鋼鐵廠水系統平衡優化實踐

李 強，劉 杰，郭 朋

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北唐山 063200）

引言

某鋼企二期工程投產后，增加了多個用水工序。為了滿足用水需求，自建了CCPP 和海水淡化裝置，利用CCPP 發電乏汽將海水轉換為脫鹽水。在生產變化較大的情況下，如何對水系統進行平衡優化，減少外購水費用，是一項亟待解決的問題。

1 水系統調度平衡現狀

公司水系統包括工業水/消防水系統、除鹽水系統和排水系統。工業水系統水源來自外購水，經過原水處理后，供給各用戶使用；除鹽水系統結合臨海優勢，主要通過海水淡化產生。各用戶生產/生活排水經過污水處理，一部分作為回用水用于煉鋼燜渣等工序，另一部分通過除鹽水勾兌形成再生水，補充進入工業水管網，水系統流程見圖1。

圖1 水系統平衡流程圖

二期工程投產后，主要有兩個有待改善的問題：一是除鹽水系統存在一定的余量。系統平衡時，富余的除鹽水通過管道送至原水廠內進行處理后送出，大大增加了原水處理成本。二是生產/生活管網排水量增加，排水系統整體運行負荷增大，提高了對管道輸送能力的要求，現有的排水系統無法滿足正常生產需要，同時考慮環境因素影響，避免產生環境污染，需對其進行改造。

2 新生產工況下水系統優化

通過圖1 可以看出，在整體除鹽水系統富余的大平衡條件下，富余除鹽水進入原水處理的量越少，原水處理成本費用越低。增加進入污水處理進行勾兌的除鹽水量，可有效降低進入原水處理的除鹽水量，在成本最優的角度上優化了水系統平衡。思路確定后，對影響平衡優化的問題進行了改善。

2.1 保證除鹽水產量

進入海水淡化裝置的主蒸汽的穩定性決定了除鹽水產量的高低，CCPP 機組運行的穩定與燃燒煤氣的熱值穩定是保證除鹽水產量的重要因素。因CCPP 機組可快速甩負荷的特點，大多數鋼鐵企業將CCPP 機組作為煤氣平衡的調節用戶處理。該大型鋼鐵企業因其具備特有的燃-電-熱-水聯產模式，為保證除鹽水等能介高效持續產出，將CCPP 機組列為煤氣平衡一級用戶，日常不作為煤氣平衡調節用戶，大大提升了CCPP 機組的穩定性。在煤氣系統平衡中，會間斷性向高爐煤氣管網內導入轉爐煤氣，影響CCPP 發電機組熱值的穩定性。通過合理控制轉爐煤氣柜柜位，高效協同煉鋼冶煉節奏，同時通過增加熱軋混合站轉爐煤氣摻燒量等調節手段，減少了轉爐煤氣導入高氣系統頻率和流量，保證了CCPP 機組煤氣熱值的穩定性，進一步提升了除鹽水產量。

2.2 排水系統改造

改造目標是經濟高效，便于施工，減少道路開挖，節省投資，充分利用現有的完好管道，實現二期煉鐵、焦化生產污水及時排至污水處理站。從二期煉鐵及焦化生產排水至現有污水提升泵坑，管道埋深從3.25 m到6.73 m，在進行換管開挖時勢必影響周圍管道，施工難度較大。為降低施工難度，二期生產排水支管匯入處新建污水提升泵站，泵站帶壓排水管道沿原路由淺埋。為提高泵坑輸送能力，將現有水泵及管道閥門進行更換，并新增了潛污泵。另外，一期老化的HDPE 管道換成PE 管道，原泵坑至污水處理站沿線管線排水不暢，采取新敷設壓力管道淺埋的形式將現有重力排水改為壓力排水，保證二期煉鐵及焦化的生產排水順暢排放。

3 水系統平衡優化效果

經過上述改善措施后，CCPP 乏汽穩定性大大提高，確保了海水淡化機組高效穩定；同時，管網排水能力明顯提升，污水進水和除鹽水勾兌量提升，外購水量下降明顯，平均用水量由2000 m3/h 降至1000 m3/h 以下，見圖2，每年節省費用達數百萬元，實現了水系統的優化。

圖2 優化后外購新水量下降曲線圖

4 不足和展望

污水處理的污水量得到了顯著提升的同時，污水的電導率也有一定比例的升高，從而增加了需勾兌的除鹽水量，存在一定的能源浪費。需通過加強源頭濃縮倍率管控等手段，降低各排水用戶的排水電導率，進一步降低能源成本。