PROBLEMANALYSISANDCOUNTERMEASURE RESEARCHOFROLLINGMILLTURBID CIRCULATING WATERTREATMENTSYSTEM
Lv Haitao
(Power Department, Hesteel Group Tangsteel Company.TangshanO63Ooo, China)
Abstract:This research focusesonthe turbid circulating water treatmentsystemof the2O5O roling millof Hesteel Group Tangsteel Company.Itdeeplyanalyzes thecurrent situationof its treatment process and facilities.Inresponse to the problems existing inkeylinks of the sewage treatment system,suchas pipeline network layout,water quality monitoring,and sludge treatment,a systematic solution is proposed.Byoptimizing the pipeline network structure of the sewage treatment system,increasing the compliance rate ofclean waterquality,and reducing the system operation cost, it provides strong supportfortheeffcientand stableoperationoftherolling millturbid circulating water system.
Keywords:pipelineoptimization; waterqualitymonitoring;sludge treatment;rollingmillturbidcirculating watersystem
0前言
河鋼唐鋼熱軋部2050軋線水系統(tǒng)供應(yīng)和處理由動力部給水作業(yè)區(qū)負(fù)責(zé),軋機濁環(huán)水處理工藝為:軋機高低壓水經(jīng)過沖渣溝進(jìn)入旋流沉淀池,沉淀后經(jīng)提升泵進(jìn)入承壓一體化凈水裝置處理,污泥排出后經(jīng)過濃縮處理進(jìn)人燒結(jié)機,承壓一體化凈水裝置出水再經(jīng)過雙旋流過濾器過濾后利用余壓進(jìn)入冷卻塔冷卻回到供水水池。承壓一體化凈水裝置進(jìn)水管網(wǎng)布置方式為母管分出8條支管,每個支管有7臺設(shè)備;承壓一體化凈水裝置出水進(jìn)入雙旋流過濾器沒有設(shè)置旁通跨越雙旋流過濾器;雙旋流過濾器反洗出水直接進(jìn)人沖渣溝沒有進(jìn)行處理。隨著產(chǎn)線提產(chǎn)、水質(zhì)指標(biāo)提高,保證水質(zhì)指標(biāo)合格穩(wěn)定供應(yīng)尤為重要。
1 現(xiàn)存問題分析
1.1管網(wǎng)布置缺陷
承壓一體化凈水裝置進(jìn)水管網(wǎng)采用母管分出8條支管,每條支管連接7臺設(shè)備的布置方式,這種布局導(dǎo)致管網(wǎng)布水嚴(yán)重不均。前端設(shè)備進(jìn)水量遠(yuǎn)超設(shè)計負(fù)荷,可達(dá)設(shè)計流量的 130% ,長期處于高負(fù)荷運行狀態(tài),致使處理效果不佳。而后端設(shè)備進(jìn)水量僅為設(shè)計流量的 70% ,設(shè)備處理能力未能充分發(fā)揮,造成資源浪費。
通過現(xiàn)場實際監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析(見表1),能清晰地看到各支管流量差異顯著。以一周內(nèi)不同時間段的監(jiān)測數(shù)據(jù)為例,支管1平均流量為350m3/h ,支管8平均流量僅 180m3/h ,二者相差近一倍。這種流量差異使得整個凈水裝置運行效率難以達(dá)到最優(yōu),部分設(shè)備磨損加劇,部分設(shè)備閑置,增加了設(shè)備維護(hù)成本和整體運行成本。
此外,承壓一體化凈水裝置出水進(jìn)入雙旋流過濾器時未設(shè)置旁通。當(dāng)凈水裝置處理后的污水已達(dá)標(biāo),但雙旋流過濾器出現(xiàn)故障或需要維護(hù)時,污水無法跨越該工序,造成能源浪費。經(jīng)估算,每年因這一問題額外消耗電能約50000度,進(jìn)一步增加了生產(chǎn)成本。
1.2水質(zhì)監(jiān)測短板
承壓一體化凈水裝置為封閉式設(shè)備,無法直接觀察出水水質(zhì)情況。當(dāng)前依靠人工每兩小時取一次水樣進(jìn)行檢測的方式存在諸多弊端。一方面,人工取樣耗費大量人力,每個班次都需安排專人負(fù)責(zé),增加了人力成本。另一方面,人工取樣無法實現(xiàn)實時監(jiān)測,一旦水質(zhì)出現(xiàn)異常變化,難以及時發(fā)現(xiàn)并采取措施。在兩次人工取樣的間隔期間,水質(zhì)可能已發(fā)生較大變化,例如懸浮物含量可能在短時間內(nèi)從 20mg/L 上升至 50mg/L ,但由于取樣頻率低,無法及時捕捉到這種變化,導(dǎo)致軋機設(shè)備在不良水質(zhì)環(huán)境下運行時間延長,增加了設(shè)備磨損和故障風(fēng)險。
1.3 污泥處理困境
雙旋流過濾器反洗出水中含有大量油污,直接排入沖渣溝后,油污在廢水中不斷富集。長期積累下來,油污無法有效排出系統(tǒng),致使水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)。經(jīng)檢測,雙旋流過濾器反洗出水中的油污含量高達(dá)500mg/L, 。
這些油污不僅污染水質(zhì),還會對軋機設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害。在軋輥軸承、減速機等關(guān)鍵部位,油泥中的固體顆粒和粘性成分會加速設(shè)備部件的磨損,增加設(shè)備故障率。同時,油泥容易堵塞冷卻水管和過濾器,影響冷卻和過濾效果,導(dǎo)致設(shè)備溫度升高,進(jìn)一步降低設(shè)備性能。
油泥對產(chǎn)品質(zhì)量也產(chǎn)生負(fù)面影響。當(dāng)油泥附著在軋材表面時,會使產(chǎn)品表面出現(xiàn)麻點、劃痕等缺陷。在冷軋過程中,即使少量油泥顆粒也可能在鋼材表面形成凹坑,降低產(chǎn)品的表面光潔度,使產(chǎn)品不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)統(tǒng)計,因油泥問題導(dǎo)致的產(chǎn)品次品率上升約 5% ,給企業(yè)帶來了經(jīng)濟損失。
1.4地下水滲漏隱患
旋流井存在海水滲漏現(xiàn)象,這使得系統(tǒng)中氯離子不斷升高。海水中大量的氯離子具有很強的腐蝕性,侵入旋流井后,會對井內(nèi)的金屬設(shè)備如水泵、管道等造成腐蝕。金屬管道出現(xiàn)點蝕、縫隙腐蝕等情況,管壁逐漸變薄,甚至出現(xiàn)穿孔泄漏。水泵的金屬外殼和內(nèi)部葉輪受到腐蝕后,性能下降,甚至導(dǎo)致設(shè)備故障。
海水還會對旋流井的混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。氯離子侵入混凝土內(nèi)部,與水泥中的水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng),破壞混凝土的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致混凝土酥松、剝落,降低井壁的強度和穩(wěn)定性。為維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,需置換大量一級除鹽水,這不僅增加了生產(chǎn)成本,而且較高的氯離子含量會加劇管道和設(shè)備的腐蝕,縮短其使用壽命,對生產(chǎn)安全構(gòu)成潛在威脅。
2 優(yōu)化方案設(shè)計
2.1管網(wǎng)優(yōu)化策略
環(huán)狀管網(wǎng)作為一種將管道相互連接成閉合環(huán)狀的管路系統(tǒng),相比傳統(tǒng)支狀管網(wǎng)具有諸多顯著優(yōu)勢。其水力性能優(yōu)越,流量分配均衡,各節(jié)點壓力穩(wěn)定。閉環(huán)結(jié)構(gòu)能自適應(yīng)調(diào)節(jié),有效克服支狀管網(wǎng)末端流量小、壓力不足的問題,保障全線穩(wěn)定供水。經(jīng)專業(yè)軟件模擬分析,優(yōu)化后的環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)可使各設(shè)備進(jìn)水量偏差控制在 ±5% 以內(nèi),能大幅提高設(shè)備處理效率和穩(wěn)定性。
鑒于原支狀管網(wǎng)布水不均,后端流量、壓力小的問題,本研究決定將管網(wǎng)優(yōu)化為環(huán)網(wǎng)形式,以增強設(shè)備運行的穩(wěn)定性。具體實施方案為增加一條DN1200管道與原有各支管末端連接,并與原進(jìn)水管道相連,將原支網(wǎng)布置轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)網(wǎng)布置。同時,增加一條DN1200管道連接承壓一體化凈水裝置出水管道與雙旋流過濾器出水管道,增設(shè)雙旋流過濾器旁通管道,并設(shè)置閥門。
2.2水質(zhì)監(jiān)測優(yōu)化方案
軋機濁環(huán)水的水質(zhì)狀況直接關(guān)系到軋材質(zhì)量、設(shè)備使用壽命以及生產(chǎn)的連續(xù)性。由于現(xiàn)有處理工藝無法直觀了解水處理效果,且供水水質(zhì)監(jiān)測頻率較低,難以滿足實時監(jiān)控需求。
因此,本研究計劃在承壓一體化凈水裝置出水位置增設(shè)濁度監(jiān)測設(shè)備。該設(shè)備可實時監(jiān)測水質(zhì)濁度,一旦濁度超過設(shè)定的預(yù)警值,系統(tǒng)將自動發(fā)出警報,通知操作人員及時采取措施,如調(diào)整處理工藝參數(shù)或?qū)υO(shè)備進(jìn)行維護(hù),確保水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。通過這種方式,不僅能實現(xiàn)對水質(zhì)的實時監(jiān)控,還能及時發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常情況,為生產(chǎn)調(diào)控提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持,有效避免因水質(zhì)問題導(dǎo)致的設(shè)備故障和產(chǎn)品質(zhì)量下降。
2.3污泥處理優(yōu)化措施
雙旋流過濾器反洗污水中的油污對軋機設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量危害極大。為解決這一問題,本研究計劃增加雙旋流過濾器反洗出水的污泥處理裝置。該裝置采用氣浮分離技術(shù),利用微小氣泡將油泥吸附并上浮至水面,然后通過刮渣機將其分離去除。
2.4海水滲漏點封堵優(yōu)化方案
海水滲漏對旋流井內(nèi)的金屬設(shè)備和混凝土結(jié)構(gòu)具有強烈的腐蝕性。為防止海水滲漏造成的危害進(jìn)一步擴大,本研究利用產(chǎn)線大修機會,對旋流井滲漏點進(jìn)行封堵。根據(jù)滲漏點的大小和特征,分別采用表面修復(fù)法和灌漿法進(jìn)行處理,并對易滲漏部位進(jìn)行防水涂層修復(fù),增強旋流井的防水性能
3方案實施步驟
3.1管網(wǎng)改造工程
在進(jìn)行管網(wǎng)改造時,嚴(yán)格按照設(shè)計要求進(jìn)行施工。新增一條DN1200管道與原有各支管末端連接,并與原進(jìn)水管道相連,實現(xiàn)從支網(wǎng)到環(huán)網(wǎng)的布置轉(zhuǎn)變。同時,新增一條DN1200管道連接承壓一體化凈水裝置出水管道與雙旋流過濾器出水管道,增設(shè)雙旋流過濾器旁通管道,并安裝閥門。
3.2水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備安裝
在承壓一體化凈水裝置出水各分支管道上安裝濁度在線監(jiān)測設(shè)備。安裝過程中,嚴(yán)格按照設(shè)備安裝說明書進(jìn)行操作,確保設(shè)備安裝位置準(zhǔn)確,避免因安裝不當(dāng)影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
設(shè)備安裝完成后,進(jìn)行校準(zhǔn)和調(diào)試,確保設(shè)備能夠正常工作并準(zhǔn)確監(jiān)測水質(zhì)濁度。將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸至主控室監(jiān)控電腦,并設(shè)定報警值為10NTU。同時,建立數(shù)據(jù)存儲和分析系統(tǒng),對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以便及時發(fā)現(xiàn)水質(zhì)變化趨勢,為生產(chǎn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)。
3.3污泥處理裝置建設(shè)
在廠房西側(cè)新建一座污泥調(diào)節(jié)池,將原有雙旋流過濾器反洗出水管道接人該池。在建設(shè)過程中,確保污泥調(diào)節(jié)池的結(jié)構(gòu)強度和密封性,防止出現(xiàn)滲漏等問題。
安裝提升泵,將污泥從調(diào)節(jié)池打入高效澄清器進(jìn)行濃縮處理。高效澄清器采用先進(jìn)的氣浮分離技術(shù),確保油泥能夠有效分離。處理后的上清液返回原系統(tǒng),濃縮后的污泥排至污泥池進(jìn)行后續(xù)處理在裝置運行過程中,定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng),確保其正常運行,提高污泥處理效果。
3.4滲漏點封堵作業(yè)
利用2050產(chǎn)線大修機會,對旋流井滲漏點進(jìn)行封堵。首先,將旋流井內(nèi)的水抽干,清理氧化鐵皮,并使用風(fēng)機吹干筒壁,為封堵工作創(chuàng)造良好條件。
對于裂縫較小的漏點,用防水密封膠或防水砂漿仔細(xì)涂抹在裂縫表面,確保密封效果。對于較深或較寬的裂縫,采用化學(xué)灌漿法,通過在裂縫處鉆孔,將聚氨酯灌漿材料注人裂縫內(nèi)部,使其膨脹、固化,填充裂縫空間,達(dá)到止水目的。對旋流井內(nèi)部易出現(xiàn)滲漏的澆筑接縫處,重新涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料,增強防水性能。封堵完成后,進(jìn)行防水檢測,確保封堵效果良好,有效防止海水再次滲漏。
4改造效果及效益分析
4.1改造效果
管網(wǎng)改造后,每臺承壓一體化凈水裝置進(jìn)水量基本實現(xiàn)平均分配,處理效果較改造前更加穩(wěn)定。通過對改造前后5周水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)對比(見表2)可知,懸浮物含量明顯下降。改造前,5周內(nèi)懸浮物周平均值在 10.2~12.6mg/L 之間波動;改造后,懸浮物周平均值穩(wěn)定在 9.2~9.7mg/L 之間,有效減少了設(shè)備磨損,延長了設(shè)備和管道的使用壽命。
在出水主管道增加濁度在線監(jiān)測設(shè)備后,實現(xiàn)了對水質(zhì)的實時監(jiān)測,降低了人工取樣頻率,減少了人工成本投入。同時,根據(jù)水質(zhì)情況靈活打開雙旋流過濾器旁通閥門,降低了 5m 的水頭損失,優(yōu)化了系統(tǒng)運行成本。
增加污泥處理裝置后,系統(tǒng)中油泥含量大幅下降,減少了管道和過濾器堵塞的頻率。在冷軋過程中,有效避免了鋼材表面形成凹坑,提高了產(chǎn)品表面質(zhì)量,產(chǎn)品次品率降低約 3% ,提升了企業(yè)經(jīng)濟效益。
旋流井滲漏點封堵后,系統(tǒng)氯離子濃度由550mg/L 降至 200mg/L ,減少了 3000t/t 的補水量,大大降低了運行成本和管道、設(shè)備的腐蝕風(fēng)險,保障了生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運行。
4.2效益分析
從經(jīng)濟效益方面來看,管網(wǎng)改造減少了設(shè)備磨損和維修成本,延長了設(shè)備使用壽命,每年可節(jié)省設(shè)備維修和更換費用約30萬元。水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備的增加降低了人工成本和因水質(zhì)問題導(dǎo)致的設(shè)備故障損失,每年可節(jié)約成本約15萬元。污泥處理裝置的投入使用提高了產(chǎn)品質(zhì)量,減少了次品損失,每年可為企業(yè)增加收益約20萬元。旋流井滲漏點封堵降低了補水量和設(shè)備腐蝕維修成本,每年可節(jié)約成本約25萬元。綜合計算,改造后每年可為企業(yè)帶來約90萬元的經(jīng)濟效益。
從環(huán)境效益方面來看,通過優(yōu)化污泥處理和減少海水滲漏,降低了污水排放對環(huán)境的污染,減少了水資源浪費,符合可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念,提升了企業(yè)的社會形象。
5結(jié)論
本研究成果不僅提升了2050軋機濁環(huán)水處理系統(tǒng)的運行效率和穩(wěn)定性,為企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,還為其他產(chǎn)線濁環(huán)水處理系統(tǒng)的改造提供了寶貴的參考依據(jù),具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。未來,隨著鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高,軋機濁環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化升級仍有較大的研究空間,需持續(xù)關(guān)注新技術(shù)、新方法,進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能,保障鋼鐵生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。
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