淺談冶金行業(yè)給排水設(shè)計(jì)中的節(jié)能措施

陳大明

（河鋼承鋼能源事業(yè)部，河北 承德 067102）

金屬工業(yè)可以設(shè)計(jì)各種排水系統(tǒng)，其基礎(chǔ)是水文程序、對(duì)生產(chǎn)廢水中的水和廢水的濕設(shè)備的需求。為實(shí)現(xiàn)排水熱液企業(yè)創(chuàng)業(yè)的目標(biāo)，許多企業(yè)采用節(jié)能排水項(xiàng)目，推動(dòng)金屬工業(yè)排水技術(shù)的發(fā)展，積累長期經(jīng)驗(yàn)。排水能源的排水有助于減少金屬作業(yè)資源的短缺。因此，現(xiàn)代排水金屬工業(yè)應(yīng)注重節(jié)能設(shè)計(jì)，制定高效節(jié)能設(shè)計(jì)措施，更好地發(fā)揮金屬工業(yè)在排水中的作用。

1 冶金給排水設(shè)計(jì)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 除鹽水冷卻循環(huán)系統(tǒng)

在早期進(jìn)行冶煉的時(shí)候，應(yīng)用的系統(tǒng)存在一定的缺陷，最為明顯的便是回水勢(shì)能未能得到全面利用，從而造成水能產(chǎn)生了浪費(fèi)。盡管在生產(chǎn)工作中，浪費(fèi)的情況不是很明顯，但會(huì)對(duì)于系統(tǒng)本身的整體性能帶來較大影響。不僅如此，對(duì)于換熱設(shè)備而言，由于蒸發(fā)設(shè)備的整體造價(jià)非常高，因此多數(shù)企業(yè)都會(huì)選用板式設(shè)備。但是，此類設(shè)備本身在實(shí)際使用時(shí)，往往會(huì)損耗大量的電能。所以，電能損耗的問題一直是人們非常頭疼的問題。不僅如此，在我國的北方區(qū)域，很多沖渣水在進(jìn)入冬季之后，不會(huì)直接流入到冷卻塔內(nèi)部，從而使得余熱出現(xiàn)了嚴(yán)重浪費(fèi)，使得工作人員不得不額外增加煤炭的使用量，造成污染問題變得更為嚴(yán)重。顯然，如果能夠?qū)_渣水展開合理利用，不但這些余熱不會(huì)被浪費(fèi)，而且還能減少系統(tǒng)的煤炭用量，從而能夠有效緩解污染問題。因此，工作人員理應(yīng)將這一方面的問題全部考慮進(jìn)來。

1.2 轉(zhuǎn)爐除塵供給系統(tǒng)

無論是高爐供水系統(tǒng)還是轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)，內(nèi)部供水都會(huì)采取并聯(lián)的方式，從而使得冷卻的總體投入量大幅度提升。如此自然會(huì)造成建設(shè)費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用以及運(yùn)行費(fèi)用有所提高。顯然，這樣的運(yùn)行理念和我們國家提出的可持續(xù)性發(fā)展理念完全不符。同時(shí)由于成本的不斷上漲，企業(yè)的正常運(yùn)行也會(huì)受到影響，發(fā)展壓力非常大。

2 冶金業(yè)給排水節(jié)能設(shè)計(jì)的作用

冶金行業(yè)采用排水節(jié)能技術(shù)，提升了水的可利用性，資源的浪費(fèi)問題得到有效解決。在我國大力發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)情況下，水資源供需情況不容樂觀，節(jié)水技術(shù)向集中化發(fā)展。通過加強(qiáng)冶金業(yè)供水和排水系統(tǒng)的能效技術(shù)，減少用水負(fù)擔(dān)，呼吁企業(yè)節(jié)約用水。除了在排水中使用節(jié)能技術(shù)之外，節(jié)能減排技術(shù)的應(yīng)用可以緩解水資源不可再生問題。想要實(shí)現(xiàn)冶金業(yè)的節(jié)能減排，最重要的部分就是設(shè)計(jì)工作，在冶金業(yè)中節(jié)能設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)水平的同時(shí)實(shí)現(xiàn)能耗的降低，進(jìn)而最終達(dá)到合理、科學(xué)的節(jié)能目標(biāo)。例如，在具體實(shí)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(jì)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(shí)需要的水量是5000m3，用戶有0.6MPa 的接點(diǎn)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(yáng)程則應(yīng)達(dá)到75m，且補(bǔ)水量大概是10%，也就是有500m3/h 的水耗量；若通過設(shè)置補(bǔ)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(shí)循環(huán)供水泵揚(yáng)程僅需達(dá)到40m，通過對(duì)比，兩個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)水泵揚(yáng)程之差約為35m ；并且系統(tǒng)補(bǔ)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(duì)比兩種方式，則人們會(huì)更加青睞于節(jié)能設(shè)計(jì)，并且業(yè)界行業(yè)中的節(jié)能設(shè)計(jì)也深受人們廣泛青睞。

3 給排水設(shè)計(jì)的節(jié)能方案

（1）優(yōu)化冷卻循環(huán)系統(tǒng)。相比于早期應(yīng)用的開式循環(huán)水系統(tǒng)，軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)本身有著多方面優(yōu)勢(shì)存在，不僅實(shí)踐效果非常好，同時(shí)還有著較高的節(jié)能水平。正是因?yàn)檫@一原因，早期系統(tǒng)由于能耗相對(duì)較高從而被人們所完全拋棄。所以，如果企業(yè)的基本條件能夠得到滿足，自然需要選擇最新的密閉循環(huán)系統(tǒng)。而在換熱器方面，如果氣象條件可以達(dá)到預(yù)期。理應(yīng)盡可能采用蒸發(fā)冷卻器，以此能夠大幅度提升節(jié)能水平，為之后的產(chǎn)品優(yōu)化提供多方面幫助。早期在進(jìn)行換熱的時(shí)候，通常都會(huì)采取板式換熱器，這種設(shè)備主要依靠介質(zhì)的顯熱完成處理。在實(shí)際傳遞的過程中，經(jīng)常會(huì)有大量熱能出現(xiàn)流失的情況，因此整體效率非常低下。而蒸發(fā)冷卻器在進(jìn)行傳熱的時(shí)候，主要通過水管外部粘貼的水膜，以此對(duì)潛熱展開消化。由于潛熱高于顯熱，所以該設(shè)備的整體應(yīng)用效果要比傳統(tǒng)設(shè)備要好。正是通過這樣的對(duì)比，從而給人們一種直觀的感受，促使人們合理把握其優(yōu)勢(shì)所在。對(duì)于蒸發(fā)冷卻器來說，自身主要具備兩方面優(yōu)點(diǎn)。其一是節(jié)能效果，尤其是冷媒水方面，實(shí)際需求量非常低，基本上只有早期板式系統(tǒng)的31% 到42% 左右，從而可以減少水資源利用。其二，在水泵的揚(yáng)程方面，蒸發(fā)冷卻器的實(shí)際應(yīng)用效果只有原本板式設(shè)備的45%。同時(shí)冷媒水的實(shí)際損耗，也會(huì)得到大幅度降低。究其原因主要是在蒸發(fā)冷卻器的內(nèi)部，融水冷、空冷、傳熱以及傳質(zhì)工作全部融為一體，因此工作人員不再需要額外設(shè)置冷卻塔，進(jìn)而減少了成本投入。正是因?yàn)檫@些因素存在，蒸發(fā)冷卻器的節(jié)能高效果更為明顯。但凡企業(yè)的基本條件能夠達(dá)到，都需要采用這種設(shè)備。

（2）采取串級(jí)用水的方式。通過對(duì)于各個(gè)用水點(diǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行把握，從高到低的串級(jí)基本上都會(huì)采取串級(jí)用水的方式。在冶金行業(yè)里面，通過采取串級(jí)用水的方式，基本上無需采取任何外部處理的方式，就可以直接對(duì)上級(jí)水展開加壓，并將其送入到下一級(jí)之中。通過實(shí)踐能夠了解，在轉(zhuǎn)爐之中，通過采取串級(jí)用水的方式，可以使得能量損耗大幅度降低。正是因?yàn)檫@一因素，為節(jié)能設(shè)計(jì)提供了更為科學(xué)的方式。為了減少循環(huán)系統(tǒng)中不必要的容量，企業(yè)必須小心謹(jǐn)慎。尤其是當(dāng)有很多不同的系列，而且流通的泵數(shù)量很少的時(shí)候。當(dāng)系列發(fā)生變化時(shí)，泵通常不在高效區(qū)域工作。因此，建議液壓泵配備速度控制單元，使液壓泵的速度適應(yīng)生產(chǎn)線的變化，使出風(fēng)口電流符合液壓泵的要求，泵在高效區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。使用節(jié)水管道。為了有效節(jié)約水資源，嚴(yán)格控制水流量，必須選擇節(jié)水型衛(wèi)生設(shè)施，并適當(dāng)安裝節(jié)流閥，以減少供水。可以控制配水管的直徑以獲得足夠的用水量。所選系列中的變更導(dǎo)致水量和作業(yè)壓力的波動(dòng)。變頻調(diào)速裝置可以用調(diào)速、液壓SCR連接離合器等方式監(jiān)控管道流量控制參數(shù)上的壓力值。無論安裝了多少雨水泵，都應(yīng)在正常運(yùn)行期間盡可能地進(jìn)行設(shè)計(jì)。速度控制只應(yīng)針對(duì)其中一臺(tái)泵進(jìn)行，以節(jié)省速度控制投資。

（3）設(shè)置變頻器。對(duì)于連鑄機(jī)來說，基于自身生產(chǎn)斷面的差異，實(shí)際需求的水資源總量自然就完全不一樣。若是連鑄機(jī)的水量變化過過高，此時(shí)則需要應(yīng)用變頻器的方式，完成節(jié)能工作。在進(jìn)行設(shè)施設(shè)計(jì)的時(shí)候，通常其冷卻水平都能夠達(dá)到規(guī)定預(yù)期。在這一情況之下，工作人員就可以在原有塔風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上，額外設(shè)置一個(gè)變頻器。這樣一來，整個(gè)系統(tǒng)就能夠結(jié)合外部條件本身，有效降低運(yùn)行功率，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能減排的效果。對(duì)于連鑄機(jī)來說，基于自身生產(chǎn)斷面的差異，實(shí)際需求的水資源總量自然就完全不一樣。若是連鑄機(jī)的水量變化過過高，此時(shí)則需要應(yīng)用變頻器的方式，完成節(jié)能工作。在進(jìn)行設(shè)施設(shè)計(jì)的時(shí)候，通常其冷卻水平都能夠達(dá)到規(guī)定預(yù)期。在這一情況之下，工作人員就可以在原有塔風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上，額外設(shè)置一個(gè)變頻器。這樣一來，整個(gè)系統(tǒng)就能夠結(jié)合外部條件本身，有效降低運(yùn)行功率，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能減排的效果。

（4）設(shè)置冷卻回水旁通管。對(duì)于冷卻設(shè)施設(shè)計(jì)來說，濕球溫度一直都是其非常重要的基本依據(jù)。相比于其他季節(jié)，只要能夠按照規(guī)定要求設(shè)置旁通管，促使水流量有所減少，自然無需對(duì)回水展開冷卻，這樣就能有效降低對(duì)于風(fēng)機(jī)具體數(shù)量的實(shí)際需求。尤其是在進(jìn)入到冬季之后，節(jié)能的整體效果更為明顯。在無壓回水系統(tǒng)之中，通過安裝旁通管，可以結(jié)合現(xiàn)有情況，讓回水全部流入到冷水池內(nèi)部，從而可以有效減少對(duì)于具體水泵的實(shí)際需求，以此完成預(yù)期的節(jié)能效果。不僅如此，由于應(yīng)用的水泵數(shù)量有所降低，實(shí)際投入的資金成本也會(huì)有所降低，顯然這種操作模式與預(yù)期的節(jié)能設(shè)計(jì)理念完全符合。

（5）合理選擇水泵。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，通常需要保證水泵長時(shí)間保持高效率運(yùn)行的狀態(tài)。然而一些企業(yè)在進(jìn)行水泵選擇的時(shí)候，往往會(huì)有無法達(dá)到預(yù)期的情況出現(xiàn)。但凡有問題出現(xiàn)，實(shí)際選擇的水泵，都會(huì)比工況更大，從而造成揚(yáng)程出現(xiàn)更多消耗的情況。顯然，伴隨能耗的增加，自然會(huì)影響正常的節(jié)能減排。為此，企業(yè)在進(jìn)行水泵選擇時(shí)，理應(yīng)結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際需求，積極和廠家展開交流，確保選用的水泵，其參數(shù)能夠和本次系統(tǒng)完全匹配，并保證其可以長時(shí)間處在高效運(yùn)行的狀態(tài)，進(jìn)而可以大幅度減少能耗。

（6）合理利用余熱。在冶金行業(yè)之中，高爐在長期運(yùn)行時(shí)，往往會(huì)有大量爐渣出現(xiàn)。這些爐渣都有著很高的溫度，通常都在1500℃到1600℃上下。為此，工作人員則需要采取水壓的方式，對(duì)這些爐渣展開全面沖擊，并逐步實(shí)現(xiàn)淬化的效果。在整個(gè)過程之中，自然會(huì)有大量渣水出現(xiàn)。而渣水本身的溫度則基本上都是80℃到100℃上下，在完成換熱之后，就可以提供給周圍的居民，讓其實(shí)現(xiàn)供暖。此外，在換熱得到全面冷卻后，剩余的回水同樣能夠可以當(dāng)作是沖渣水，從而可以逐步形成預(yù)期的循環(huán)目標(biāo)，以此可以大幅度降低水資源的損耗，同時(shí)還能緩解人們對(duì)于煤炭資源的需求。

4 結(jié)語

給排水設(shè)施設(shè)計(jì)的合理性、操作性、適應(yīng)性和可靠性是冶金企業(yè)維持正常和高效生產(chǎn)的重要前提，也是環(huán)境保護(hù)和水污染防治的基本要求；所以，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮技術(shù)、工程投資等各方面的因素，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，確定安全可靠的方案，選用質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉的給排水設(shè)備，為廠方提優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)。當(dāng)然，給排水系統(tǒng)的科學(xué)管理和嚴(yán)密監(jiān)控是實(shí)施上述要求的根本保證。設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理的協(xié)調(diào)配合才是促進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)不斷完善、不斷發(fā)展的有力保證。