浅谈如何做好钢铁企业给排水系统总体设计

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1、钢铁企业给排水总体设计浅谈金亚飓(上海宝钢工程技术有限公司上海201900) 摘要钢铁企业是用水大户，节约工业新水用量，减少工业污水排放量，是钢铁 企业给排水系统所追求的目标。给排水总体设计无论在钢铁企业建设的前期规划 阶段还是投产后的生产阶段，都可以作为给排水系统设计、建设、运行的指导性 准则。本文就给排水总体设计中所须注意的问题提出了建议，可作为工程实践的 借鉴和参考。关键词钢铁企业 总体设计 节水Discussion about the water system design of the steeling worksJinyabiao(SHANGHAI BAOSTEEL ENGINEE

2、RING & TECHNOLOGY CO.,LTD.Shanghai Poster Code: 201900)Abstract In steelworks, the water system is very important. The water system design methods are discussed. It can be used for reference in the engineering.Keywords steeling works system design save on water1 总体设计的意义和工作内容在工业领域中，钢铁企业是用水大户，约居第五位。节约

3、工业新水用量，减 少工业污水排放量，是钢铁企业给排水系统所追求的目标，又是钢铁企业在其发 展过程中作为保护环境和防治污染不可推卸的责任与义务。在生产过程中既要求 节省珍贵的地表水或地下水资源，降低生产成本、降低吨钢新水耗量，同时也要 求给排水系统从水量、水质、水压等各方面上满足各主工艺单元生产的要求。钢铁企业给排水总体设计，就是在项目建设的前期规划阶段，确定合理的全 厂用水水质标准、用水方式，并进行全厂水量平衡工作等，对于项目的前期规划 特别是大型项目具有很重要的意义。另外，在企业建成后，随着技术的不断成熟 和发展，也可以进行相应的总体设计，调整原先设定的水质标准、用水方式、用 水量指标、排水

4、量指标，形成新的全厂水量平衡，通过技术改造的实旌，使之符 合企业发展的需要。我国是水资源短缺国家，水资源短缺已经成为我国部分地区钢铁企业生存和 发展的制约因素。钢铁企业给排水总体设计是一项复杂的系统工程，需要进行详 细的理论分析和实际检验，对于节能减排有积极的意义。本文就给排水总体设计 中所须注意的问题提出了建议，可作为工程实践的借鉴和参考。2确定合理的用水水质标准在钢铁企业，按用水水质来分，可分为工业新水、纯水、软化水、生活水、 回用水、敞开式净循环水、密闭式纯水或软化水循环水、浊循环水等。无论直流用户还是循环水用户，确定用水水质标准时首先应明确，给水应按 用户要求的水质进行设计。纯水、软化

5、水、生活水等，均可按照相关工艺所提出 的要求确定，即按需供水，一般也没有争议。但对于敞开式循环水而言，应考虑 用水的水质要求是否过高的问题。敞开式循环水水质决定了整个循环水浓缩倍数 和工业新水的水质。在进行总体设计时，通常会根据以往类似项目或企业的经验以及专业冶金设 备供货商所提出用水水质要求，确定新建项目的循环用水水质要求。敞开式循环 冷却水常见的水质指标包括碳酸盐硬度（CaCO3） . pH、悬浮物、悬浮物中最大粒 径、总含盐量、硫酸盐（S04计）、氯化物（C计）、硅酸盐（SU计）、总铁、油等。 其中，PH、悬浮物、悬浮物中最大粒径、总铁、油等指标通过常规处理手段都较 易实现。然而如果碳酸

6、盐硬度（CaC03）.总含盐量等一些水质指标的要求过高（要 求供水碳酸盐硬度、总含盐量低），会造成循环水系统的设计浓缩倍数较低，补 水量大，吨钢工业新水耗量也大；甚至如果敞开式循环水含盐量指标低于一定数 值时，会要求对作为循环冷却水补充水的工业新水做进一步的脱盐处理，造成工 程建设费用和生产运行成本的大幅度上升。从长期的工程实际经验来看，出于确保生产、维护产品使用寿命的角度考虑, 冶金专业设备供货商根据其自身传统经验会提出各种各样的用水水质指标，其中 含硬度指标、含盐量指标相对苛刻。这主要是因为冶金专业设备供货商主要从事 冶金设备的研究和开发，对水处理技术并没有深入的了解。在实际生产过程中，循

7、环水处理设施一般由能源部或动力厂管理，主工艺单 元由相关生产厂管理。能源部、动力厂与炼铁、炼钢、连铸、轧钢等各主工艺单 元之间经常因为水质参数的问题发生矛盾。能源部、动力厂以设备或配管的腐蚀 和结垢程度作为水质稳定处理的依据，而主工艺单元通常以设备供货方提出的水 质要求作为考核指标，最后导致实际供水水质要求的抬高。根据生产实际情况，控制碳酸盐硬度（CaCOJ、总含盐量等一些水质指标的 主要目的是为了保护设备，减缓腐蚀或结垢，延长设备和配管的使用寿命，而这 些完全可以通过投加水质稳定药剂实现。如果直接提高设备用水的含盐量指标， 会造成水处理投资加大，工业新水补水量上升，不符合当前社会节能减排的趋

8、势。以连铸浊循环系统二冷喷淋水的碳酸盐硬度指标为例，根据在宝钢股份宝钢 分公司实际调查的二冷喷淋水质数据，其数值达到了 700800吨几，在投加水质 稳定药剂后，连铸运行状况很好，喷头堵塞等现象也在控制范围之内。而连铸设 备供货商通常会根据传统经验提出碳酸盐硬度不大于300-400mg/L的要求，在目 前的连铸工程设计规范（讨论稿）中，也提出了碳酸盐硬度不大于450mg/L的 要求。因此，建议在确定敞开式循环冷却水水质要求时，应根据从实际出发的原则， 参考类似工程或企业的成功经验，与专业药剂水处理厂家共同确定优化水处理加 药方案，以确保用户的要求，而对于一些诸如含盐量、硬度等指标的量化参照值

9、进行调整，放宽具体的数值要求。合理的确定循环冷却水含盐量指标值，可以直接提高循环水系统的浓缩倍 数，大幅度降低循环水系统强制排污水量和新水补充水量，对于水系统的节能减 排有着积极的意义。在确定整个企业的合理用水方式前，首先必须要树立所有污废水资源化的概 念。在各生产环节中所产生的污水和废水都是水资源，都是可以加以利用的，有 些可以直接在另一个生产环节中利用，有些需要进行适当的处理再加以利用。在 生产中，只有不合适的用户，没有不合适的水资源。在总体设计时，就是要研究 合理的用水方式，为这些所谓的污废水资源寻找合适的用户。钢铁企业水系统现普遍采用循环-串级供水体制、限制工业新水的直流用水、 工业污

10、水处理后回用的用水方式，这是在总体设计中所须遵循的基本原则。在具体实施时，要对钢铁企业主生产工艺对回用水、工业新水、软化水及纯 水的用水需求进行分析，由用水需求确定用水方式。敞开式净循环水、密闭式纯 水或软化水循环水、浊循环水等均须满足工艺生产的需要，不做具体的分析。31钢铁企业主生产工艺对回用水.工业新水、软化水及纯水需求分析3.1.1钢铁企业主生产工艺分类我国钢铁工业按其生产产品和生产工艺流程可分为两大类型，即长流程生产 和短流程生产。长流程的生产流程主要包括烧结（球团）、焦化、炼铁、炼钢、轧 钢等生产工序；短流程的生产流程主要旬括炼钢、轧钢等生产工序。长流程的炼 钢工艺一般是转炉，短流程

11、的炼钢工艺一般是电炉。3.1.2长流程生产工艺用水需求炼铁、炼钢、连铸、冷轧等单元如炉体、氧枪、结晶器等关键设备的间接冷 却密闭式循环水系统以及锅炉、蓄热器等的补充用水一般采用软化水及纯水。烧结、炼铁、炼钢、连铸、热轧、冷轧等单元一般设备的间接冷却循环水系 统补充水一般采用工业新水。各主工艺单元浊循环水系统由净循环强制排污水补 水，水量不够的采用工业新水。烧结的一次混合和二次混合用水以及渣处理等直流用户或是浇洒地坪等一 般采用回用水，反渗透系统的浓水也可采用。烧结一次混合和二次混合的用水量 一般为每小时十几到几十立方米；高炉炉渣粒化如采用冲渣方式，其吨渣耗水量 约为812【，如采用泡渣方式，其

12、吨渣耗水量约为11. 5m3;转炉炼钢渣量较大, 一般采用浅热泼渣盘工艺，耗水量约为吨渣1.2m从用水需求量来看，由于存在一次混合和二次混合用水以及渣处理等工艺用 户，回用水量较大，与工业新水用量接近，甚至大于工业新水用量，其次是脱盐 水、软化水及纯水。3-1.3短流程生产工艺用水需求短流程工艺用水需求总的来说与长流程类似，但是没有炼铁、烧结单元，因 此也没有烧结的一次混合、二次混合和炼铁的炉渣粒化等回用水用户，另外电炉 炉渣处理也与转炉炉渣处理工艺不同，回用水需求量远小于长流程生产工艺。从用水需求量来看，工业新水量是最大的，其次是软化水及纯水，回用水用 水量的需求较少。32用水方式的探讨3.

13、 2.1工业新水、纯水、软化水.回用水的常规用水方式介绍工业新水主要用于敞开式循环水系统的补充水。纯水、软化水主要用于密闭 式循环冷却水系统的补充水以及锅炉、蓄热器等的用水。回用水主要用于冲洗地 坪、场地洒水、设备轴封冲洗水、煤气水封补水、冲渣等，也有作为浊循环水系 统补充水使用的。3. 22回用水是否适宜作为浊循环水系统补充水的问题浊循环冷却水系统回水经加药、混凝、沉淀、过滤处理后冷却，不断循环使 用。冷却水通过沉淀池构筑物、冷却塔时不断蒸发，循环水中的盐类不断被浓缩, 含盐量不断增加。目前，以回用水作为浊循环水系统的补充水是普遍的串接用水 方式。实际上，一般的回用水是由工业污水经过常规水处

14、理工艺（如混凝、沉淀、 除油、过滤等）处理后制成的，原工业污水中的悬浮物、杂质、油等均得到了有 效的去除，但其含盐量并没有降低。因此，以回用水作为浊循环水系统的补充水, 虽然弥补了浊循环水系统因蒸发、风吹、排污、漏损等过程中损失的水量，但是 会造成浊循环水含盐量的不断上升，加快管道和设备的结垢，同时也增加了水质 稳定药剂的费用，因此，以回用水作为浊循环水系统补充水，并不能实现真正的 节能减排。按照节水环保、工业用水串接使用的原则，由于工业净循环水质（主要是含 盐量指标）要优于浊循环水，因此应当优先以净循环水强制排污水作为浊循环水 系统的补充水；但当净循环强制排污水量不能满足浊循环补充水量要求时

15、，应当 直接采用工业新水作为浊循环补充水。3. 2.3X业污水回用方式探讨1）长流程生产工艺污水回用对于长流程生产工艺的钢铁企业，鉴于回用水需求量较大，可将部分工业污 水制成脱盐水、软化水或纯水用于生产，将反渗透浓水和其它由工业污水制成的 回用水回用至烧结的一次混合和二次混合用水以及渣处理等直流用户或是浇洒 地坪。2）短流程生产工艺污水回用对于短流程生产工艺的钢铁企业，工业污水排放量和回用水量之间不平衡的 矛盾比较突出。首先是回用水用户少，回用水需求量也少；而工业污水经过常规处理制成的回用水含盐量高，无法用于循环水系统做补充水，回用水无法有效的消耗；另夕卜, 在制取脱盐水、软化水及纯水过程中将

16、产生含盐量更高的反渗透浓水。3）解决短流程生产工艺水量平衡问题的探讨解决工业污水量与回用水量之间不平衡的方法有两种，一是增加回用水用 户，二是降低工业污水量。增加新的回用水用户受到钢铁企业主生产工艺的严格 限制，较为难以实施，因此如何有效的控制工业污水的排水量是研究的主要对象。 而要控制工业污水量，就要从源头抓起，从工业新水和循环水系统（敞开式净循 环水系统和浊循环水系统）本身入手加以研究。净循环冷却水系统净循环冷却水系统补充水一般采用厂区工业新水。在进行净循环水补充水的计算前，先设定如下参数：净循环冷却水含盐量设 定为B,净循环水系统浓缩倍数值设定为N1;净循环冷却水系统补充水用厂区工 业新水，工业新水含盐量设定为CoNl= C附图一浓缩倍数与降低丁业新水含盐量之间的关系-浓缩倍数22 护工业