牛偉建 王永強 郭軍
（唐山鋼鐵集團有限責任公司 河北唐山 063016）
摘要：隨著水資源的匱乏，用水成本越來越高，國家產業政策對鋼鐵企業用排水日趨嚴格，《鋼鐵行業生產經營規范條件》、《河北省用水定額》等文件均對鋼鐵行業用排水指標嚴格要求。鋼鐵行業屬于高耗水行業，水在鋼鐵冶煉過程中有著不可替代的作用，被稱為鋼鐵生產的“冷卻液”，尤其是隨著市場競爭越加激勵和國家環保形勢的嚴峻，鋼鐵企業研究如何節水減排、降低耗水成本迫在眉睫，這也是冶金企業可持續發展的關鍵。唐鋼新區作為一家大型鋼鐵聯合企業，投產以來通過優化水系統運行、強化梯級用水、精細化節水減排改造等措施，達到噸鋼耗水國內較低水平。本文對唐鋼新區水系統優化過程主要措施進行分析探究，對指導同類型鋼鐵企業水系統經濟、高效、環保運行具有重要社會效益和環保效益。
關鍵詞：節水減排；梯級用水；噸鋼水耗
1 前言
鋼鐵企業在多年持續發展中，不斷深化節水措施，積極推進水資源的綜合利用，特別是在十二五、十三五期間，在國家政策引導、標桿企業示范作用下，鋼鐵企業節水意識普遍提高，鋼鐵行業總體用水量呈下降趨勢。根據中鋼協數據：2022-2023年我國鋼鐵企業平均噸鋼耗新水平均為2.42m³/t，相比于本世紀初的29.3m³/t，降低了90%以上，這得益于我國鋼鐵企業的一些列節水舉措。其中唐鋼新區2024年1-8月噸鋼耗新水1.73m³/t，已達到國際鋼鐵企業領先水平。本文從多方面對唐鋼新區水系統進行了分析研究，對提高鋼鐵企業水系統運行管理、降低外購耗水量具有重要意義。
2 制定鋼后凈環水隨主線啟停標準
鋼后凈環水系統主要包含冷水池、供水泵組、換熱機組、冷卻設備，因工序單一且與換熱產品并不直接接觸，耗水損失低于濁環水系統，往往被管理者忽視。但是其循環水量占鋼后總水量的42%，且凈環水系統用戶較多，不同用戶換熱點工況不同，用水制度也應不同，存在優化空間。
煉鋼、軋鋼工序凈環水主要服務轉爐、加熱爐、連鑄機等生產及其輔助裝置的冷卻系統，對該凈環水系統運行方式進行優化時，應確保主體裝置穩定不受影響為前提。例如：轉爐氧槍是需要噴出高速高溫氧氣進行鋼水精煉的設備，通過循環流動水對氧槍本體及噴嘴進行冷卻。因此當轉爐氧槍停止工作時，并無高溫氧氣通過，氧槍凈環水可以歲氧槍啟停進行循環水控制。但是加熱爐凈環水主要用水部位為水梁、爐頂、爐門及門柱等設備，當熱軋進行混輥和清潔生產階段雖未過鋼生產，但是加熱爐用水部位仍處于保溫狀態，冷卻設備仍在運行，只有當加熱爐進行定修時才可進行循環水量優化。因此對鋼后凈環水系統運行方式進行了優化，見表1。
表1循環水隨產線標準化啟停
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項目部 |
泵組名稱 |
優化前 |
優化后 |
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煉鋼部 |
1#轉爐氧槍供水泵組 |
長期運行 |
氧槍水生產前20分鐘送水，氧槍無粘渣停爐后馬上停水，氧槍有粘渣時停爐后 2 小時停。 |
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2#轉爐氧槍供水泵組 |
長期運行 |
氧槍水生產前20分鐘送水，氧槍無粘渣停爐后馬上停水，氧槍有粘渣時停爐后 2 小時停。 |
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3#轉爐氧槍供水泵組 |
長期運行 |
氧槍水生產前20分鐘送水，氧槍無粘渣停爐后馬上停水，氧槍有粘渣時停爐后 2 小時停。 |
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1-2#轉爐本體供水泵組 |
長期運行 |
啟泵條件是生產前 20 分鐘。停爐以后 4 小時停水。 |
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低壓凈環供水泵組 |
長期運行 |
該泵組運行模式為開3備1，因該供水泵組除煉鋼連鑄凈環設備用水外，還供應煉鋼區域空調等輔助用水，所以該泵組運行模式調整為：當某一轉爐定修，配套停運1臺泵。 |
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1#連鑄設備閉路供水泵組、2#連鑄設備閉路供水泵組、1#連鑄機結晶器供水泵組、2#連鑄機結晶器供水泵組 |
長期運行 |
根據澆次待機時間，進行啟停水操作。當4小時≤澆次待機時間＜8小時，鑄坯拉出后，立即檢查二冷噴嘴、扇形段情況，檢查完畢，確認尾坯處理完畢后，通知泵站停結晶器水、設備水、二冷水、液壓泵（循環泵不停）、二冷風機、結晶器蒸排風機、沖渣水泵（中包停澆至停泵時間間隔控制在2小時以內）。如有澆鋼計劃，提前2小時通知泵站，啟結晶器水泵、設備水泵、二冷水泵、液壓泵、沖渣水泵 |
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熱軋部 |
軋機凈環供水泵組 |
長期運行 |
隨軋機工作方式，進行循環水啟?？刂?。 |
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加熱爐凈環供水泵組 |
長期運行 |
該泵組運行模式為開3備1，當2050軋線進行定修時，停運2臺循環泵，循環水減量供應。 |
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長材部 |
連鑄結晶器水、設備閉路水 |
長期運行 |
停機：當某一連鑄機澆次間隔時間大于3小時，鑄坯尾部完全出拉絞機半小時后。啟機：連鑄開澆前1小時。 |
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轉爐凈環供水泵 |
長期運行 |
送水：開爐前2小時，停水：停爐時間＞3天 |
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轉爐氧槍供水泵 |
長期運行 |
送水：開爐前30分鐘；停水：轉爐停爐間隔大于2小時，停爐后 |
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普棒凈環供水泵 |
長期運行 |
停水：無生產計劃大于3小時，通知動力停泵。送水：啟機前3小時內通知動力啟泵。 |
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高棒凈環供水泵 |
長期運行 |
停水：無生產計劃大于3小時，通知動力停泵。送水：啟機前3小時內通知動力啟泵。 |
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1#高線凈環供水泵 |
長期運行 |
停水：無生產計劃大于3小時，通知動力停泵。送水：啟機前3小時內通知動力啟泵。 |
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2#高線凈環供水泵 |
長期運行 |
停水：無生產計劃大于3小時，通知動力停泵。送水：啟機前3小時內通知動力啟泵。 |
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中型凈環供水泵 |
長期運行 |
停水：無生產計劃大于3小時，通知動力停泵。送水：啟機前3小時內通知動力啟泵。 |
3 強化梯級用水、精細化節水減排改造
梯級用水也有稱“串接”供水的。此項優化是利用不同用戶點對水質的需求，實現串聯用水。它是指污水不回到原設計的廢水處理系統，而且把它轉到可以接受的系統中進行二次利用。該項優化簡潔、環保、科學，可以節省占地、節約能源、減少污染。鋼鐵行業進一步的節水出路就在于采取精細化節水措施，強化梯級用水。唐鋼新區很早就意識了這個問題。因此通過適當獎懲方式積極發揮各級職工能動性，開展了多項水系統攻關項目。
3.1 100WM機組鍋爐定排、連排改造
100WM機組鍋爐定排、連排污水水質為二級除鹽水，原設排入廢水管網。改造后補充進機組對應的凈循環水池，既起到調節凈環水水質的作用，又節省了循環水系補水。
3.2 軟環排污水改造
連鑄結晶器、長材氧槍軟環水排污水，原設排入廢水管網。在回水管上增加隔斷閥和排污管道，將排污水分別引入各自泵房的凈環水池。
3.3 飽和發電冷凝水回用
飽和發電的冷凝水回流至熱軋汽化系統水池，作為熱軋煉鋼汽化用水，但熱軋在使用冷凝水的同時仍補充大量二級除鹽水，查找發現部分冷凝水進入煉鋼連鑄濁環系統。結合熱軋煉鋼泵站，關閉連鑄濁環系統冷凝水閥門（閥門1），汽化系統全部使用冷凝水后，多余冷凝水再作為連鑄濁環系統補充水源使用。熱軋汽化二級除鹽水補水量自優化后降低至100-200m3/天，比優化前降低1200m3/天。
3.4 高棒轉轂軟環水系統改造
高棒轉轂軟環供水泵組供水量大于用水量，部分供水通過排污閥進行廢水管網。加裝旁路管，將此部分水量引至回水系統，減少外排水量，降低一級除鹽水補水量600m3/天。
3.5 濁環泥漿系統改造
濁環水高效澄清設備的上清液原設計排入污水管網。改造后將上清液回流至旋流井內循環利用。此外，將濁環水產生的泥漿作為燒結的配料和補充水，泥漿含水率控制在90%，送至燒結混合機內拌料，降低燒結耗水11.7萬m³/年，又避免含鐵泥餅外運，同時符合環保要求，實現含鐵污泥綜合利用。
3.6 余熱發電射水箱溢流水改造
射水箱是汽輪機組的一個重要組成部分，其水溫和水位的高低直接影響射水抽汽器的工作效率，為了保證射水箱的水溫和水位，通過溢流維持水位，保證水溫。但是燒結余熱發電、飽和余熱發電射水箱溢流水直接排入污水管網，造成水資源的浪費。將射水箱溢流水就近排至燒結余熱發電、飽和余熱發電各自的循環水池，降低余熱發電系統補水14.6萬m³/年。
4 結語
河鋼集團唐鋼公司作為一家大型鋼鐵聯合企業，通過優化水系統管理、強化梯級用水、優化設備運行等方法實現了企業噸鋼耗水量處于行業較高水平，唐鋼新區也榮獲河北省“節水型企業”榮譽稱號，并被推薦國家企業水效領跑者。水系統的優化管理為唐鋼公司今后的可持續發展注入了動力。但是隨著鋼鐵工業高質量的發展和自身不斷“砥礪前行”，仍面臨許多挑戰，唐鋼公司在契合國家綠色低碳可持續發展政策導向、在嚴峻的市場和環境壓力下，應不斷堅持推進水系統管理綠色、經濟、持續化發展。
參考文獻
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[3] 劉丹丹，謝建倉，朱琪，黃泳華，顧佳衛. 鋼鐵工業用水過程可視化及節水評價[J]. 水利信息化，2019：42-46.