楊永強(qiáng),劉曉軍,王鶯鶯

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司第三煉鐵總廠，安徽馬鞍山 243000）

前言

在煉鐵工序能源成本中，固態(tài)燃料和煤氣消耗占生鐵能源成本近90%、其余如冷風(fēng)、氧氣、壓氣、氮?dú)?、蒸汽等?dòng)力介質(zhì)占生鐵能源成本的9%以上，而水消耗僅占生鐵能源成本的1%都不到，就是這樣的一個(gè)現(xiàn)狀，導(dǎo)致了在生產(chǎn)過(guò)程中企業(yè)忽略了水的消耗指標(biāo)以及可持續(xù)性的、周期性的更新維護(hù)管理。

如今水資源的管理是保障高爐生產(chǎn)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、有序發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo)，讓其隨意流失，不僅會(huì)造成成本浪費(fèi)，更會(huì)造成地區(qū)環(huán)境污染的嚴(yán)重后果。對(duì)于大型高爐生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，如何在高爐可持續(xù)、穩(wěn)定、順行的生產(chǎn)過(guò)程中探索出一條見(jiàn)效快、投資少的節(jié)水方向，是尤為重要的。馬鋼三鐵總廠通過(guò)節(jié)水管理、水平衡優(yōu)化、地下漏水治理等方面狠抓節(jié)水措施落實(shí)，極大的減少了工業(yè)用水消耗量，實(shí)現(xiàn)了水渣水、煤洗水“零”排放，為高爐的可持續(xù)生產(chǎn)提供了保障，促進(jìn)了節(jié)能減排工作水平。

1 馬鋼4000 m3高爐用水情況的現(xiàn)狀背景

馬鋼兩座4000 m3高爐分別于2006年和2007年相續(xù)建成投產(chǎn)。水渣處理工藝采用的是熱因巴法，高爐荒煤氣處理工藝采用的環(huán)縫洗滌濕法除塵，對(duì)工業(yè)用水的消耗需求很大，日常工業(yè)廢水的循環(huán)量較大,數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 2013～2017年4000 m3高爐用水消耗數(shù)據(jù)

從表1看，2013年至2017年4000 m3高爐生產(chǎn)的用水總量和用水單耗指標(biāo)持續(xù)上升，這說(shuō)明企業(yè)節(jié)水工作已經(jīng)存在了很多問(wèn)題和隱患，急需找出問(wèn)題，指出方向，盡快解決。

2 造成工業(yè)用水消耗持續(xù)升高的現(xiàn)狀分析

2.1 地下管道漏水問(wèn)題

馬鋼2座4000 m3高爐自建成已有十幾年之久，地下掩埋的用水管道因時(shí)間、掩埋的土質(zhì)以及機(jī)械壓迫等原因造成地下管道防腐層逐步失效，管道破損。而大部分密閉循環(huán)管道直接掩埋泥土內(nèi)，深度在1.6 m。水在地下泄露后，有的直接冒出地面，有的通過(guò)地下排水系統(tǒng)，處置排查難，地下漏水暗流涌動(dòng)危害性更大。

2.2 沖渣工藝補(bǔ)水量大

采用熱因巴法沖渣工藝，在生產(chǎn)中對(duì)用水的需求很大，由于沒(méi)有冷卻塔對(duì)水進(jìn)行循環(huán)冷卻，并且沖渣水溫越高，蒸發(fā)量越大。在出鐵沖渣過(guò)程中，沖渣水在開(kāi)始沖渣后水溫很快就達(dá)到85℃以上，大量水在沖渣過(guò)程中蒸發(fā)排入大氣，部分水隨著水渣進(jìn)入渣倉(cāng)，日補(bǔ)水量較大。

2.3 高爐爐體工業(yè)凈水量增加

馬鋼2座4000 m3高爐冷卻系統(tǒng)采用的是軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，正常情況下補(bǔ)水量極小，隨著高爐生產(chǎn)進(jìn)入爐役中、后期，冷卻壁磨損漏水后，必須及時(shí)進(jìn)行穿管處理，切換工業(yè)凈水進(jìn)行控制入爐漏水量，爐本體工業(yè)凈水用量增加。

2.4 水冷卻工藝問(wèn)題

高爐軟水冷卻采用的管式蒸發(fā)冷卻方式，管壁易結(jié)垢，濃縮倍率較高，換熱效果不理想，特別是進(jìn)入夏季后，為了滿足高爐工藝?yán)鋮s水溫最低要求，被迫采用補(bǔ)加新水替換的方式，降低冷媒水的溫度。

2.5 多級(jí)水平衡調(diào)度問(wèn)題

高爐沖渣水以及環(huán)縫煤氣洗滌水屬于工業(yè)廢水，在平衡調(diào)度上可以串級(jí)使用，但由于管理力度上的不夠，生產(chǎn)中優(yōu)先選擇新水補(bǔ)充，造成廢水利用率下降，在雨季中還會(huì)出現(xiàn)廢水外排的現(xiàn)象。

3 針對(duì)問(wèn)題提出的節(jié)水措施

3.1 統(tǒng)一思想，提高認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化管理

高爐節(jié)水降耗是一項(xiàng)非常精細(xì)的工作，只有長(zhǎng)期治理才能看出成效，還必須依靠廣大職工的力量才可以把工作做到實(shí)處，首抓落實(shí)，做好執(zhí)行。

（1）拋棄對(duì)水資源“取之不盡用之不竭”的思想認(rèn)識(shí)。在多級(jí)會(huì)議和宣傳交流中強(qiáng)調(diào)節(jié)水工作的重要性，讓廣大職工認(rèn)識(shí)到節(jié)水不僅是企業(yè)降本增效的需要，也是減少環(huán)境污染，提升馬鋼發(fā)展力的重要需求。在企業(yè)內(nèi)部形成珍惜水資源、保護(hù)水資源、節(jié)約水資源的良好氛圍。

（2）管理到點(diǎn)、考核到人。將水耗納入關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)當(dāng)中，掛靠在生產(chǎn)管理者和相關(guān)操作職工身上，增加用水設(shè)備消耗目標(biāo)值管理，按日、周、月的方式進(jìn)行跟蹤。用個(gè)人績(jī)效指標(biāo)，嚴(yán)懲用水浪費(fèi)。

（3）一個(gè)完善、有序的用水管理申報(bào)制度和流程，有效杜絕了用水管理私拉亂接的現(xiàn)象，達(dá)到專水專用，不串次使用，減少水循環(huán)的自身污染，水利用效率提高的目的。

3.2 改進(jìn)管網(wǎng)排查手段，理清漏水區(qū)域

為了降低高爐區(qū)域水耗，除了用各種手段加強(qiáng)管理外，還必須依靠先進(jìn)的技術(shù)加強(qiáng)對(duì)水系統(tǒng)新工藝的引用和研究，從而提出實(shí)時(shí)、有效的改造措施。

（1）對(duì)因高爐連續(xù)生產(chǎn)的特性導(dǎo)致大量因長(zhǎng)期泡水、腐蝕的控制閥門(mén)和地下管道無(wú)法在線檢修維護(hù)的，通過(guò)合理設(shè)計(jì)和利用高爐休風(fēng)機(jī)會(huì)對(duì)大型閥門(mén)進(jìn)行更換，盡可能的選擇地面架空敷設(shè)的方式進(jìn)行，減少后期漏水排查和處置難度，提高了水循環(huán)系統(tǒng)的控制能力。

（2）通過(guò)對(duì)各區(qū)域增加用水計(jì)量的方式，實(shí)時(shí)查看各用水消耗情況，縮小漏水排查范圍，全面監(jiān)控工藝用水使用情況。對(duì)已存在的用水計(jì)量表進(jìn)行校驗(yàn)和更新，摸清實(shí)際用水情況。通過(guò)引進(jìn)高科技探測(cè)技術(shù)，對(duì)全廠區(qū)域進(jìn)行水量測(cè)算和地下管網(wǎng)定位，找出了多處隱蔽的地下漏水點(diǎn)，并及時(shí)進(jìn)行了處置。此項(xiàng)工作大大減少了水在地下流失。

3.3 依靠技術(shù)改造和創(chuàng)新，優(yōu)化水量平衡

（1）對(duì)水渣補(bǔ)水系統(tǒng)進(jìn)行改造。利用高爐環(huán)縫煤氣洗滌水出口富余壓力，對(duì)高爐（DN600）煤洗水運(yùn)行管道進(jìn)行改造、將煤洗水引到高爐水渣池作為補(bǔ)充水。該改造充分利用30 m濃縮池富余水、減少了水渣新水補(bǔ)水次數(shù)和補(bǔ)水量。保持了煤氣洗滌系統(tǒng)合理運(yùn)行的同時(shí)達(dá)到了系統(tǒng)節(jié)水的目的。

（2）制定高爐水渣水綜合管網(wǎng)改造方案，讓高爐水渣水可以根據(jù)渣池水位高低進(jìn)行互調(diào)，提高了內(nèi)循環(huán)利用率。減少了由于水渣水量失衡造成污水外溢的可能。

（3）建立多水種的循環(huán)利用。對(duì)雨水、水渣含水、爐體冷卻水進(jìn)行收集利用。在高爐西路排水明溝末端加裝擋墻，把水儲(chǔ)存在明溝中，用污水泵把水輸送到高爐水渣池，也做為水渣系統(tǒng)的補(bǔ)水使用。并定期做好排水溝清淤工作，保障了存水能力。如圖1。

圖1 高爐新水平衡流程圖

（4）因兩座高爐軟水系統(tǒng)共用一套水—水熱交換冷卻系統(tǒng)（冷媒水系統(tǒng)），包括：冷媒水泵組、水池、旁濾設(shè)備、蒸發(fā)冷卻器。而冷媒水水池水溫在冬季達(dá)31～36℃、夏季達(dá)38～45℃，水池水溫的偏高已嚴(yán)重影響了換熱效果，制約了高爐軟水溫度的控制。同行業(yè)的鐵廠軟水密閉給排水冷卻系統(tǒng)的冷媒水與凈環(huán)水水池共用且?guī)ё陨砝鋮s塔，保證了水池水溫的控制。冷卻水溫度的降低，將大大提高冷卻效果，軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)的冷媒水系統(tǒng)因在夏季存在水溫偏高的情況，對(duì)此我廠新增2臺(tái)玻璃鋼冷卻塔（單臺(tái)處理能力為1500 m3/h），新增3臺(tái)上塔提升泵。冷媒水經(jīng)上塔提升泵加壓后送入新增的冷卻塔冷卻，再自流至冷媒水冷水池，以達(dá)到對(duì)冷媒水冷卻降溫的目的。改造后收到良好效果，表2列出改造前后的對(duì)比。

表2 2013～2017年高爐用水消耗數(shù)據(jù)

3.4 探索新型循環(huán)水冷工藝、節(jié)水技術(shù)

（1）對(duì)板式冷卻工藝的探索。全國(guó)范圍在2010年以后投產(chǎn)建設(shè)的大型高爐中，絕大部分采用的是板式冷卻工藝，軟水供應(yīng)溫度根據(jù)冷媒水溫度，出口溫度可以控制在35～40℃之間時(shí)。特別是高爐后期內(nèi)壁耐熱層厚度減少、傳熱量急劇增加的情況，按最大傳熱量，確定軟水流量，保持較好的冷卻效果。但此項(xiàng)技術(shù)對(duì)已投產(chǎn)高爐來(lái)說(shuō)，只能利用爐役大修進(jìn)行更新改造，適應(yīng)性較差。

（2）新型管式冷卻器的探索。相比老式管式空冷器，改進(jìn)型的管式冷卻器在框架上采用碳鋼熱鍍鋅處理，避免腐蝕問(wèn)題；采用復(fù)合流雙側(cè)面進(jìn)風(fēng)，切格柵采用鋁合金制品具有較強(qiáng)的抗寒凍性、親水性和抗腐蝕性；管束采用304不銹鋼，有良好的抗腐蝕性能，使用壽命長(zhǎng)；采用三點(diǎn)反射式花籃噴嘴，減輕了管束表面的結(jié)垢，并且噴嘴不易堵塞；噴淋水泵進(jìn)口設(shè)有性能可靠的過(guò)濾裝置，確保噴淋水泵安全運(yùn)行，提高了換熱效率，溫差比提高3℃。綜合考慮，在不進(jìn)行爐役大修的前提下，新型蒸發(fā)式空冷器更符合現(xiàn)有三鐵總廠高爐軟水冷卻工藝的使用環(huán)境和相關(guān)技術(shù)要求的迫切需求。

（3）對(duì)水渣蒸汽冷凝回收。馬鋼三鐵總廠高爐采用熱因巴法沖渣工藝，沖渣過(guò)程中有大量的蒸汽產(chǎn)生，可利用設(shè)備更新在沖渣煙囪內(nèi)壁設(shè)立回收冷凝水裝置，即可對(duì)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行回收，也能大大減少白氣污染，提高環(huán)境績(jī)效。

3.5 用專業(yè)化管理，穩(wěn)定水質(zhì)

將水質(zhì)處理方法、藥劑選擇，加藥管理等一系列管理工作交給專業(yè)化、有執(zhí)業(yè)資質(zhì)的隊(duì)伍進(jìn)行全方位管理和運(yùn)行。在水質(zhì)藥劑總包運(yùn)營(yíng)后，生產(chǎn)管理成本不斷降低，水質(zhì)穩(wěn)定管理能力穩(wěn)步提升。用過(guò)專業(yè)化管理后滿足了工藝需求，水質(zhì)穩(wěn)定運(yùn)行中，強(qiáng)制排污次數(shù)不斷減少，補(bǔ)水用量逐步減少。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求。見(jiàn)圖2為軟水水質(zhì)控制過(guò)程曲線（控制范圍：總硬度≤5.0 mg/L,濁度≤5.0 NTU，總鐵≤1.0 mg/L），圖3為煤氣洗滌水系統(tǒng)過(guò)程曲線（控制范圍：pH 6～9,懸浮物≤80 mg/l）。

圖2 軟水水質(zhì)控制過(guò)程曲線

圖3 煤氣洗滌水系統(tǒng)過(guò)程曲線

4 效果

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，基本杜絕了不正常補(bǔ)水，噸鐵新水消耗及用水總量下降較為明顯的效果。2018年1～6月份高爐生產(chǎn)用水量比2017年1-6月份下降了32%，扣除了1月份高爐檢修影響，單月下降率最高為37%。表3為2017年上半年與2018年上半年水量數(shù)據(jù)對(duì)比。

表3 2017～2018年（1～6月份）高爐生產(chǎn)用水?dāng)?shù)據(jù)表

5 結(jié)語(yǔ)

馬鋼4000 m3高爐通過(guò)上述節(jié)水措施應(yīng)用和完善，逐步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)水量下降，工業(yè)廢水“零”排放，節(jié)水效果明顯。在當(dāng)今企業(yè)生產(chǎn)中，節(jié)水技術(shù)和管理水平的不斷發(fā)展和應(yīng)用，推廣節(jié)水工作的意義重大。大型高爐生產(chǎn)設(shè)備的大型化、自動(dòng)化、連續(xù)化和高效化等特性導(dǎo)致企業(yè)必須重視節(jié)水管理技術(shù)的進(jìn)步，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新技術(shù)、新工藝，提高企業(yè)的節(jié)能減排工作水平。