鞍鋼鲅魚圈降低新水耗量措施分析

張新宇，李成江，王慧，于豐浩，王軍強，侯勇，孫巍

（1.鞍鋼集團工程技術有限公司，遼寧 鞍山114021;2.鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口115007）

水是自然界最寶貴的資源，是人類賴以生存和經濟發展的物質基礎。根據2004年第二次水資源評價，遼寧省人均水資源占有量僅為全國人均水資源占有量的1/3，世界人均占有量的1/12，全省除東部地區外，都屬于嚴重貧水地區。冶金行業是耗水大戶，占整個工業企業用水的26.9%。水利部“水節約【2019】373號”文件要求，含焦化不含冷軋的鋼鐵聯合企業用水定額領跑值是2.4 m3/t，先進值是3.2 m3/t，通用值是4.5 m3/t。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司（以下簡稱“鲅魚圈分公司”）一期年產鋼650萬t,設計新水耗量為3.735 m3/t，生產實踐中采取了多項降低新水耗量的措施，實際新水耗量達到了2.03 m3/t，為實現企業可持續發展提供了有力保障。

1 給排水系統

鲅魚圈分公司主要生產熱軋卷板和寬厚板。給排水系統主要分為水源系統、生產新水（消防）供水系統、循環水系統、生活水供水系統、污（廢）水處理及排水系統。

1.1 水源系統

鲅魚圈分公司水源由鞍鋼（營口）水業公司供給，設計最大供水5 250 m3/h。凈水廠自水庫取水，通過加藥→絮凝→混凝→沉淀→過濾→消毒處理，達到飲用水標準后，送至分公司廠區儲水池。

1.2 供水系統

為貫徹節約用水和生態環境防治的國家政策，分公司在設計之初即同步考慮了水系統的配套問題，一是原本外排水設計為低一級水質需求的用戶補水，即串級用水，指的是某一道工序的排水可以直接應用到另外一道工序的補水，比如將部分煉鋼除鹽水站的濃鹽水及其他一些用戶的較高質量的排水，適量直接用于連鑄濁環水系統的補水；二是實現中水有效利用，即生產污水和生活污水處理后的水供給相關用戶回用。鲅魚圈分公司的生產用水與生活用水分管網供給，有三個主要供水系統：生產新水（消防）供水系統、循環冷卻水系統和生活水供水系統。

1.2.1 生產新水（消防）供水系統

該系統的水取自廠區生產用水儲水池，由新水泵加壓，在廠區形成環狀網，主要用于對水質要求較高的新水用戶（泵軸封水）、各循環系統補水（如煉鐵、煉鋼、熱軋、煉焦和厚板等生產單位的凈環水系統的補充水）等，同時用作消防用水。

1.2.2 循環冷卻水系統

根據工藝用水條件的不同，建有不同用途而水質各異的循環冷卻水系統，基本由軟水循環冷卻水系統、間接冷卻的凈循環冷卻水系統和直接冷卻的濁循環冷卻水系統組成，向各生產廠供應，另外，各系統有相關的水處理設施。

1.2.3 生活水供水系統

該系統的水取自廠區生活用水儲水池，由生活新水泵加壓，送至廠區各生活用水點。一期設計能力200 m3/h。

1.3 排水系統

鲅魚圈分公司廠區排水采用分流制，分為雨水、生活排水、生產排水三個排水系統。生活排水排至生活污水處理廠；生產排水排至生產廢水處理廠。

2 降低新水耗量措施分析

2.1 采用節水型工藝技術和裝備

（1）采用了干熄焦技術，不僅節約了大量的新水用量，還極大地提高了環保效果。

（2）高爐渣粒化循環水系統采用了中水回用水技術，示意圖見圖1。如圖1所示，高爐原有渣粒化循環水系統的基礎上增加了一個容積較大的回用水池，池外設置供水泵，水泵從池內抽水，將水送至高爐兩套水渣系統的轉鼓作為沖洗水使用（原有的轉鼓沖水為新水），因此可以節約等量的新水。回用水經過轉鼓后進入水渣粒化循環水系統成為其補水水源。渣和水的混合物經過轉鼓進行渣水分離，渣經過皮帶外運，水則由粒化回水泵抽送至冷卻塔進行冷卻，經過冷卻后繼續由粒化供水泵抽送至接收塔內進行渣冷卻。該系統實現了串級用水，大幅度地減小了新水補充量。

圖1 高爐渣粒化循環水系統示意圖Fig.1 Diagram for Circulating Water System for BF Slag Treatment

（3）采用高爐煤氣干法除塵技術。原有濕法除塵包括濁環水處理系統和泥處理系統，這兩個系統存在如下問題：濁環水處理系統共有12臺各類泥漿泵，平時近一半運行，全部使用新水進行軸封冷卻，而且泥漿泵停機后使用新水反沖洗；泥處理系統中的帶式壓濾機使用新水沖洗濾布；加藥系統使用新水。高爐煤氣干法除塵技術是在原有濕法除塵技術基礎上進行的改造，采用該技術后，取消上述用水點，節約了大量新水，每天可節約1 500 t以上。

應用上述節水型工藝技術和裝備后，在源頭上實現了水資源消耗減量化。

2.2 廢水處理技術

分公司生產污水處理的主要工藝流程見圖2，生產排水經過污水管網收集后進入生產污水處理廠，污水先經過粗格柵，去除塊狀雜物后，再經過細格柵，進一步去除雜物。污水經過粗細兩級格柵后，進入污水調節池，通過增加污水停留時間的辦法來增加水中懸浮物的沉淀效果，沉淀在池底的淤泥通過定期的池體清掃進行處理。污水經過調節池后進入渦凹汽浮池，由于該污水來水乳化油含量極少，浮油的含量也很少，因此，渦凹氣浮以沉淀功能為主，氣浮功能為輔，使用的混凝劑和助凝劑水處理藥劑較多，氣浮功能類的藥劑較少或不用。污水經過渦凹氣浮池后，進入機械加速澄清池，該池內同時設置斜板以提高懸浮物的去除效果。經過渦凹氣浮池和機械加速澄清池兩個主要處理工藝段后，出水最后進入高效纖維束過濾器，對污水進行最后一步的處理，去除水中殘留的懸浮物、膠體和有機物。出水水質清澈無異味，可以養魚、綠化和生產回用。

圖2 生產污水處理的主要工藝流程Fig.2 Main Process Flow for Treating Waste Water Produced in Production

處理后的回用水水質主要指標見表1。由表1看出，出水懸浮物、化學需氧量等指標均低于標準值。回用水使用范圍廣泛，已經應用于煉鐵鑄鐵機、綠化噴灑、凈環水系統和濁環水系統的補水、煉鐵高爐沖渣用水、現場噴灑用水和部分煤氣水封用水等，使用量達到了每天15 000 m3以上，相當于650 m3/h，節約了等量新水。

分公司各工序均建有獨立的自循環水系統，同時配備循環污水處理和泥處理系統，因此大大減少了廢水外排。

表1 回用水水質主要指標Table 1 Main Indexes for Reused Water Quality

2.3 其它措施開源節流

（1）鲅魚圈廠區大部分為填海建廠，在廠房基礎地溝等處經常有地滲水流出，其水質能夠達到濁環水系統的補充水標準，因此地滲水可作為新水水源。如厚板廠濁環水系統約有30～50 m3/h的補水來自地滲水。

（2）采取措施減少溢流，如關小閥門控制補水量，以總開度為100圈的地下閘閥為例，將總開度由原來的100圈全開改為只開25圈，甚至只開5～10圈。這樣既可以避免短時間內大量集中補水，造成瞬時供水量過大，導致管網供水壓力快速降低，又可以限制用戶浪費用水和降低管網漏水損失。此外，還把所有的循環水系統補水閥改成自動補水閥，根據水池水位的高低自動開關閥門。

（3）實行降壓供水制度，即把新水供水壓力由最初的0.35 MPa逐年下降到目前的0.12 MPa。主要措施是把所有外網直供用水點的水線能夠利用區域小循環水系統供水的均改為小循環系統供水，對于地理位置較高的用水點，增加管道泵對單用戶提壓供水，從而逐步實現總供水外網的降壓運行。

3 進一步降低新水耗量的措施

雖然鲅魚圈分公司噸鋼耗新水量在國內已處于先進水平，但與國際同類用水先進企業相比仍有差距，要進一步降低新水耗量，應進一步挖掘串級用水和中水利用潛能，不斷增加其他水源的合理利用，可以從如下幾個方面開展相關工作。

3.1 廢水回用

3.1.1 生產廢水處理廠出水回用

生產廢水處理廠出水已經回用于下列工序：干熄焦粉塵、燒結混勻、煉鋼燜渣、水泥渣料噴灑、冬季余熱水補水、夏季料場噴灑、高爐沖渣、煉鋼煤氣水封、濁環水系統補水及燒結脫硫等。下一步應該繼續大力加強回用水使用用戶的開發，如新水系統摻混回用水，部分凈環水系統補充回用水等。

3.1.2 雨水利用和生產廢水深度處理

可以在未來考慮雨水利用，利用一些構筑物在雨季儲存大量降水，經過必要的處理后能夠作為新水使用。還可以考慮對回用水進行深度處理，如將一部分經生產廢水處理廠處理后的回用水，再經過超濾、反滲透處理等工藝成為一級除鹽水，一級除鹽水打入儲水池作為新水回用及軟水使用。濃鹽水經再處理，按環評要求達標排放或回用。

3.2 減少外排水

3.2.1 除鹽水站濃鹽水利用

除鹽水站超濾反洗水量較大，主要原因在于超濾膜污堵快。為了降低超濾膜的污堵速度，反洗水設計采用的是新水，試驗驗證使用濃鹽水沖洗可以達到同樣的效果，因此可以考慮使用濃鹽水替代新水，既節約了新水，又減少了總排水量。目前已經實現了煉鋼除鹽水站濃鹽水的再利用，即利用濃鹽水對四套超濾系統進行反沖洗，日節新水量約1 000 t。應繼續加強其他除鹽水站濃鹽水的再利用。

3.2.2 加強生產管理

建立約束與考核機制。針對循環水電導率及濃縮倍數偏低的情況，采用低水位運行方式減少溢流，循環系統的濃縮倍率不低于4且水質達到設計電導率時才能排放。

控制燃氣設施水封槽新水補水量，減少排水。目前，已經有部分的水封用水改為生產回用水，下一步可以加強這方面的應用。

3.3 減少新水補水量

3.3.1 增建原料場除塵風機冷卻自循環泵房

原料場除塵風機現采用新水冷卻，用后直排，造成新水資源的浪費。冷卻水循環使用后減少新水供應，目前，已經有部分風機的用水改為生產回用水，下一步煉鐵原料區域應該進一步加強使用回用水。

3.3.2 增加RH冷卻塔

由于現有的RH冷卻塔處理能力不足，為避免水溫過高影響生產，經常采用大量補新水的方法降低水溫。因此，需增加一臺RH冷卻塔，有效減少新水用量，同時減少外排。

3.3.3 沖洗水改造

煉鋼廠污泥處理間濁環過濾器沖洗水由新水改成回濁環水。分析認為采用轉爐煤氣干法除塵技術是未來的節水方向。

3.3.4 優化計量管理

結合國家頒布的《取水定額第2部分：鋼鐵聯合企業》標準和國內外用水先進企業指標，分公司結合實際情況，制訂各主要工序的新水消耗定額，規范各主體用戶的用水定額管理。同時將調整、更換、增加部分計量水表，強化水系統計量管理，形成計量系統網絡，對水資源使用狀況實行動態監測與精確計量，能夠有效節約水資源。

4 降低新水耗量效果

實際生產中采取了上述措施后，新水耗量大幅度降低。統計鲅魚圈分公司近6年的新水耗量見表2。由表2看出，自2015年以來，新水耗量指標均低于設計值，尤其自2019年以來，低于水利部用水定額的領跑值，在國內冶金行業處于領先水平。

表2 鲅魚圈分公司近6年的新水耗量Table 2 Consumption of Fresh Water in Bayuquan Branch over Recent 6 Years m3/t

5 結語

鋼鐵企業要實現長期的可持續發展，降低新水耗量是一項重要舉措。鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司采取了干熄焦技術和高爐煤氣干法除塵技術，高爐渣粒化循環水系統采用了中水回用水技術，在源頭上實現了水資源消耗減量化。生產污水經處理后廣泛回用于適應該水水質的生產工藝段，利用地滲水作為新水水源，采取措施減少溢流，實行降壓供水制度。采取上述措施后，新水耗量最低達到2.03 m3/t，處于國內領先水平。為了進一步降低新水消耗，應進一步開發串級用水和中水利用潛能，不斷增加其他水源的合理利用，實現新水耗量2.0 m3/t以下的目標，并且持續進步，為建成環境友好、資源節約型企業做出不懈的努力。