節(jié)水技術(shù)在邯鋼的開發(fā)與應(yīng)用

黃博 韓向紅 陳建昌

摘要：鋼鐵企業(yè)是耗水和排水大戶，噸鋼耗新水作為鋼鐵企業(yè)重要能耗指標(biāo)，直接反映了企業(yè)的能耗狀況。近年來，河鋼集團(tuán)邯鋼公司通過節(jié)水技術(shù)開發(fā)、提高中水回用量、加強(qiáng)用水管理和控制排污等方面的努力，噸鋼耗新水指標(biāo)持續(xù)偏低，收獲了較好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會效益。本文主要分析了節(jié)水技術(shù)在邯鋼的開發(fā)與應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè);節(jié)水技術(shù);中水回用;應(yīng)用

Abstract： Iron and steel enterprises are large consumers of water and drainage. As an important energy consumption index of iron and steel enterprises， new water consumption per ton of steel ?directly reflects the energy consumption of the enterprise. In recent years， through the efforts of water-saving technology development， improving reclaimed water reuse， strengthening water management and controlling sewage， HBISGroupHansteelCompany has continuously low new water consumption index per ton of steel， and achieved good economic， environmental and social benefits. This paper analyzes and studies the development and application of water-saving technology in Hansteel for reference.

Key Words： Iron and steel enterprises; Water saving technology; Reclaimed water reuse; Application

河鋼集團(tuán)邯鋼公司建設(shè)于1958年，企業(yè)歷經(jīng)60多年的跨越式發(fā)展，現(xiàn)已成為國有特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。近年來，隨著公司規(guī)模和產(chǎn)量不斷提升，新水用量也不斷提高。當(dāng)前環(huán)保形勢日益嚴(yán)峻，而河鋼邯鋼執(zhí)行的是所在地邯鄲市新的限排標(biāo)準(zhǔn)，也是河北省最嚴(yán)格的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。因此節(jié)約用水、減少外排、降低成本成了河鋼邯鋼發(fā)展的重中之重。2020年河鋼集團(tuán)邯鋼公司在現(xiàn)有的狀況下從合理分配用水、廢水資源化、提高水的循環(huán)利用率、進(jìn)行節(jié)水技術(shù)開發(fā)等方面入手，噸鋼耗新水完成1.48m3，達(dá)到了同行業(yè)先進(jìn)水平。河鋼邯鋼能源中心承擔(dān)著公司老區(qū)生產(chǎn)供水及污水回收的重任，隨著公司逐漸淘汰工藝落后、能耗高、污染較重的技術(shù)及裝備，在最大程度上實現(xiàn)了污水回收利用，整體提高了水的循環(huán)利用率，進(jìn)而降低了噸鋼耗新水，不僅解決了制約生產(chǎn)的瓶頸，又降低了工業(yè)生產(chǎn)廢水的排放量，同時創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，有利于國家，有利于社會。

1 節(jié)水方面取得的主要成效

邯鋼老區(qū)水系統(tǒng)包括新（河）水系統(tǒng)、軟水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、污水及中水系統(tǒng)系統(tǒng)。從目前邯鋼老區(qū)現(xiàn)狀出發(fā)，重點在于提高水系統(tǒng)的濃縮倍率，提高中水循環(huán)利用率，減少各用水單位的外排水量，污水資源最大化等方面。通過先期收集數(shù)據(jù)、分析試驗，然后采用新技術(shù)、加強(qiáng)管理、優(yōu)化工藝等措施，在源頭、中間過程及后續(xù)跟進(jìn)等各個環(huán)節(jié)作出調(diào)整優(yōu)化，最終不斷提高水資源重復(fù)利用率，實現(xiàn)工業(yè)廢水“近零排放”。近年來，公司加大節(jié)水技術(shù)開發(fā)力度，不斷完善和改進(jìn)水系統(tǒng)裝備和工藝技術(shù)，在全公司實施了一大批節(jié)水減排、科技進(jìn)步項目。作為牽頭單位，能源中心重點做了以下幾方面的工作。

1.1 改善廠區(qū)水源水質(zhì)

（1）提高河水水質(zhì)。邯鋼河水原使用的是滏陽河水。在引進(jìn)南水北調(diào)水后，經(jīng)水質(zhì)測量和分析比對，發(fā)現(xiàn)其水質(zhì)優(yōu)于滏陽河水。故將其同滏陽河水共同作為邯鋼新水水源，新水水質(zhì)明顯得到改善，氯根由150mg/l減少至64mg/l，電導(dǎo)率由1200μ/s降低至664μ/s，系統(tǒng)含鹽量和氯根等各項指標(biāo)得以減少，提高了整個水系統(tǒng)的濃縮倍率，減少了廠區(qū)外排水量。（2）提高中水水質(zhì)。邯鋼東區(qū)兩座污水處理廠每天產(chǎn)能共計17.2萬t，收集廠區(qū)生產(chǎn)、生活污水經(jīng)處理后送用戶使用。根據(jù)一、二污水處理廠自身工藝特點及下游用戶用水需求，進(jìn)行分級、分質(zhì)收集污水，軟水站脫鹽廢水全部改為由一污水回收處理，強(qiáng)化污水處理廠設(shè)備及運行管理，提升污水廠出水水質(zhì)[1]。

1.2 水系統(tǒng)過程用水監(jiān)督

（1）對廠區(qū)各個用水環(huán)節(jié)、過程進(jìn)行監(jiān)督、把控，對各用水單位進(jìn)行分級分質(zhì)供水，優(yōu)質(zhì)優(yōu)用，合理分配各水種水量，實現(xiàn)水資源最大化。（2）對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，通過優(yōu)化運行方式，小改小革，控制河水、中水、脫鹽水等補(bǔ)水的水量配比，根據(jù)水質(zhì)指標(biāo)情況，嚴(yán)格把控補(bǔ)水量和排放量，降低水耗。各循環(huán)水泵站嚴(yán)格采用高效降溫設(shè)備降低循環(huán)水水溫，同時對冷卻設(shè)備、設(shè)施及時進(jìn)行消缺恢復(fù)，避免降溫能力不足，杜絕夏季高溫天氣依靠大量置換水進(jìn)行降溫的作法。（3）加強(qiáng)下水道的日常監(jiān)督、排查及治理工作，對生產(chǎn)廠排放點進(jìn)行梳理排查和分類，提前制定應(yīng)急預(yù)案和保障措施，減少污水廠因接收廠區(qū)異常排水造成事故檢修或影響出水水質(zhì)，提高中水系統(tǒng)長周期安全穩(wěn)定生產(chǎn)。（4）在制訂大型能源介質(zhì)停、送方案時，把消耗水量降到最低作為重點因素來考慮，在保證設(shè)備及人員安全的前提下做到不浪費一滴水。同時強(qiáng)化基礎(chǔ)管理，杜絕廠區(qū)內(nèi)各類跑冒滴漏的現(xiàn)象。提高全員的節(jié)水、環(huán)保意識。（5）合理調(diào)整水源提升泵站、河水加壓泵站、冷軋水加壓泵站、廠區(qū)河水環(huán)管供水泵組生產(chǎn)運行方式，確保河水大管網(wǎng)穩(wěn)定運行[2]。

1.3 開發(fā)中水新用戶

通過管網(wǎng)改造和運行方式調(diào)整，能運中心七軟水新站由中水全部替代河水作為水源，降低河水提取量500t/h，進(jìn)一步提高了中水回用量，邯鋼東區(qū)中水回用率實現(xiàn)97.1%，外排水量控制在300t/h以下，做到了目前最大程度的減少外排，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、綠色發(fā)展。

1.4 技術(shù)升級改造，節(jié)約用水

（1）軟水站膜法技術(shù)優(yōu)化改造。三軟水站原三套超濾系統(tǒng)運行周期短、設(shè)備老化嚴(yán)重，且壓力不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)大量跑水泄漏，回收率低。七軟水站原六套超濾系統(tǒng)在運行過程中，由于各個膜殼之間壓力不穩(wěn)定、壓力變化大等問題，膜殼接口及管道接口經(jīng)常爆開，大量泄漏。經(jīng)分析兩座軟水站超濾系統(tǒng)均在設(shè)計運行缺陷，通過技術(shù)攻關(guān)，對三軟水站超濾系統(tǒng)進(jìn)行換型改造，全部更換為外壓管束式超濾，并優(yōu)化運行方式和控制程序，提高了設(shè)備保障能力。通過對七軟水新站兩套超濾裝置進(jìn)行了更換，并通過技術(shù)優(yōu)化，將恒壓運行改造為恒流運行，實現(xiàn)了水量、水壓穩(wěn)定。改造后軟水系統(tǒng)回收率由55%提高至65%。

（2）循環(huán)水站工藝優(yōu)化，設(shè)備升級。對5座循環(huán)水泵站每個系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)、水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行比對分析，對工藝設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級。其中十九水站開路系統(tǒng)增加軟水補(bǔ)水水源、六水站閉路系統(tǒng)補(bǔ)水增加二軟水站脫鹽水水源，以改善各自系統(tǒng)水質(zhì)。十六水站加裝Y型管道過濾器，避免填料等雜物進(jìn)行循環(huán)水中。改造后通過檢修手孔，在不影響運行的情況下定期對過濾器內(nèi)部阻塞物進(jìn)行清理，保證了系統(tǒng)水質(zhì)，減少了檢修次數(shù)，不再需要頻繁置換改善水質(zhì)，降低了水耗。同時也間接提高了用戶的發(fā)電效率[3]。

1.5 反滲透濃水實行高效回收利用

通過對七軟水新站多介質(zhì)反洗水管道進(jìn)行簡單改造，在一級反滲透濃水管道上加裝三通和閥門，并將反滲透濃水外送管（DN150）連接到多介質(zhì)1#反洗泵。多介質(zhì)過濾器在兩次反洗中均使用一級濃水，反洗結(jié)束后使用中水進(jìn)行正洗1次。這樣便可將七軟水新站一級反滲透濃水回收作為其12臺多介質(zhì)反洗用水，在不影響多介質(zhì)過濾器反洗效果的同時，實現(xiàn)了濃水的高效回收利用，降低了中水水耗。按目前運行情況，12臺多介質(zhì)過濾器每天平均需最少反洗兩臺，每臺多介質(zhì)過濾器反洗需消耗15～20t水，每月可最少節(jié)省中水約10950t。

2 邯鋼的節(jié)水實踐

（1）熟練掌握并完善以中水為水源的脫鹽水制水工藝，使脫鹽水站能夠全部使中水作為水源來制備脫鹽水。采用雙膜法、反滲透技術(shù)，利用廠區(qū)工業(yè)廢水回收處理制備中水來生產(chǎn)預(yù)脫鹽水、脫鹽水和精脫鹽水來替代河水。做好超濾及反滲透雙膜法處理工藝技術(shù)開發(fā)及設(shè)備運行管理。通過應(yīng)用一種“反滲透無動力濃水高效回收裝置”專利，提高了反滲透設(shè)備的單套回收率和脫鹽率，提高了二級反滲透系統(tǒng)的使用周期，延長了化學(xué)清洗周期，從而提高了反滲透系統(tǒng)的整體回收率，降低了系統(tǒng)水耗比，減少了高鹽廢水排放量。

（2）強(qiáng)化廠區(qū)綜合管網(wǎng)的點巡檢，杜絕各類“跑、冒、滴、漏”的現(xiàn)象發(fā)生，對老化的水管網(wǎng)有計劃、有方案進(jìn)行及時更換或加固，杜絕爆管事故的發(fā)生;加強(qiáng)用水申請、審批制度的管理，嚴(yán)厲杜絕偷水案件。加強(qiáng)對各水站吸水井補(bǔ)水監(jiān)督、控制、檢查，杜絕過剩補(bǔ)水、溢流的現(xiàn)象，使浪費用水現(xiàn)象大幅減少[4]。

（3）為提高循環(huán)水的利用率，各循環(huán)水泵站嚴(yán)格采用高效降溫設(shè)備降低循環(huán)水水溫，同時實行水溫上限控制，在滿足各生產(chǎn)用戶要求的前提下，根據(jù)各用戶的特點，減少河水補(bǔ)水。

（4）應(yīng)用一種“具有消霧節(jié)水功能的閉式冷卻塔”專利技術(shù)，用于達(dá)到消霧節(jié)水的目的。風(fēng)機(jī)安裝在塔體的頂端，風(fēng)機(jī)下方安裝空冷管束，空冷管束的下方有收水器，噴淋裝置安裝在收水器的下方，蒸發(fā)冷管束位于噴淋裝置的下方，蒸發(fā)冷管束下方安裝有填料，水箱安裝在填料的下方的塔體底部，上部百葉窗安裝在空冷管束相對的塔體兩側(cè)壁上，下部百葉窗安裝在填料與水箱之間的塔體圓周壁上。當(dāng)高溫介質(zhì)在進(jìn)入蒸發(fā)冷管束前，先通過空冷管束預(yù)冷，預(yù)冷后的介質(zhì)在進(jìn)入蒸發(fā)冷管束中進(jìn)行換熱，噴淋裝置的噴淋水對蒸發(fā)冷管束進(jìn)行噴淋換熱，換熱后的升溫噴淋水與下部百葉窗進(jìn)入的冷風(fēng)接觸換熱，降低噴淋水的水溫，之后噴淋水落入水箱，完成換熱循環(huán)。在運行過程中沒有水分的蒸發(fā)，且換熱后的空氣為高溫干空氣，排入環(huán)境在也不會產(chǎn)生羽霧，在滿足降溫效果的同時，能夠達(dá)到節(jié)水、節(jié)能的效果，并且具有消除水霧的功能[5，6]。

通過采用新工藝、新技術(shù)，加強(qiáng)宏觀管控，優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)奏等措施，水的重復(fù)利用率不斷提高，推進(jìn)工業(yè)廢水“近零排放”。工業(yè)水重復(fù)利用率達(dá)到97.1%，近年來，噸鋼耗新水完成情況：2017年為1.91m3、2018年為1.37m3、2019年為1.39m3、2020年為1.48m3，均在2.0m3以下，實現(xiàn)了新的突破;名列同行業(yè)的先進(jìn)水平，走出了一條具有邯鋼特色的節(jié)水減排之路，具有很強(qiáng)的參照及推廣性。

3 結(jié)語

2020年河鋼集團(tuán)邯鋼公司噸鋼耗新水完成1.48m3，實現(xiàn)了1.5 m3以下的目標(biāo)，達(dá)到了同行業(yè)的先進(jìn)水平。河鋼邯鋼也榮獲“2020年度河北省節(jié)水型企業(yè)”，是河北省首批榮獲此榮譽(yù)的鋼鐵企業(yè)。對鋼鐵冶金企業(yè)在降低水耗方面提出以下建議僅供參考：（1）在節(jié)水技術(shù)和裝備上狠下功夫。要堅決淘汰能耗高的落后工藝、設(shè)備，開發(fā)節(jié)水技術(shù)，開展節(jié)水攻關(guān)，使用水耗較低的工藝技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備;（2）最大限度的實現(xiàn)廢水資源化。通過建設(shè)污水處理廠，利用污水回收再利用各種技術(shù)手段，將企業(yè)生產(chǎn)廢水及生活污水進(jìn)行有效處理，再循環(huán)使用;（3）強(qiáng)化水質(zhì)達(dá)標(biāo)方案，完善水質(zhì)穩(wěn)定措施。通過投加水質(zhì)穩(wěn)定藥劑及改善補(bǔ)水水質(zhì)等手段，先努力提高各小循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)，從而使廠區(qū)大循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)得以提高。

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