未來鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)集成探索研究
鋼鐵工業(yè)是五大耗水行業(yè)之一。根據(jù)2004年鋼鐵協(xié)會(huì)30家單位統(tǒng)計(jì)，噸鋼平均耗新水為12.8m3，全行業(yè)取水量估計(jì)在34億m3左右。面臨水資源日趨緊張的局面和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的最新發(fā)展要求，我國(guó)鋼鐵企業(yè)建立高效的水系統(tǒng)集成，全力節(jié)水已經(jīng)迫在眉睫。
一、鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)集成的含義、目標(biāo)和原則
什么是系統(tǒng)集成？系統(tǒng)集成就是將各功能部分綜合、整合為統(tǒng)一的系統(tǒng)，以發(fā)揮出更大的功效。而鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)集成是指在充分細(xì)致掌握企業(yè)各環(huán)節(jié)用水狀況的基礎(chǔ)上，根據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的減量化、再利用、再循環(huán)(3R)原則，結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)方法和管理理念從系統(tǒng)的角度分層次科學(xué)合理地利用水資源，最終達(dá)到高效用水、節(jié)水。
鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)集成最終目標(biāo)是高效用水，實(shí)現(xiàn)“零排放”。但在實(shí)際中，水系統(tǒng)集成目標(biāo)的制定應(yīng)該根據(jù)各鋼鐵企業(yè)具體情況的差異而有所不同，避免盲目超越階段，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)在用水方面的差異很大，寶鋼的用水已經(jīng)達(dá)到了比較高的水平，因而可以將噸鋼耗水達(dá)到世界先進(jìn)水平和水“零排放”作為水系統(tǒng)集成的目標(biāo)；而對(duì)于用水水平不高的企業(yè)就應(yīng)該將噸鋼耗水達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平和將水循環(huán)利用率提高到一個(gè)新的臺(tái)階作為水系統(tǒng)集成的目標(biāo)。
鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)集成的原則有以下三點(diǎn)：第一，循環(huán)經(jīng)濟(jì)“3R”原則。將減量化、再循環(huán)、再利用充分貫穿鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)集成的各個(gè)環(huán)節(jié)，在源頭和過程中減少水的消耗量，建立完善的循環(huán)系統(tǒng)和工序內(nèi)、工序間水的串級(jí)利用，實(shí)現(xiàn)一水多用。第二，系統(tǒng)化原則。系統(tǒng)集成最重要的一點(diǎn)就是系統(tǒng)化的思想。用水、節(jié)水要從企業(yè)的整體來考慮，避免只重視單個(gè)環(huán)節(jié)和與水系統(tǒng)整體隔離，用水、節(jié)水要有目標(biāo)性、連續(xù)性。第三，抓重點(diǎn)原則。目前制約我國(guó)鋼鐵企業(yè)用水水平提高的因素有很多，面面俱到地去做好每一個(gè)環(huán)節(jié)是不可能的，那么就要抓重點(diǎn)環(huán)節(jié)，力爭(zhēng)做到事半功倍。例如，提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，連鑄二次冷卻采用氣水噴霧方式冷卻等都可起到明顯的節(jié)水效果。
二、我國(guó)鋼鐵行業(yè)用水存在的主要問題
1.直流供水系統(tǒng)仍然存在，循環(huán)系統(tǒng)不完善
由于我國(guó)鋼鐵企業(yè)老企業(yè)比例較大，而老企業(yè)直流系統(tǒng)居多，改造任務(wù)重。一批企業(yè)，特別是在水資源相對(duì)豐富地區(qū)的企業(yè)，仍使用原有的簡(jiǎn)單處理設(shè)施，使含有污染物的生產(chǎn)廢水經(jīng)過處理與其它廢水匯流后達(dá)標(biāo)排放。不僅造成水資源的浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境造成污染。此外，許多企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)和設(shè)施由于建成很早，存在不完善和老化的問題，造成水循環(huán)利用率低、處理水質(zhì)差、漏水嚴(yán)重等。
2.循環(huán)水系水濃縮倍數(shù)低，補(bǔ)水量大，排水量大
我國(guó)鋼鐵企業(yè)水處理運(yùn)行的濃縮倍數(shù)偏低(大多數(shù)低于2.0)。像寶鋼這樣用水先進(jìn)的企業(yè)也僅僅達(dá)到2.5左右。濃縮倍數(shù)是衡量節(jié)水的一個(gè)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，濃縮倍數(shù)越高，所需補(bǔ)充的水量就越少，外排廢水量也會(huì)減少，凈環(huán)水中的藥劑流失也會(huì)減少，節(jié)水效果也越好，已頒布的《中國(guó)節(jié)水技術(shù)大綱》中提出：“在敞開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，推廣濃縮倍數(shù)大于4.0的水處理運(yùn)行技術(shù)，2006年淘汰濃縮倍數(shù)小于3.0的水處理運(yùn)行技術(shù)。”因而鋼鐵企業(yè)提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)勢(shì)在必行。
3.生產(chǎn)工藝用水量大
生產(chǎn)工藝用水量大，循環(huán)水量就大，從而造成補(bǔ)水量大，這是企業(yè)存在的共性問題。如高爐沖渣水，目前多采用水沖渣法，lt渣約需10m3水；絕大多數(shù)大中型高爐煤氣濕法凈化、轉(zhuǎn)爐煙氣濕法除塵、連鑄傳統(tǒng)的水冷等都要消耗并污染大量的水資源。
4.供排水管網(wǎng)老化，跑冒滴漏嚴(yán)重
我國(guó)大部分鋼鐵企業(yè)的供排水管網(wǎng)都已經(jīng)有幾十年的歷史，年久失修，老化嚴(yán)重，跑冒滴漏現(xiàn)象日益嚴(yán)重。僅2002年這部分水量損耗平均約為71000m3／月。
5.沒有充分與周邊社會(huì)結(jié)合起來
在鋼鐵企業(yè)中有許多工序?qū)λ|(zhì)的要求并不高。如燒結(jié)、沖渣、煤氣洗滌、轉(zhuǎn)爐煙氣除塵等等。如果能充分利用社會(huì)上的中水，不僅可以滿足自身生產(chǎn)需求，回用大量處理后的水資源，減低成本，還能夠?yàn)樯鐣?huì)做貢獻(xiàn)，得到當(dāng)?shù)卣闹С，為企業(yè)贏得社會(huì)效益。
6.缺乏科學(xué)的管理
首先，目前我國(guó)絕大部分鋼鐵企業(yè)水量計(jì)量和水質(zhì)監(jiān)測(cè)不完善。一般一級(jí)計(jì)量基本可以達(dá)到100%，而二、三級(jí)計(jì)量嚴(yán)重不足。其次，豐水地區(qū)的冶金企業(yè)節(jié)水意識(shí)較差。企業(yè)僅僅考慮經(jīng)濟(jì)效益，而忽視了社會(huì)效益和本身的節(jié)水義務(wù)。再者，缺乏健全的節(jié)水管理機(jī)構(gòu)，無法從整體上協(xié)調(diào)用水、節(jié)水，不能及時(shí)糾正企業(yè)內(nèi)部常見的浪費(fèi)水資源的做法。
三、未來鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)集成建立的途徑
鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)工序繁多，而且各個(gè)工序?qū)λ|(zhì)要求及水質(zhì)指標(biāo)不同，工作條件也不同，因此，要想達(dá)到用水減量化、排水最小化，就要結(jié)合先進(jìn)技術(shù)、管理方法在工序內(nèi)部、工序之間以及社會(huì)層面三個(gè)層次來科學(xué)合理用水。
首先，企業(yè)各工序內(nèi)部抓重點(diǎn)，采取治水、節(jié)水新技術(shù)及措施，最大程度地利用水資源，力爭(zhēng)從源頭治理達(dá)到用水的最小化。通過采用合適的水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)提高各個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)凈環(huán)水濃縮倍數(shù)達(dá)到4以上，顯著降低水耗；燒結(jié)工藝設(shè)備冷卻水的排水可作為物料添加用水，燒結(jié)機(jī)隔板冷卻后的出水作為混合工藝加水；高爐、熱風(fēng)爐冷卻系統(tǒng)的排水可以作為高爐煤氣洗滌水系統(tǒng)循環(huán)水的補(bǔ)充水，也可排至高爐爐渣；(水渣或干渣)水系統(tǒng)；轉(zhuǎn)爐煙氣改濕法除塵凈化為干法除塵；對(duì)轉(zhuǎn)爐、連鑄、運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)用水串級(jí)使用，將連鑄結(jié)晶器冷卻水排污水定期排水進(jìn)入連鑄濁環(huán)水系統(tǒng)，連鑄濁環(huán)水定期排放污水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐除塵污水系統(tǒng)；轉(zhuǎn)爐高壓水的外排水作為轉(zhuǎn)爐中壓水的補(bǔ)充水，轉(zhuǎn)爐中壓水定期排放污水進(jìn)入轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)；連鑄的二次冷卻采用氣水噴霧方式，可比傳統(tǒng)的水冷方式節(jié)水約40%；用水大戶的發(fā)電廠蒸汽冷凝水閉式回收；供水廠通過投加高效混凝、絮凝劑增加污水深度處理，將部分污水進(jìn)行反滲透處理以滿足生產(chǎn)需要和適應(yīng)未來生活污水處理回用生產(chǎn)、生活的需求等。
其次，企業(yè)各工序之間，強(qiáng)化水集中處理，統(tǒng)一調(diào)配；逐步利用水夾點(diǎn)技術(shù)建立數(shù)字化管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)用水最小化，回水最大化，廢水產(chǎn)生最小化；廣泛串級(jí)使用水資源；加強(qiáng)各工序水泵機(jī)組運(yùn)行調(diào)整，增加變頻機(jī)組以達(dá)到節(jié)水、節(jié)電的效果等。
再者是社會(huì)層面，逐步處理社會(huì)生活污水應(yīng)用于生產(chǎn)或供給廠內(nèi)、市政居民生活用水；企業(yè)內(nèi)部蒸汽余熱服務(wù)社會(huì)等。此外，還可通過濕地對(duì)外排廢水實(shí)行生態(tài)化治理。
最后，科學(xué)管理與強(qiáng)化節(jié)水觀念。將節(jié)水與企業(yè)文化聯(lián)系起來，企業(yè)文化塑造著企業(yè)的形象，向社會(huì)展現(xiàn)著企業(yè)的理念和凝聚力。把節(jié)水作為企業(yè)文化的重要內(nèi)容，既能為企業(yè)帶來預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益，又能產(chǎn)生社會(huì)效益；強(qiáng)化全體員工節(jié)水意識(shí)；完善節(jié)水制度、考核標(biāo)準(zhǔn)以及水質(zhì)檢測(cè)和水量計(jì)量；杜絕用水不良風(fēng)氣和不規(guī)范操作；推廣節(jié)水器具；整合公共浴室、衛(wèi)生間等。
我們得出以下結(jié)論：
1.鋼鐵企業(yè)建立起高效的水系統(tǒng)集成對(duì)于提高自身的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，盡快成為循環(huán)經(jīng)濟(jì)型企業(yè)和促進(jìn)全國(guó)節(jié)水工作的開展都有極為重要的意義。
2.鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)集成的建立要在循環(huán)經(jīng)濟(jì)“3R”原則的指導(dǎo)下，結(jié)合先進(jìn)技術(shù)和管理理念，在企業(yè)工序內(nèi)、工序間和社會(huì)層面不斷深入和完善。
3.鋼鐵企業(yè)水系統(tǒng)集成要抓重點(diǎn)，高效率。在提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)和強(qiáng)化節(jié)水管理理念等方面尋求突破。
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