冶金行業(yè)給排水的節(jié)能設(shè)計

辛紅艷

（中鋼石家莊工程設(shè)計研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

冶金業(yè)可按照冶煉工藝和設(shè)備的不同需水量和生產(chǎn)廢水排出的不同性，對不同的給排水系統(tǒng)進行設(shè)計。為了使冶煉企業(yè)的給排水達到環(huán)保節(jié)能的目的，許多給排水工程更重視節(jié)能設(shè)計，此理念既能促進冶金業(yè)排水技術(shù)持續(xù)進步，它的長期經(jīng)濟與環(huán)境效益也是傳統(tǒng)排水設(shè)計比不了的。給排水節(jié)能設(shè)計可對冶金企業(yè)資源緊缺現(xiàn)狀進行緩解，為此現(xiàn)代冶金給排水設(shè)計應(yīng)對節(jié)能設(shè)計提高重視度，并有效應(yīng)用節(jié)能設(shè)計措施，從而在冶金業(yè)中充分發(fā)揮出給排水工程巨大的作用。

1 廢水處理設(shè)計

近年來，節(jié)水已成為世界各國的共同呼聲。作為人類必需的能源，需求與儲備的矛盾越發(fā)突出。從而使得冶金工業(yè)廢水處理變得十分關(guān)鍵，我們需要通過合理的措施進一步減少冶金工業(yè)廢水的排放，切實實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。冶金生產(chǎn)廢水種類繁多，成分復(fù)雜，污染物含量高。根據(jù)冶煉金屬的不同，主要有三種廢水處理方法：生物法、化學(xué)法、物理法。

物理處理法與廢水性質(zhì)變化無關(guān)。主要應(yīng)用過濾、吸附、離心等方法或按雜質(zhì)不同沸點、結(jié)晶點來分類廢水中雜質(zhì)。化學(xué)處理法，其中有相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，利用置換、氧化化學(xué)反應(yīng)法，為了實現(xiàn)廢水凈化，將雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為離子態(tài)，生成固體化合物。生物處理方法與化學(xué)和物理等處理方法相比，其環(huán)保性非常強，生物處理法需要應(yīng)用較長的時間，想要使廢水處理速度提升，必須加強目標(biāo)微生物的代謝。而生物處理只處理廢水中的有機雜質(zhì)，其局限性明顯。

2 應(yīng)用有助于節(jié)能的高爐水冷系統(tǒng)

脫鹽水冷卻循環(huán)系統(tǒng)仍然是當(dāng)前冶金工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)，據(jù)蘇聯(lián)相關(guān)統(tǒng)計，高爐正常使用工業(yè)冷卻水的平均壽命為4.5年，與普通工業(yè)冷卻水和脫鹽水冷卻相比，高爐平均使用壽命提高了一倍，最終讓平均使用壽命達9年～12年，且水冷系統(tǒng)作為一項關(guān)鍵因素可切實實現(xiàn)最終的節(jié)能設(shè)計。現(xiàn)如今，普遍應(yīng)用的脫水冷卻循環(huán)系統(tǒng)就是高爐軟水閉路循環(huán)冷卻系統(tǒng)，下面為具體的幾個關(guān)鍵特點：

（1）良好的運行穩(wěn)定性。現(xiàn)在使用的軟水是化學(xué)軟水加緩蝕劑，只要水質(zhì)得到很好的控制，可使冷卻設(shè)備的內(nèi)表面長期不結(jié)垢，利用對冷卻循環(huán)系統(tǒng)的改善，冷卻水的可靠流速可明顯提升，從而保證冷卻設(shè)備擁有足夠的冷卻能力，為高爐冶煉穩(wěn)定運行、長期應(yīng)用提供保障。軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)相比于汽化冷卻循環(huán)系統(tǒng)，其擁有更低的冷卻水溫，高爐爐墻能快速凝固渣皮，保證冷卻設(shè)備運行正常，結(jié)合實際需要對循環(huán)水流量、水溫進行適度調(diào)節(jié)，充分滿足高爐冷卻需要的同時，使其擁有顯著的節(jié)能效果。

（2）降低給水需求。軟水閉路冷卻循環(huán)系統(tǒng)具有一定的封閉性的特性，在系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)自成循環(huán)體系中，在蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中不會有水分蒸發(fā)損失，從理論上講，只有工藝制造不足造成的水損失，比如管道連接薄弱造成的滲漏，一般來說，本系統(tǒng)用水量不會太大，對供水系統(tǒng)流量設(shè)計要求低，運行中，平均1小時補給水低于循環(huán)水的1%，比工業(yè)水開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)的5%低。

3 冶金業(yè)給排水節(jié)能設(shè)計的作用

想要實現(xiàn)冶金業(yè)的節(jié)能減排，最重要的部分就是設(shè)計工作，在冶金業(yè)中節(jié)能設(shè)計發(fā)揮著舉足輕重的作用，冶金行業(yè)一方面重視開發(fā)新工藝，同時也很重視改造原有工藝，并通過這樣的方式在提高節(jié)能水平、工藝水平和設(shè)計水平的同時實現(xiàn)能耗的降低，進而最終達到合理、科學(xué)的節(jié)能目標(biāo)。

例如，在具體實踐中，高爐本體循環(huán)冷卻水、轉(zhuǎn)爐氧槍冷卻水、VD精煉爐、RH精煉爐等設(shè)施的冷卻水均也應(yīng)用的是軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)，不僅節(jié)約了大量電能資源，而且有效地減少了水能的損失。此類設(shè)計理念同節(jié)能理念非常符合，也能受到大多數(shù)冶金企業(yè)的歡迎。比如，2500m3的高爐爐體冷卻水系統(tǒng)一小時需要的水量是5000m3，用戶有0.6MPa的接點供水壓力；若使用的是傳統(tǒng)的開式循環(huán)水系統(tǒng)，那么供水水泵揚程則應(yīng)達到75m，且補水量大概是10%，也就是有500m3/h的水耗量；若通過設(shè)置補水定壓系統(tǒng)，使冷卻水系統(tǒng)成為閉式壓力循環(huán)，那么此時循環(huán)供水泵揚程僅需達到40m，通過對比，兩個循環(huán)水系統(tǒng)水泵揚程之差約為35m；并且系統(tǒng)補水量也下降到1%(50m3/h)以下，水耗量降到十分之一。據(jù)此可知，閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)的節(jié)能效果更突出，通過對比兩種方式，則人們會更加青睞于節(jié)能設(shè)計，并且業(yè)界行業(yè)中的節(jié)能設(shè)計也深受人們廣泛青睞。

4 給排水具體節(jié)能措施

（1）優(yōu)化給排水工程設(shè)計。在設(shè)計給排水工程時，設(shè)計人員應(yīng)充分發(fā)揮設(shè)計的作用，在保證設(shè)計質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大限度降低材料投入的成本，并且要合理、科學(xué)的設(shè)計管道連接位置以及接井和坡度間距等細(xì)部環(huán)節(jié)，這樣可以降低材料成本。

（2）按水質(zhì)應(yīng)串級用水。按冶金運行各環(huán)節(jié)對水質(zhì)的要求應(yīng)用串級用水，對滿足下級水質(zhì)要求的廢水直接進行應(yīng)用，降低污水排放和處理成本的方法，不用處理上級用水即可直接應(yīng)用是串級用水較為顯著的特征。此種節(jié)能措施需建立在高水位水產(chǎn)生的雜質(zhì)中沒有影響低水位需水量的物質(zhì)的基礎(chǔ)上，如果上層水中有對下層水質(zhì)有害的物質(zhì)，不允許直接串聯(lián)使用，經(jīng)處理后才能循環(huán)使用，以避免縮短操作設(shè)備的使用壽命，埋下安全隱患。

（3）變頻供水、供電。變頻供水也作為一種給排水節(jié)能措施，是為連鑄機生產(chǎn)運行而制定的。針對不同生產(chǎn)段、連鑄機用水量，變頻供水由變頻器實現(xiàn)，可降低水的使用數(shù)量，達到節(jié)能的目的。并且，冷卻塔風(fēng)機等輔助設(shè)備也適合使用變頻器，可通過有效應(yīng)用變頻器切實實現(xiàn)節(jié)能的目的。

（4）利用高爐沖渣水余熱。高爐冶煉中爐渣溫度高達1500℃，所以冷卻渣沖洗水含大量熱能，這些熱能的回收利用可以作為給排水設(shè)計的一個重要節(jié)能方向。但會有很多雜質(zhì)存在洗渣水中，無法直接利用。故此應(yīng)實施換熱處理，處理后，居民可用這部分熱能取暖，也可用于發(fā)電，換熱后的水可持續(xù)當(dāng)做沖渣水，進而形成個較為完整的循環(huán)，有效實現(xiàn)高爐余熱的充分利用。對于高爐渣，其余的熱量趨勢有兩部分，首先，利用沖渣水進行蒸發(fā)。其次，利用水的蒸發(fā)帶入大氣。高爐換熱處理后，會使余熱始終保持在穩(wěn)定情況下，并使沖渣水流出高爐溫度適中不改變。

5 結(jié)語

總體而言，有效降低冶金行業(yè)能耗的關(guān)鍵途徑之一是給排水的節(jié)能設(shè)計，在工程應(yīng)用中，必須以循環(huán)利用和減排為準(zhǔn)則，降低生產(chǎn)成本，提升企業(yè)社會與經(jīng)濟效益。設(shè)計人員一定要跟上時代發(fā)展步伐，為了有效地實現(xiàn)節(jié)能減排，需要綜合考慮和統(tǒng)籌兼顧的做好相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計，以期最終能實現(xiàn)真正的節(jié)能減排。