軋機濁環水系統問題剖析與優化策略研究

PROBLEMANALYSISANDCOUNTERMEASURE RESEARCHOFROLLINGMILLTURBID CIRCULATING WATERTREATMENTSYSTEM

Lv Haitao

（Power Department， Hesteel Group Tangsteel Company.TangshanO63Ooo， China）

Abstract：This research focusesonthe turbid circulating water treatmentsystemof the2O5O roling millof Hesteel Group Tangsteel Company.Itdeeplyanalyzes thecurrent situationof its treatment process and facilities.Inresponse to the problems existing inkeylinks of the sewage treatment system，suchas pipeline network layout，water quality monitoring，and sludge treatment，a systematic solution is proposed.Byoptimizing the pipeline network structure of the sewage treatment system，increasing the compliance rate ofclean waterquality，and reducing the system operation cost， it provides strong supportfortheeffcientand stableoperationoftherolling millturbid circulating water system.

Keywords：pipelineoptimization; waterqualitymonitoring;sludge treatment;rollingmillturbidcirculating watersystem

0前言

河鋼唐鋼熱軋部2050軋線水系統供應和處理由動力部給水作業區負責，軋機濁環水處理工藝為：軋機高低壓水經過沖渣溝進入旋流沉淀池，沉淀后經提升泵進入承壓一體化凈水裝置處理，污泥排出后經過濃縮處理進人燒結機，承壓一體化凈水裝置出水再經過雙旋流過濾器過濾后利用余壓進入冷卻塔冷卻回到供水水池。承壓一體化凈水裝置進水管網布置方式為母管分出8條支管，每個支管有7臺設備；承壓一體化凈水裝置出水進入雙旋流過濾器沒有設置旁通跨越雙旋流過濾器；雙旋流過濾器反洗出水直接進人沖渣溝沒有進行處理。隨著產線提產、水質指標提高，保證水質指標合格穩定供應尤為重要。

1 現存問題分析

1.1管網布置缺陷

承壓一體化凈水裝置進水管網采用母管分出8條支管，每條支管連接7臺設備的布置方式，這種布局導致管網布水嚴重不均。前端設備進水量遠超設計負荷，可達設計流量的 130% ，長期處于高負荷運行狀態，致使處理效果不佳。而后端設備進水量僅為設計流量的 70% ，設備處理能力未能充分發揮，造成資源浪費。

通過現場實際監測數據統計分析（見表1），能清晰地看到各支管流量差異顯著。以一周內不同時間段的監測數據為例，支管1平均流量為350m³/h ，支管8平均流量僅 180m³/h ，二者相差近一倍。這種流量差異使得整個凈水裝置運行效率難以達到最優，部分設備磨損加劇，部分設備閑置，增加了設備維護成本和整體運行成本。

此外，承壓一體化凈水裝置出水進入雙旋流過濾器時未設置旁通。當凈水裝置處理后的污水已達標，但雙旋流過濾器出現故障或需要維護時，污水無法跨越該工序，造成能源浪費。經估算，每年因這一問題額外消耗電能約50000度，進一步增加了生產成本。

1.2水質監測短板

承壓一體化凈水裝置為封閉式設備，無法直接觀察出水水質情況。當前依靠人工每兩小時取一次水樣進行檢測的方式存在諸多弊端。一方面，人工取樣耗費大量人力，每個班次都需安排專人負責，增加了人力成本。另一方面，人工取樣無法實現實時監測，一旦水質出現異常變化，難以及時發現并采取措施。在兩次人工取樣的間隔期間，水質可能已發生較大變化，例如懸浮物含量可能在短時間內從 20mg/L 上升至 50mg/L ，但由于取樣頻率低，無法及時捕捉到這種變化，導致軋機設備在不良水質環境下運行時間延長，增加了設備磨損和故障風險。

1.3 污泥處理困境

雙旋流過濾器反洗出水中含有大量油污，直接排入沖渣溝后，油污在廢水中不斷富集。長期積累下來，油污無法有效排出系統，致使水質指標超標。經檢測，雙旋流過濾器反洗出水中的油污含量高達500mg/L， 。

這些油污不僅污染水質，還會對軋機設備造成嚴重損害。在軋輥軸承、減速機等關鍵部位，油泥中的固體顆粒和粘性成分會加速設備部件的磨損，增加設備故障率。同時，油泥容易堵塞冷卻水管和過濾器，影響冷卻和過濾效果，導致設備溫度升高，進一步降低設備性能。

油泥對產品質量也產生負面影響。當油泥附著在軋材表面時，會使產品表面出現麻點、劃痕等缺陷。在冷軋過程中，即使少量油泥顆粒也可能在鋼材表面形成凹坑，降低產品的表面光潔度，使產品不符合質量標準。據統計，因油泥問題導致的產品次品率上升約 5% ，給企業帶來了經濟損失。

1.4地下水滲漏隱患

旋流井存在海水滲漏現象，這使得系統中氯離子不斷升高。海水中大量的氯離子具有很強的腐蝕性，侵入旋流井后，會對井內的金屬設備如水泵、管道等造成腐蝕。金屬管道出現點蝕、縫隙腐蝕等情況，管壁逐漸變薄，甚至出現穿孔泄漏。水泵的金屬外殼和內部葉輪受到腐蝕后，性能下降，甚至導致設備故障。

海水還會對旋流井的混凝土結構產生破壞。氯離子侵入混凝土內部，與水泥中的水化產物發生反應，破壞混凝土的結構，導致混凝土酥松、剝落，降低井壁的強度和穩定性。為維持系統的穩定運行，需置換大量一級除鹽水，這不僅增加了生產成本，而且較高的氯離子含量會加劇管道和設備的腐蝕，縮短其使用壽命，對生產安全構成潛在威脅。

2 優化方案設計

2.1管網優化策略

環狀管網作為一種將管道相互連接成閉合環狀的管路系統，相比傳統支狀管網具有諸多顯著優勢。其水力性能優越，流量分配均衡，各節點壓力穩定。閉環結構能自適應調節，有效克服支狀管網末端流量小、壓力不足的問題，保障全線穩定供水。經專業軟件模擬分析，優化后的環網系統可使各設備進水量偏差控制在 ±5% 以內，能大幅提高設備處理效率和穩定性。

鑒于原支狀管網布水不均，后端流量、壓力小的問題，本研究決定將管網優化為環網形式，以增強設備運行的穩定性。具體實施方案為增加一條DN1200管道與原有各支管末端連接，并與原進水管道相連，將原支網布置轉變為環網布置。同時，增加一條DN1200管道連接承壓一體化凈水裝置出水管道與雙旋流過濾器出水管道，增設雙旋流過濾器旁通管道，并設置閥門。

2.2水質監測優化方案

軋機濁環水的水質狀況直接關系到軋材質量、設備使用壽命以及生產的連續性。由于現有處理工藝無法直觀了解水處理效果，且供水水質監測頻率較低，難以滿足實時監控需求。

因此，本研究計劃在承壓一體化凈水裝置出水位置增設濁度監測設備。該設備可實時監測水質濁度，一旦濁度超過設定的預警值，系統將自動發出警報，通知操作人員及時采取措施，如調整處理工藝參數或對設備進行維護，確保水質穩定達標。通過這種方式，不僅能實現對水質的實時監控，還能及時發現水質異常情況，為生產調控提供準確的數據支持，有效避免因水質問題導致的設備故障和產品質量下降。

2.3污泥處理優化措施

雙旋流過濾器反洗污水中的油污對軋機設備和產品質量危害極大。為解決這一問題，本研究計劃增加雙旋流過濾器反洗出水的污泥處理裝置。該裝置采用氣浮分離技術，利用微小氣泡將油泥吸附并上浮至水面，然后通過刮渣機將其分離去除。

2.4海水滲漏點封堵優化方案

海水滲漏對旋流井內的金屬設備和混凝土結構具有強烈的腐蝕性。為防止海水滲漏造成的危害進一步擴大，本研究利用產線大修機會，對旋流井滲漏點進行封堵。根據滲漏點的大小和特征，分別采用表面修復法和灌漿法進行處理，并對易滲漏部位進行防水涂層修復，增強旋流井的防水性能

3方案實施步驟

3.1管網改造工程

在進行管網改造時，嚴格按照設計要求進行施工。新增一條DN1200管道與原有各支管末端連接，并與原進水管道相連，實現從支網到環網的布置轉變。同時，新增一條DN1200管道連接承壓一體化凈水裝置出水管道與雙旋流過濾器出水管道，增設雙旋流過濾器旁通管道，并安裝閥門。

3.2水質監測設備安裝

在承壓一體化凈水裝置出水各分支管道上安裝濁度在線監測設備。安裝過程中，嚴格按照設備安裝說明書進行操作，確保設備安裝位置準確，避免因安裝不當影響監測數據的準確性。

設備安裝完成后，進行校準和調試，確保設備能夠正常工作并準確監測水質濁度。將監測數據實時傳輸至主控室監控電腦，并設定報警值為10NTU。同時，建立數據存儲和分析系統，對歷史數據進行分析，以便及時發現水質變化趨勢，為生產調控提供科學依據。

3.3污泥處理裝置建設

在廠房西側新建一座污泥調節池，將原有雙旋流過濾器反洗出水管道接人該池。在建設過程中，確保污泥調節池的結構強度和密封性，防止出現滲漏等問題。

安裝提升泵，將污泥從調節池打入高效澄清器進行濃縮處理。高效澄清器采用先進的氣浮分離技術，確保油泥能夠有效分離。處理后的上清液返回原系統，濃縮后的污泥排至污泥池進行后續處理在裝置運行過程中，定期對設備進行維護和保養，確保其正常運行，提高污泥處理效果。

3.4滲漏點封堵作業

利用2050產線大修機會，對旋流井滲漏點進行封堵。首先，將旋流井內的水抽干，清理氧化鐵皮，并使用風機吹干筒壁，為封堵工作創造良好條件。

對于裂縫較小的漏點，用防水密封膠或防水砂漿仔細涂抹在裂縫表面，確保密封效果。對于較深或較寬的裂縫，采用化學灌漿法，通過在裂縫處鉆孔，將聚氨酯灌漿材料注人裂縫內部，使其膨脹、固化，填充裂縫空間，達到止水目的。對旋流井內部易出現滲漏的澆筑接縫處，重新涂刷水泥基滲透結晶型防水涂料，增強防水性能。封堵完成后，進行防水檢測，確保封堵效果良好，有效防止海水再次滲漏。

4改造效果及效益分析

4.1改造效果

管網改造后，每臺承壓一體化凈水裝置進水量基本實現平均分配，處理效果較改造前更加穩定。通過對改造前后5周水質指標數據對比（見表2）可知，懸浮物含量明顯下降。改造前，5周內懸浮物周平均值在 10.2～12.6mg/L 之間波動；改造后，懸浮物周平均值穩定在 9.2～9.7mg/L 之間，有效減少了設備磨損，延長了設備和管道的使用壽命。

在出水主管道增加濁度在線監測設備后，實現了對水質的實時監測，降低了人工取樣頻率，減少了人工成本投入。同時，根據水質情況靈活打開雙旋流過濾器旁通閥門，降低了 5m 的水頭損失，優化了系統運行成本。

增加污泥處理裝置后，系統中油泥含量大幅下降，減少了管道和過濾器堵塞的頻率。在冷軋過程中，有效避免了鋼材表面形成凹坑，提高了產品表面質量，產品次品率降低約 3% ，提升了企業經濟效益。

旋流井滲漏點封堵后，系統氯離子濃度由550mg/L 降至 200mg/L ，減少了 3000t/t 的補水量，大大降低了運行成本和管道、設備的腐蝕風險，保障了生產的安全穩定運行。

4.2效益分析

從經濟效益方面來看，管網改造減少了設備磨損和維修成本，延長了設備使用壽命，每年可節省設備維修和更換費用約30萬元。水質監測設備的增加降低了人工成本和因水質問題導致的設備故障損失，每年可節約成本約15萬元。污泥處理裝置的投入使用提高了產品質量，減少了次品損失，每年可為企業增加收益約20萬元。旋流井滲漏點封堵降低了補水量和設備腐蝕維修成本，每年可節約成本約25萬元。綜合計算，改造后每年可為企業帶來約90萬元的經濟效益。

從環境效益方面來看，通過優化污泥處理和減少海水滲漏，降低了污水排放對環境的污染，減少了水資源浪費，符合可持續發展的環保理念，提升了企業的社會形象。

5結論

本研究成果不僅提升了2050軋機濁環水處理系統的運行效率和穩定性，為企業帶來了顯著的經濟效益和環境效益，還為其他產線濁環水處理系統的改造提供了寶貴的參考依據，具有廣泛的推廣應用價值。未來，隨著鋼鐵生產技術的不斷發展和環保要求的日益提高，軋機濁環水系統的優化升級仍有較大的研究空間，需持續關注新技術、新方法，進一步提升系統性能，保障鋼鐵生產的可持續發展。

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