煤粉區(qū)域風(fēng)機冷卻水的回收利用

王 維，王麗芳，蔡 飛

（1鞍鋼股份煉鐵總廠；2鞍山市水務(wù)集團有限公司立山自來水公司，遼寧鞍山 114000）

1 項目用水概述

鞍鋼股份煉鐵總廠西區(qū)煤粉項目于2006年建成投產(chǎn)，主要用于2、3高爐煤粉噴吹，滿足高爐冶煉熱量需求，其中大型機械設(shè)備排煤風(fēng)機、廢氣引風(fēng)機、磨煤機軸瓦需要冷卻降溫維持運行。該區(qū)域風(fēng)機冷卻使用工業(yè)新水，軸瓦冷卻后冷卻水直排。經(jīng)過對來水和排水水質(zhì)化驗，除了溫度平均升高0.5 ℃以外，其他指標變化不大，詳見表1。

表1 風(fēng)機冷卻水來水和排水水質(zhì)對比

為了降低動力系統(tǒng)水源及污水處理運行成本，減少水能源浪費，同時減少工業(yè)新水外排對下游污水處理廠的壓力，對該區(qū)域機械設(shè)備冷卻水進行回收循環(huán)利用。

2 用水統(tǒng)計與回收方案

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，西區(qū)煤粉區(qū)域風(fēng)機冷卻使用水量統(tǒng)計情況見表2，共計排水70.8 m3/h，連續(xù)排放。回收方案初步制定為泵站內(nèi)新建1座水箱和2臺水泵，水箱內(nèi)的水經(jīng)過水泵加壓送到用水點，回水靠余壓經(jīng)回水管道進入泵房頂部的冷卻塔，冷卻后水自流入水箱循環(huán)使用。為保障水質(zhì)，在水泵出口管道上增設(shè)自動清洗過濾器，水箱補水用浮球閥控制水位，水質(zhì)為工業(yè)新水。

表2 西區(qū)煤粉區(qū)域風(fēng)機冷卻使用水量統(tǒng)計情況

3 水循環(huán)系統(tǒng)泵房各工藝布置方案

為節(jié)約工程投資，將煤粉噴吹電氣室旁閑置的泵房（鞍鋼西區(qū)煉鐵總廠新2#、3#高爐風(fēng)機變頻調(diào)速循環(huán)水泵站）進行更新改造，用于西區(qū)煤粉區(qū)域風(fēng)機冷卻水循環(huán)泵房。

(1)泵房為地面式，占地6.3 m×7.5 m。更新水箱一座，容積：L×B×H=26.88 m3；更新管道泵兩臺，一工一備，單泵流量Q=65.4-93.5-112 m/h，揚程H=47.5-44-37 m，功率N=18.5 kW；更新配套閥門及管道；新設(shè)管道自清洗過濾器一臺，N=0.55 kW；更新冷卻塔一座，按照設(shè)計要求，該設(shè)備選擇低噪音、高效率冷卻風(fēng)機。

(2)排煤風(fēng)機及磨煤機在煤粉車間主廠房內(nèi)，供水管線利舊，回水管線新建；廢氣引風(fēng)機在廢氣風(fēng)機室內(nèi)，供、回水管線均新建。

(3)室外供、回水管線均新建：其中煤粉車間主廠房供、回水管線沿建筑物外墻敷設(shè)，廢氣風(fēng)機室供、回水管線沿現(xiàn)有電纜橋架敷設(shè)。

(4)水箱補水管更新，為了便于檢修，排水管利舊，需重新疏通后投入使用。

(5)由于項目設(shè)計施工在東北地區(qū)，考慮到冬季設(shè)備運行，泵房設(shè)置采暖系統(tǒng)。采暖熱源接自廠區(qū)熱力管網(wǎng)，熱媒是表壓0.2 MPa飽和蒸汽，凝結(jié)水回收利用，就近排至水箱。采暖系統(tǒng)采用上供下回垂直雙管，散熱器采用翅片管散熱器。冷卻水循環(huán)泵房在生產(chǎn)時產(chǎn)生大量余熱和余濕，為確保系統(tǒng)正常運行，采用機械式通風(fēng)方式對室內(nèi)進行通風(fēng)換氣，消除余熱余濕，選用的是玻璃鋼軸流風(fēng)機，為低噪聲高效節(jié)能型產(chǎn)品，其風(fēng)機效率≥85%。

(6)各低壓電機為直接起動，采用繼電接觸器控制。操作方式根據(jù)工藝專業(yè)需要設(shè)置機旁及集中操作。集中操作采用PLC完成，PLC實現(xiàn)邏輯聯(lián)鎖控制、監(jiān)控及報警等功能。泵房控制顯示系統(tǒng)均在煤粉噴吹控制室計算機畫面上。電纜敷設(shè)后，電纜出入孔洞，用防火堵料可靠封堵，以抑制火災(zāi)時穿透孔洞向鄰室蔓延。現(xiàn)場工藝流程圖見圖1。

圖1 西區(qū)煤粉風(fēng)機冷卻水自循環(huán)工藝流程圖

4 冷卻水循環(huán)利用經(jīng)濟效益分析

依據(jù)設(shè)計對該項目進行經(jīng)濟分析，確認該項目所需要建設(shè)投資，經(jīng)濟效益合理。

（1）增量效益：項目實施后，西區(qū)煤粉工業(yè)新水消耗從70.8 m3/h降至1.1 m3/h（補水），年工作時間為8 760 h，則年節(jié)約新水60.1萬m3，工業(yè)新水價格3.19元/m3，年節(jié)約新水收益194.8萬元。新循環(huán)系統(tǒng)年增加耗電12萬kWh，電價格0.60元/kWh，年增加電費7.2萬元，年增量效益187.6萬元。

(2)成本費用：固定資產(chǎn)折舊采用直線折舊法，殘值率為5%。設(shè)備折舊年限為15年，年折舊費用3.8萬元，年檢修費用5萬元。項目投產(chǎn)后年總成本費用8.8萬元，經(jīng)營成本3.8萬元。

(3)營業(yè)稅金及附加：營業(yè)稅金中包括城市維護建設(shè)稅和教育費附加，增值稅稅率為17%,城市維護建設(shè)稅和教育費附加分別按照增值稅的7%和5%計算。經(jīng)過測算，項目投產(chǎn)后年營業(yè)稅金及附加為3.8萬元。

(4)利潤：項目投產(chǎn)后年利潤總額為187.6-8.8-3.8=175萬元，所得稅按25%計算為43.75萬元，凈利潤為131.25萬元。

(5)施工費用：工程建安費38.3萬元，設(shè)備費13.08萬元，其他費用2.06萬元，總計費用53.44萬元。

5 運行效果

2019年11月投入生產(chǎn)，投產(chǎn)后第一年即達到設(shè)計生產(chǎn)能力的100%。投產(chǎn)后系統(tǒng)運行穩(wěn)定，冷卻水水溫差達到3℃，滿足現(xiàn)場設(shè)備冷卻溫度要求；同時減少年外排新水60.1萬m3，大大減輕了后續(xù)污水處理的壓力，為鞍鋼總排水達標打下堅實的基礎(chǔ)。經(jīng)過水質(zhì)跟蹤化驗，冷卻循環(huán)水符合標準（見表3），后續(xù)系統(tǒng)運行中加強設(shè)備維護管理及水質(zhì)監(jiān)測，濃縮倍數(shù)超過要求以后及時排污換水。

表3 改造后風(fēng)機冷卻水水質(zhì)對比

6 結(jié)論及建議

從西區(qū)煤粉風(fēng)機冷卻水自循環(huán)回收利用效果來看，該項目取得很好的經(jīng)濟效益。鞍鋼煉鐵總廠由于各歷史時期生產(chǎn)需求，導(dǎo)致其動力系統(tǒng)暫時無法做整體節(jié)能規(guī)劃，只有根據(jù)現(xiàn)場實際情況，分區(qū)域采取自循環(huán)、用水并聯(lián)改串聯(lián)等節(jié)水措施，逐步改善煉鐵總廠循環(huán)水系統(tǒng)，提高水重復(fù)利用率。