)生產(chǎn)流程或供水管路特點(diǎn)，將整體水系統(tǒng)劃分為若干個(gè)用水系統(tǒng)，選取生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定且有代表性的時(shí)段進(jìn)行測試；每次連續(xù)測試時(shí)間取48～72 h；測試的參數(shù)包括新水量Vf，循環(huán)水量Vcy、V'cy，串聯(lián)水量Vs、V's，耗水量Vco，排水量Vd，漏失水量Vl；并測定主要用水點(diǎn)和排水點(diǎn)的水質(zhì)；循環(huán)水進(jìn)出口及對(duì)水溫有要求的串聯(lián)水的控制點(diǎn)水溫；同時(shí)，需對(duì)管網(wǎng)及其他可能漏水部位進(jìn)行檢測，測定漏失水量。用水單元水量平衡示意圖見圖1。

圖1 用水單元水平衡示意圖

輸入輸出平衡方程見式（1）：

四、水平衡測試實(shí)施效果

實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，切實(shí)實(shí)施水平衡測試的企業(yè)在節(jié)水方面取得較大進(jìn)展。如山西太鋼不銹鋼股份有限公司定期對(duì)太原主廠區(qū)部分開展水平衡測試，兼顧用水水質(zhì)對(duì)水源結(jié)構(gòu)、各主要工序用水、廠區(qū)內(nèi)整體用水情況提出合理化分析，分兩級(jí)繪制水平衡方框圖，發(fā)現(xiàn)水系統(tǒng)問題，優(yōu)化思路，挖掘節(jié)水潛力，與同期水平衡測試結(jié)果相比，在不銹鋼產(chǎn)量大幅增加情況下，生產(chǎn)噸鋼用新水量下降12%，在水資源節(jié)約方面效果顯著，獲得第一批“國家級(jí)重點(diǎn)用水企業(yè)水效領(lǐng)跑者”稱號(hào)。再如，2014年德龍鋼鐵有限公司委托有資質(zhì)的測試單位對(duì)企業(yè)主要生產(chǎn)用水工藝進(jìn)行測試分析，結(jié)合測試結(jié)果及現(xiàn)場情況提出合理化分析及建議，在水平衡測試工作結(jié)束后，噸鋼取水量由當(dāng)年的2.53 m3降低至2017年的1.54 m3。

五、結(jié)束語

水平衡測試是國家法律法規(guī)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及地方相關(guān)政策的硬性要求。近年來，隨國家節(jié)水重視程度逐步加強(qiáng)，不斷出臺(tái)節(jié)水相關(guān)政策性文件，促進(jìn)節(jié)水工作力度還將再上一個(gè)臺(tái)階。水平衡測試工作是水行政主管部門摸清行業(yè)企業(yè)用水底數(shù)的主要手段，勢必成為該項(xiàng)工作開展強(qiáng)而有效的推動(dòng)力。

水平衡測試是企業(yè)開展節(jié)水工作、提升用水管理的基礎(chǔ)途徑。我國絕大多數(shù)鋼鐵企業(yè)均在水利部公布的《國家級(jí)重點(diǎn)監(jiān)控用水單位名錄》覆蓋范圍內(nèi)，接受水行政主管部門專項(xiàng)監(jiān)督檢查。水平衡測試可以促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建立健全用水檔案，及時(shí)查漏糾偏，優(yōu)化用水模式，為實(shí)施目標(biāo)管理提供有效依據(jù)。

水平衡測試是行業(yè)用水效率提升、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。鋼鐵行業(yè)用水歷史趨勢向好，通用的節(jié)水工藝技術(shù)裝備帶來的節(jié)水效果基本達(dá)峰，借助水平衡測試推動(dòng)精細(xì)化用水管理方式，系統(tǒng)性查找 “漏點(diǎn)難點(diǎn)”，優(yōu)化企業(yè)用水方式，反作用于節(jié)水意識(shí)深化，提升整體管理水平，保障“十四五”鋼鐵行業(yè)水資源強(qiáng)度降幅指標(biāo)實(shí)現(xiàn)。