潘莉,趙攀

（1馬鞍山鋼鐵股份有限公司能源環(huán)保部，2馬鞍山鋼鐵股份有限公司能源總廠，安徽馬鞍山243000）

優(yōu)化生產(chǎn)水運(yùn)行方式，降低馬鋼新區(qū)噸鋼耗新水

潘莉1,趙攀2

（1馬鞍山鋼鐵股份有限公司能源環(huán)保部，2馬鞍山鋼鐵股份有限公司能源總廠，安徽馬鞍山243000）

通過對馬鋼新區(qū)水系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行了簡單介紹，并對影響噸鋼耗新水的相關(guān)問題的改進(jìn)過程進(jìn)行了闡述，為進(jìn)一步降低鋼鐵企業(yè)噸鋼耗新水提供了實(shí)踐案例。

水系統(tǒng);運(yùn)行方式;噸鋼耗新水

1 前言

鋼鐵企業(yè)是用水大戶行業(yè)，眾所周知，“水是鋼鐵生產(chǎn)的血液”，近20年來鋼鐵企業(yè)的飛速發(fā)展導(dǎo)致水資源供需矛盾加劇，使我國水資源面臨著更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)，水資源短缺已成為制約鋼鐵企業(yè)發(fā)展的重要因素。因此，國家要求節(jié)約利用水資源，保護(hù)水環(huán)境，減少污水、廢水外排量或“零排污”，以實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。馬鋼新區(qū)工業(yè)用水及生活水全部取自長江，新區(qū)取水口上游各類碼頭和排污口眾多，江面各類運(yùn)輸船只穿梭往來，區(qū)域性重大水質(zhì)污染的危險因素始終存在，用水安全風(fēng)險增大。隨著馬鋼新區(qū)生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)用水量隨之增加，節(jié)水工作也備受重視，實(shí)施了一系列的節(jié)水改造。

為了緩和中國水資源供需矛盾，提高用水效率，減少工業(yè)廢水對水環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)發(fā)展與環(huán)境的融合，國家經(jīng)貿(mào)委和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布了5個高用水行業(yè)的《工業(yè)企業(yè)取水定額國家標(biāo)準(zhǔn)》，對鋼鐵行業(yè)等實(shí)行強(qiáng)制性用水定額管理，促使企業(yè)必須采取有效的節(jié)水措施。國家在制定了強(qiáng)制性用水定額管理的同時，制定《鋼鐵行業(yè)規(guī)范條件》，規(guī)定噸鋼新水消耗不超過4.1 t。

全文圍繞降低新區(qū)噸鋼耗新水的三個主要方面來進(jìn)行說明。

2 通過運(yùn)行調(diào)控，降低新區(qū)噸鋼耗新水

2.1 供水系統(tǒng)

2.1.1 加壓供水泵站

半地下式結(jié)構(gòu)。內(nèi)設(shè)生產(chǎn)-消防供水泵組7臺，總供水能力18000 m3/h；生活供水泵組3臺，總供水能力為840 m3/h，采用變頻技術(shù)。水泵均自灌式啟動。

2.1.2 供水管網(wǎng)

以加壓供水泵站為中心呈輻射狀布設(shè)。由于馬鋼新區(qū)制水廠被布置在新區(qū)煉鐵的南側(cè)、燒結(jié)料場的東側(cè)、焦化電廠的北側(cè)和煉鋼軋鋼的西側(cè)，近似于總體布局的中心位置，體現(xiàn)了“靠近主要用水戶”的設(shè)計(jì)原則。因此，從加壓供水泵站分別向焦化電廠、燒結(jié)料場、煉鐵、煉鋼連鑄、熱軋、冷軋等區(qū)域敷設(shè)的6路獨(dú)立供水管道并環(huán)繞各區(qū)域，在相鄰區(qū)域間設(shè)置聯(lián)絡(luò)管線和聯(lián)絡(luò)閥，形成最終環(huán)狀供水管網(wǎng)；在各生產(chǎn)區(qū)域環(huán)形供水管線上分別設(shè)置2～5個取水TOP點(diǎn)，TOP點(diǎn)后管道在各生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)聯(lián)通。雖遍及近4 km2的各個角落，主管段的總長度僅為12 km。

這樣設(shè)置的優(yōu)點(diǎn)：

使主要用水戶的接入點(diǎn)基本保持在1km范圍內(nèi)，不僅有效減少了管阻損失，同時區(qū)域環(huán)形供水網(wǎng)的多點(diǎn)連通大大提高了供水安全性，使新區(qū)的供水管網(wǎng)布設(shè)充分體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)合理的特征。

避免雙路供水帶來的占地面積過大、管線過長、投資過大等弊端，供水安全未受到影響；

對一級計(jì)量測點(diǎn)的設(shè)置做到無遺漏、不重復(fù)。

2.2 供排水系統(tǒng)通過運(yùn)行調(diào)控取得的成效

2.2.1 增強(qiáng)計(jì)量管理，確保數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)無誤

計(jì)量是能源中心調(diào)整控制的依據(jù)，也是EMS能源管理系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。

目前新區(qū)生產(chǎn)水用戶共有27個TOP計(jì)量點(diǎn)，基本覆蓋了新區(qū)所有生產(chǎn)性工業(yè)用水，故這些TOP點(diǎn)計(jì)量的準(zhǔn)確與否對統(tǒng)計(jì)新區(qū)用水量，了解其用水分布及噸鋼耗新水指標(biāo)的影響至關(guān)重要，因此加強(qiáng)計(jì)量管理是該課題的首要任務(wù)亦是重中之重。

（1）每日查看EMS能源管理系統(tǒng)中生產(chǎn)水實(shí)績報(bào)表，分析各用戶用水變化情況，并計(jì)算出日噸鋼耗新水指標(biāo)，按照指標(biāo)并結(jié)合當(dāng)日生產(chǎn)情況，對比各計(jì)量點(diǎn)在對應(yīng)的生產(chǎn)狀態(tài)下所統(tǒng)計(jì)的數(shù)值是否正常。若發(fā)現(xiàn)有計(jì)量點(diǎn)異常，則進(jìn)一步對能源中心記錄的實(shí)時數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行分析，找出對應(yīng)異常點(diǎn)的時間段、周期、有無規(guī)律等信息，分析出是信號傳輸問題還是儀表問題，并根據(jù)分析結(jié)果要求設(shè)備保障部對計(jì)量裝置或信號進(jìn)行核查，找出異常的根源并盡快恢復(fù)。

（2）建立了統(tǒng)一完善的計(jì)量運(yùn)行信息臺帳，記錄各計(jì)量點(diǎn)位置、調(diào)整變動內(nèi)容，由于初期各用戶提交的用量較大，造成現(xiàn)在儀表存在“大表走小流量”現(xiàn)象，而水系統(tǒng)儀表一般在用量的三分之二以上的測量范圍內(nèi)數(shù)據(jù)是相對準(zhǔn)確的，故實(shí)施對所有用戶利用便攜式流量計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場測量對比，并按照各用戶日常的平均用量分出哪些是長期用量較小的用戶、哪些是用量變化較大的用戶、哪些是用量經(jīng)常出現(xiàn)超量程范圍的用戶，根據(jù)不同的用戶制定不同的措施，例如對于長期用量小的用戶通過變徑、更換小表、調(diào)整量程范圍等方法使之?dāng)?shù)據(jù)更加準(zhǔn)確；對于用量變化較大的用戶通過加裝機(jī)械水表對流量計(jì)進(jìn)行了實(shí)施比對，找出實(shí)際日總用量，通過對儀表的完善，不僅能夠真實(shí)的掌握各系統(tǒng)用水情況，統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)工業(yè)凈水用量，更對噸鋼耗新水的真實(shí)性提供了保障，對如何降低該指標(biāo)提供了依據(jù)。

（3）每季度組織對新區(qū)各TOP點(diǎn)計(jì)量裝置進(jìn)行一次檢查校核，確保其工作狀態(tài)良好。例如一次檢查時發(fā)現(xiàn)球團(tuán)現(xiàn)場流量顯示正常，EMS上流量信號顯示為0，后經(jīng)與相關(guān)廠聯(lián)系確認(rèn)后，發(fā)現(xiàn)球團(tuán)內(nèi)部一塊表計(jì)累計(jì)的實(shí)際量是區(qū)域總量計(jì)量，為此經(jīng)計(jì)量處、三鐵總廠與能源廠共同確認(rèn)后將該計(jì)量升為TOP點(diǎn)計(jì)量信號上傳至能源廠EMS。

2.2.2 采取有效措施降低制水廠自耗水率

經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年自耗水率平均為4.70%，分析了影響自耗水率的因素共3大類，并逐一進(jìn)行了優(yōu)化處置。

（1）斜管沉淀池排泥水量過大

采取措施：(a)對7#池的37個排泥閥進(jìn)行排泥并統(tǒng)計(jì)排泥所需的具體時間，除沉淀區(qū)的4個排泥閥排泥需20 s外，其余排泥閥只需15 s即可將泥排凈。(b)對其余5座斜管沉淀池排泥情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。(c)對現(xiàn)有排泥時間進(jìn)行修訂，減少清水排放量。

（2）V型濾池反洗周期短

采取措施：(a)對阻塞值設(shè)定進(jìn)行排查，10座濾池的阻塞值均未達(dá)到137就開始反洗；(b)對反洗時間設(shè)定進(jìn)行排查，由于濾池正常7座運(yùn)行，平均水量只有4000 m3/h，通過逐步延長反洗，最終反洗周期由24 h優(yōu)化至了30 h對水質(zhì)無影響。

（3）清水池可能存在溢流現(xiàn)象

采取措施：(a)調(diào)取清水池水位變化趨勢，分析后發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在水位達(dá)到6.4 m溢流現(xiàn)象，而水調(diào)臺的清水池水位報(bào)警值為6.5 m。(b)將清水池報(bào)警水位由6.5 m改為6.3 m后對清水池水位變化趨勢分析后，未出現(xiàn)清水池溢流現(xiàn)象。

通過以上措施的實(shí)施，2014年1～12月份自耗水率平均為3.69%。

2.2.3 核定各用戶的補(bǔ)水量，控制邊排水邊補(bǔ)水現(xiàn)象

做好核定各用戶的補(bǔ)水量工作，尤其是在夏季，及時掌握熱軋、煉鋼用戶用水變化，減少為了降低水溫而大量置換循環(huán)水的做法。

表1和表2是分別從主線工藝凈、濁環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)水情況的統(tǒng)計(jì)，根據(jù)同行先進(jìn)指標(biāo)核定最佳補(bǔ)水量，不僅為能源廠提供了水量平衡控制依據(jù)，還為公司提供了水量考核的依據(jù)。

2.2.4 發(fā)揮EMS能源管理系統(tǒng)功能，安排系統(tǒng)運(yùn)行方式，通過降低管網(wǎng)壓力，加大污水處理站并網(wǎng)量

目前新區(qū)每日沖地、綠化等輔助用水主要來自工業(yè)凈水，這無疑對水造成了極大的浪費(fèi)，并且由于消防水管網(wǎng)未安裝計(jì)量，故該用水增加了系統(tǒng)的管損。針對其用水水質(zhì)要求不高的特性，并與相關(guān)單位充分溝通后，在公輔污水處理站出水并網(wǎng)前安裝了專用消防栓，要求新區(qū)沖地、澆花用水全部取自污水處理站處理過后的回用水，并會同社會事業(yè)部對新區(qū)消防水進(jìn)行監(jiān)督管理，通過管理每日約用回用水150 t左右，故也是對取新水量每日減少150 t。

每月通過降低生產(chǎn)水管網(wǎng)壓力，加大污水處理站并網(wǎng)量，減少新區(qū)取新水量。原污水處理站設(shè)計(jì)中處理過后的水用于料場、三鐵噴灑用水，但運(yùn)行后該兩用戶用水量非常少，造成處理過后的新水不得不達(dá)標(biāo)排放，造成了極大的浪費(fèi)。后期通過對燒結(jié)區(qū)域用水水質(zhì)調(diào)研，并對污水處理站部分系統(tǒng)進(jìn)行改造，例如加藥系統(tǒng)改造、斜板沉淀池排泥系統(tǒng)改造等，從而提高出水水質(zhì)要求，定期進(jìn)行水質(zhì)化驗(yàn)，在出水水質(zhì)基本符合燒結(jié)區(qū)域管網(wǎng)用水后，對燒結(jié)、料場區(qū)域生產(chǎn)水管網(wǎng)和污水處理站出水管網(wǎng)進(jìn)行了聯(lián)通，正式將回用水用于該區(qū)域的生產(chǎn)性補(bǔ)水。另外還通過對新區(qū)水量月度分析，結(jié)合主線廠檢修計(jì)劃，合理調(diào)整二級泵站供水壓力，由原來長期0.55 MPa左右降低為0.5 MPa，在用水量低于3200 m3/h時，由原來一大一小泵運(yùn)行改為一臺大泵運(yùn)行，使新區(qū)管網(wǎng)供水壓力保持在0.38 MPa以上，此舉不僅減少了電耗，同時由于管網(wǎng)壓力的降低，從而增大了污水處理站清水池外供水泵的外供水量，加大了污水處理站新水的并網(wǎng)量。2014年1～12月份污水處理站總并網(wǎng)量約為150萬t。

表1 凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)m3/h

表2 濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)m3/h

2.2.5 要求鐵廠、鋼廠采取節(jié)水措施，降低補(bǔ)水量

新區(qū)工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水量約占整個用水量的70%左右。故提高系統(tǒng)循環(huán)率，通過提高濃縮倍數(shù)，減少新水耗量，對于降低噸鋼耗新水量也是比較關(guān)鍵的。但隨著濃縮倍數(shù)的升高，節(jié)水的空間越來越小，而水質(zhì)控制的難度和成本則會增加，不利于生產(chǎn)用水安全。因此，通過表3可以看出，濃縮倍數(shù)控制在3左右，是最技術(shù)、最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行目標(biāo)。為了使?jié)饪s倍數(shù)控制有效，總廠先對本廠凈循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，通過增設(shè)水質(zhì)穩(wěn)定裝置、藥劑投加方式的改變等，將濃縮倍數(shù)控制在最佳范圍內(nèi)，減少了補(bǔ)水量。

冷卻水的濃縮倍數(shù)控制在3的好處：

(a)可以降低補(bǔ)充水的用量，節(jié)約水資源；

(b)可以降低排污水量，從而減少對環(huán)境的污染和廢水的處理量；

(c)可以節(jié)約水處理劑的消耗量，從而降低冷卻水處理的成本。

表3 循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)與節(jié)水量、排污水量的關(guān)系m3/h

注：冷卻水系統(tǒng)循環(huán)水量為1000 m3/h，冷卻水進(jìn)出口溫差為5.5℃，循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定。

2.2.6 管理措施

通過完善管理制度強(qiáng)化工藝操作紀(jì)律，根據(jù)用戶的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整供水方式,加強(qiáng)對各水池水位的監(jiān)測和控制，防止因人為因素而造成非正常溢流,同時加強(qiáng)設(shè)備巡視點(diǎn)檢、定期切換，利用各種檢修機(jī)會對供回水管道溝渠進(jìn)行清理疏通，防止因設(shè)施堵塞造成系統(tǒng)溢流;另外為提高冷卻設(shè)施的處理效果加強(qiáng)了對閥門、噴淋設(shè)施的維護(hù)與管理，根據(jù)季節(jié)不同和循環(huán)水量及時合理地進(jìn)行調(diào)整，確保供水溫度，避免因供水溫度過高而強(qiáng)制補(bǔ)水造成新水浪費(fèi),加大動力監(jiān)察力度，杜絕私接、亂接、亂引及盜水現(xiàn)象，對違反管理規(guī)定行為必須進(jìn)行嚴(yán)厲處罰和打擊，確保動力能源使用的正常管理秩序。通過組織開展以節(jié)能減排為目的的勞動競賽活動，充分發(fā)動職工深入開展群眾性合理化建議、技術(shù)攻關(guān)活動，圍繞工序節(jié)能，解決結(jié)構(gòu)節(jié)能中的關(guān)鍵技術(shù)問題等手段，取得了明顯的節(jié)能效果。

2.3 馬鋼新區(qū)新水消耗高的原因分析及下一步采取的措施

雖然馬鋼新區(qū)供排水系統(tǒng)近一年來取得了一定的進(jìn)步，噸鋼耗水指標(biāo)雖比以前有長足進(jìn)步，但與寶鋼、萊鋼、濟(jì)鋼等國內(nèi)用水先進(jìn)企業(yè)相比仍有較大差距，在水資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)成為基本國策的今天，節(jié)水及水污染問題仍然十分突出，還需加大系統(tǒng)改造與新技術(shù)開發(fā)力度。

2.3.1 原因分析

馬鋼新區(qū)建成了較完善、先進(jìn)的循環(huán)供水系統(tǒng)。但其新水耗量大、循環(huán)率不高的問題仍十分突出。其原因如下：

(1)馬鋼新區(qū)循環(huán)供水系統(tǒng)運(yùn)行管理水平還不高，亟待改進(jìn)。

(2)各循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水量過高。一方面有些系統(tǒng)水質(zhì)還在一定程度上不能滿足主體廠用水的要求，特別是主線生產(chǎn)節(jié)奏加快，矛盾更加突出，有時水質(zhì)、水溫雖然達(dá)到或超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，往往采用置換水的辦法來解決，由此加大了系統(tǒng)的補(bǔ)水量。

2.3.2 降低新水消耗已采取的措施

(1)制定新水消耗定額，加強(qiáng)運(yùn)行與計(jì)量方面的管理，規(guī)范對各主體用戶的用水定額管理。同時加強(qiáng)運(yùn)行管理，真正實(shí)現(xiàn)全循環(huán)，做到不亂用、亂排。

(2)加強(qiáng)水處理設(shè)備、技術(shù)、工藝的研究與管理，特別是加強(qiáng)水處理藥劑及水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)、水的冷卻技術(shù)、廢水處理技術(shù)等方面的研究與應(yīng)用，確保主體生產(chǎn)工序?qū)λ臏?、壓、量、質(zhì)的需求，研究采用新型的低磷或無磷配方取代現(xiàn)用的磷系配方，減少排放廢水對環(huán)境的污染，提高循環(huán)水系統(tǒng)水的循環(huán)率。公輔循環(huán)泵房通過水質(zhì)穩(wěn)定措施使循環(huán)率由97%提高至99%。

(3)加強(qiáng)水系統(tǒng)運(yùn)行成本管理。生產(chǎn)實(shí)踐表明，水的循環(huán)利用率越高，新水消耗越低，系統(tǒng)運(yùn)行的綜合水電單耗越高，藥劑投入成本越高。因此，水循環(huán)率提高，新水消耗降低，伴隨著供水成本上升，必須加強(qiáng)管理最大限度地降低運(yùn)行成本。

2.3.3 下一步采取的措施

(1)污水資源化

綜合馬鋼新區(qū)的水源環(huán)境和國家的政策導(dǎo)向，總廠將污水綜合處理及回用技術(shù)作為節(jié)水的關(guān)鍵措施。目前公輔污水處理站回用水總量占污水處理能力的20%～30%，回用水總量占外排水總量的10%～20%。因此，污水處理的潛力還很大。目前公司正在籌建日處理能力5萬m3／d的綜合污水處理站。屆時將處理后達(dá)到回收利用標(biāo)準(zhǔn)的中水進(jìn)行回用，以減少廢水的排放。

(2)二期項(xiàng)目

隨著新區(qū)“十二五”項(xiàng)目的開展，新區(qū)用水量也將隨著用戶的增加而增大，一期建設(shè)由于用戶提出的水量較大，造成實(shí)際運(yùn)行過程中大管道走小流量現(xiàn)象，管損較大。因此在二期建設(shè)中根據(jù)一期積累的經(jīng)驗(yàn)，對用戶提出的水量需求進(jìn)行嚴(yán)格論證后確定管徑，同步考慮水系統(tǒng)的配套問題，且所采用的工藝、技術(shù)、設(shè)備不僅滿足主體用水的要求，還要滿足水系統(tǒng)自身安全運(yùn)行、節(jié)水節(jié)能及技術(shù)先進(jìn)性的要求。

3 結(jié)論

上述措施的采取以及系統(tǒng)管理的加強(qiáng)，2014年馬鋼新區(qū)噸鋼耗新水指標(biāo)達(dá)到4.0 m3/t以下，達(dá)到了行業(yè)內(nèi)的先進(jìn)水平。

Optim izing the W ater Operation M ode of M aSteel New Area to Reduce the W ater Consum ption per ton of steel

Pan Li1,Zhao Pan2
(1.The Energy and Environment Dept.of MaSteel;2.The General Power Plant of MaSteel,Maanshan,Anhui 243000,China)

The operation state of the water system at MaSteel New Area is briefly introduced and the improvement process influencing water consumption per ton of steel is described,to provide some practical reference for further reducing fresh water consumption per ton of steel.

water system;operation mode;fresh water consumption per ton of steel

TQ085

B

1006-6764（2015）02-0046-04

2014-12-05

潘莉（1971-），女，畢業(yè)于中央電大環(huán)境工程專業(yè)，給排水工程師，現(xiàn)從事供排水方面管理工作。