左建英

（中鋼石家莊工程設(shè)計研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

時至今日，我國社會經(jīng)濟跨越式發(fā)展，這在一定程度上促進了各行業(yè)發(fā)展與進步，其中也涵蓋了冶金業(yè)。然而，縱觀具體實況，冶金工業(yè)通常會消耗很多水資源，所以，在實施給排水工程時，要加強對其節(jié)水功能的改善，保證水資源的合理利用，這不僅可以直接影響企業(yè)用水，還有助于經(jīng)濟效益的提高。

1 冶金行業(yè)給排水節(jié)能設(shè)計的作用

在冶金行業(yè)中應(yīng)用排水節(jié)能技術(shù)，不僅可提高水的可利用性，也能解決浪費資源的問題，隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的蓬勃發(fā)展，水資源供需形勢不容樂觀，節(jié)水技術(shù)正朝著集中化方向發(fā)展。通過強化冶金行業(yè)給排水系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)，減輕用水負(fù)擔(dān)，并能呼吁企業(yè)節(jié)約用水，除了將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在給排水中以外，應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)還有助于對水資源不可再生問題進行解決。

想要實現(xiàn)冶金業(yè)的節(jié)能減排，最重要的部分就是設(shè)計工作，在冶金業(yè)中節(jié)能設(shè)計發(fā)揮著重要作用，冶金行業(yè)一方面重視開發(fā)新工藝，同時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、設(shè)計水平的同時實現(xiàn)能耗的降低，最終達到合理、科學(xué)的節(jié)能目標(biāo)。

如，實踐中，軟水閉路循環(huán)系統(tǒng)被應(yīng)用在了高爐本體循環(huán)冷卻水、RH精煉爐、VD精煉爐、轉(zhuǎn)爐氧槍等設(shè)施冷卻水中，既節(jié)省了大量電能資源，也降低了水能損失。這樣的設(shè)計理念符合節(jié)能理念，并深受很多冶金企業(yè)歡迎。如，2500m3高爐爐體冷卻水系統(tǒng)每小時需水量為5000m3，用戶的接點供水壓為0.6MPa。如果應(yīng)用的為傳統(tǒng)開式循環(huán)水系統(tǒng)，那么供水水泵揚程有75m，且有約10%的補水量，即有500m3/h的水耗量；若通過設(shè)置補水定壓系統(tǒng)讓冷卻水系統(tǒng)成為閉式壓力循環(huán)，這時循環(huán)供水泵的有40m的揚程即可，經(jīng)比對，兩循環(huán)水系統(tǒng)水泵揚程的差大概是35m；且系統(tǒng)補水量也降至1%(50m3/h)以下，水耗量降至十分之一?？梢宰C明，閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)有更好的效果，經(jīng)二者比對，人們更喜歡節(jié)能設(shè)計，且業(yè)界中也比較喜愛節(jié)能設(shè)計。

2 冶金行業(yè)給排水工程設(shè)計的現(xiàn)實意義

相比于其他行業(yè)，冶金行業(yè)有很大的不同性存在，它跨越了原材料和開采等諸多方面，其存在一定的特殊性，為此，冶金行業(yè)的給排水工程與一般工程相比，，冶金行業(yè)給排水工程的設(shè)計更注重污水的排放，為冶金工作的順利開展提供充分的保障。目前，在我國一些冶金行業(yè)的發(fā)展中，給排水工程的設(shè)計依舊有一些缺陷存在，從而使所排放的污水會污染到周圍水源和環(huán)境，最終嚴(yán)重的威脅到生態(tài)環(huán)境，為此，在給排水工程的實際設(shè)計中，冶金行業(yè)不僅要滿足保護水資源和環(huán)境的需要，還應(yīng)滿足冶金行業(yè)的需要，新的發(fā)展時期，冶金業(yè)需要跟上時代發(fā)展腳步，與時俱進的將給排水節(jié)能設(shè)計工作做好，唯有如此方可保證企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，對給排水進行合理設(shè)計，更好的提高企業(yè)經(jīng)濟效益，節(jié)約企業(yè)成本，降低耗水量，減少污水處理為環(huán)境帶來的影響，最大程度滿足冶金行業(yè)的用水需求。

（1）強化調(diào)整供水量調(diào)整。目前，世界各國越來越重視資源開發(fā)和環(huán)境保護。與此同時，他們也開始在水資源保護方面投入更多的精力。工業(yè)生產(chǎn)將極大地影響水資源的保護，冶金工業(yè)發(fā)展過程中，若能夠強化給排水系統(tǒng)中的節(jié)能功能，可以更好的調(diào)節(jié)供水量，以滿足有關(guān)水資源保護法規(guī)的要求。在此環(huán)境下，對冶金企業(yè)經(jīng)營管理也有了更高的標(biāo)準(zhǔn)及要求，為此，應(yīng)完善給排水系統(tǒng)，已實現(xiàn)循環(huán)水利用率的有效提升。

（2）節(jié)約成本。冶金行業(yè)與其他工業(yè)領(lǐng)域相比，存在一定的特殊性，所以，在給排水系統(tǒng)運行上，也會有一定的差別性存在，有關(guān)人員不但要重視節(jié)水功能，也需要關(guān)注廢水的處理，以此更好的保證高效開展冶金工作?，F(xiàn)如今，我國許多冶金企業(yè)在給排水工程和廢水排放處理方面有很多問題存在，進而導(dǎo)致出現(xiàn)了嚴(yán)重的水資源浪費及污染等問題，從而也不益于生態(tài)環(huán)境的整體建設(shè)。所以，在冶金行業(yè)在設(shè)計給排水工程系統(tǒng)時，需要對節(jié)水功能和廢水處理系統(tǒng)進行優(yōu)化，這不但能夠滿足冶金行業(yè)需求，也可強化對水資源的保護力度，最大程度的降低水資源浪費為生態(tài)環(huán)境帶來的不利影響，并能節(jié)約生產(chǎn)成本，實現(xiàn)經(jīng)濟效益有效提升。

3 冶金給排水設(shè)計的應(yīng)用現(xiàn)狀

（1）除鹽水冷卻循環(huán)系統(tǒng)?，F(xiàn)如今，我國社會經(jīng)濟日新月異飛速發(fā)展，想要更好滿足社會生產(chǎn)發(fā)展需要，提升生產(chǎn)效率降低能耗，則對冶金業(yè)冶煉強度及產(chǎn)品質(zhì)量有了更高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，今天，除鹽水冷卻循環(huán)系統(tǒng)為我國冶金業(yè)常用的一個系統(tǒng)，下圖1為具體流程圖。

圖1 除鹽水冷卻循環(huán)系統(tǒng)

通過圖1我們可知，此系統(tǒng)中，沒有有效應(yīng)用回水，導(dǎo)致水能被浪費，生產(chǎn)中盡管這樣的浪費不大，然而，卻也會對系統(tǒng)的性能形成影響。此外，就換熱設(shè)備而言，相比于板式換熱器，蒸發(fā)冷卻設(shè)備價格高昂，所以，考慮生產(chǎn)成本也是一個關(guān)鍵方面。為將生產(chǎn)成本進行降低，近期在選擇除鹽水冷卻循環(huán)系統(tǒng)換熱設(shè)備時，將目光主要放在板式換熱器上，大部分冶金企業(yè)均使用了這樣降低成本消耗的方式。但是，因板式換熱器系統(tǒng)會有較大的耗電量，所以，系統(tǒng)實際運行中很容易產(chǎn)生浪費電能的問題，這一矛盾的出現(xiàn)給節(jié)能設(shè)計帶來了另一個難題。此外，中國北方的高爐沖渣水在冬季沒有進入冷卻塔，使得沖渣水產(chǎn)生余熱浪費，增加煤炭消耗，使環(huán)境污染更嚴(yán)重。如何有效應(yīng)用沖渣水，達到節(jié)省余熱，降低燃煤用量，最終緩解環(huán)境污染問題，在節(jié)能設(shè)計方面需要充分考慮的問題。

（2）高爐和轉(zhuǎn)爐除塵供水系統(tǒng)。此系統(tǒng)的供水方式主要是并聯(lián)，導(dǎo)致冷卻水用水量持續(xù)上漲，同時也會提高和其有關(guān)的建設(shè)費用及購置設(shè)備的費用，最終導(dǎo)致設(shè)備運用費用也不斷增加。因冷卻水量的增加，相關(guān)成本不斷增加，這違背了冶金行業(yè)給排水設(shè)計中的節(jié)能理念，如今因成本的不斷上升，這已成為企業(yè)迫切需要解決的另個關(guān)鍵問題。

4 現(xiàn)階段冶金企業(yè)給排水系統(tǒng)存在的問題

（1）用水量大?，F(xiàn)階段，雖然我國很多的冶金企業(yè)已經(jīng)引進了循環(huán)供水系統(tǒng)，但仍然會存在用水量大以及用水點少等特點。與此同時，一泵一機的供水方式很多時候并不能滿足企業(yè)實際的運行需求，而這樣較為簡單的給水系統(tǒng)也會給節(jié)水工作的開展帶來限制。值得注意的是，當(dāng)前冶金企業(yè)的用水具備一定復(fù)雜性，同時對于安全用水也提出了更高的要求，而這樣不完善的給排水設(shè)備則會提升發(fā)生故障的概率。

（2）設(shè)計人員水平有待提升。通常，給排水設(shè)計人員的專業(yè)水平會直接影響到節(jié)水效果，鑒于如今的強開，部分給排水工程設(shè)計人員的專業(yè)技能水平存在嚴(yán)重的不足，不但未有效掌握冶金工業(yè)及設(shè)的性能，也并未把理論知識有效應(yīng)用在冶金工業(yè)給排水工程設(shè)計實踐中去，鑒于此，會讓節(jié)水工作開展壓力巨大，既無法獲得有效的節(jié)水成效，同時也胡使故障的發(fā)生率提升。

5 冶金行業(yè)給排水節(jié)能措施

（1）優(yōu)化冷卻循環(huán)系統(tǒng)。軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)和早期應(yīng)用的開式循環(huán)水系統(tǒng)相比，自身優(yōu)勢很多，既有良好的實踐效果，也有很高的節(jié)能水平。正是由于這個原因，早期的系統(tǒng)由于其相對較高的能耗而被人們完全拋棄。因此，如果能夠滿足企業(yè)的基本條件，自然會選擇最新的封閉循環(huán)系統(tǒng)。換熱器方面，如果氣象條件能夠滿足預(yù)期，則應(yīng)盡可能使用蒸發(fā)冷卻器，從而大大提高節(jié)能水平，為后續(xù)產(chǎn)品優(yōu)化提供各種幫助。在換熱的早期階段，通常采用板式換熱器，主要依靠介質(zhì)的顯熱來完成處理。

具體傳遞中，通常會流失很多熱能，所以整體上效率不高，且蒸發(fā)冷卻器在傳熱過程中，主要是通過將水膜粘貼在水管外部來消化潛熱。因潛熱比顯熱高，為此，此設(shè)備整體的應(yīng)用效果要優(yōu)于傳統(tǒng)的設(shè)備，正是通過這種比較，我們可以給人們一種直觀的感覺，促使人們合理地把握其優(yōu)勢。

（2）依水質(zhì)需要串級用水。所謂串級用水具體是結(jié)合冶煉作業(yè)不同的環(huán)節(jié)對水質(zhì)的不同要求，直接應(yīng)用與下級水質(zhì)相符的廢水，這為降低廢水排放與處理成本的一類用水方式，其最大的特點是不用處理就能直接應(yīng)用上級用水。這種節(jié)能措施必須基于這樣一個事實，即在上級水位產(chǎn)生的雜質(zhì)中不存在影響較低水位需水量的物質(zhì)，并且在上級水位中存在的對下級水位有害的物質(zhì)，不可直接串級用水，且需要經(jīng)過處理后方可循環(huán)應(yīng)用，以免縮短作業(yè)設(shè)備的應(yīng)用期限，避免生產(chǎn)隱患積累。

（3）設(shè)置變頻器?，F(xiàn)如今，變頻調(diào)速給誰系統(tǒng)為應(yīng)用最多的節(jié)能設(shè)備，主要是通過變頻器與微機來對水泵進行控制的，并結(jié)合冶金企業(yè)用水具體參數(shù)，控制供水速度，其將水泵特性曲線中的多余功能經(jīng)變頻器調(diào)頻節(jié)約下來，也就是將水泵可供的多余流量計多余揚程的功節(jié)約下來，變頻調(diào)速存在一定的變頻范圍，需要根據(jù)水泵效率曲線讓水泵在高效區(qū)長時間運行。

基于連鑄機自身生產(chǎn)斷面的差別性，則會有不一樣的事跡需求水資源總量。如果連鑄機的水量變化太大，這時要應(yīng)用變頻器，對節(jié)能工作進行完成。在設(shè)計相關(guān)設(shè)施時，一般冷卻水平均與規(guī)定預(yù)期相符，鑒于此種狀況，工作人員便可基于原塔風(fēng)機，再額外設(shè)置一個變頻器，通過這樣的方式整個系統(tǒng)便可根據(jù)外部條件，將運行功率降低，最終切實實現(xiàn)節(jié)能減排效果。

（4）設(shè)置冷卻回水旁通管。冷卻設(shè)施設(shè)計時需要參照濕球溫度，在其他季節(jié)，可設(shè)置旁通管，以此將冷卻塔水流量降低，無需冷卻回水，以此降低對風(fēng)機數(shù)量的需求，尤其是在冬季，有著更良好的節(jié)能效果。在無壓回水系統(tǒng)中，可設(shè)置旁通管，結(jié)合實際狀況，使回水全部或部分向冷水池直接流入，也可降低對水泵數(shù)量的需求，進而實現(xiàn)節(jié)能目的，減少了水泵數(shù)量，自然有關(guān)費用成本也會降低，此種方式與節(jié)能設(shè)計理念完全符合。

（5）水泵的選擇。具體設(shè)計中，要確保水泵處在高效段內(nèi)工作，然而，在實踐中，很難根據(jù)計算的泵條件選擇合適的，在此類狀況下，經(jīng)常使用大于工作條件的水泵，導(dǎo)致水泵不能在高效段工作，或在生產(chǎn)中通過打開閥門消耗多余的揚程，從而增加能耗。所以，為了減少此類狀況發(fā)生率，可以向水泵制造商提供水泵的工作點，水泵制造商可以通過切削葉輪或模型的改變來達到節(jié)能的目的。

實際設(shè)計中，一般要確保水泵長期在高效率的運行情況下，但是，部分企業(yè)在選擇水泵時，通常會出現(xiàn)與預(yù)期情況不符的狀況出現(xiàn)。一旦有問題出現(xiàn)，那么實際所選的水泵均會超過工況，最終導(dǎo)致?lián)P程消耗量增大。這就說明了，隨著能耗的增加，自然會使正常的節(jié)能減排受到影響，所以，企業(yè)在選擇水泵時，需要根據(jù)如今具體需求，與廠家開展積極的交流及溝通，以保證所選的水泵參數(shù)可以同此次系統(tǒng)完全匹配，并確保它可長期處于高效運行的狀態(tài)，從而降低能耗，詳情見下圖2。

圖2 水泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

（6）利用高爐沖渣水余熱。在高爐冶煉中，通常爐渣的溫度有1500℃，所以，冷卻渣沖洗中有大量熱能存在，這些熱能的回收利用可以作為給排水設(shè)計的一個關(guān)鍵節(jié)能方向。但在洗渣水中會有許多雜質(zhì)存在，所以不可直接應(yīng)用。所以，要進行換熱處理，處理以后，居民可將這部分熱能用作取暖，也可用來發(fā)電，換熱后的水能夠持續(xù)作為沖渣水，從而形成比較完整的循環(huán)，進而實現(xiàn)對高爐余熱的充分利用。對于高爐渣，其余的熱趨勢有兩部分，其一，利用沖渣水蒸發(fā)。其二，通過水的蒸發(fā)帶人到大氣中。高爐換熱處理有，會讓余熱一直保持在穩(wěn)定狀況下，并讓沖渣水流出高爐溫度合適不變。

（7）優(yōu)化給排水管道設(shè)計。冶金企業(yè)日常運行中，想要完善給排水設(shè)計，關(guān)鍵是搞好給排水管道設(shè)計，且也對有關(guān)人員有了更高的標(biāo)準(zhǔn)及要求。為了降低水資源的消耗，應(yīng)確保冶金行業(yè)的工業(yè)業(yè)務(wù)可以有更多的水點和更少的出水量。所以，在對冶金工業(yè)給排水工程進行設(shè)計時，最好選擇管徑大的給排水水管，并且最大程度降低壓力損失。此外，在配置管道時，也需要重點關(guān)注供水順序，然后做好相應(yīng)的調(diào)節(jié)工作，進而能夠最大程度確保管道中有相同的水流經(jīng)距離。

此類模式下，既要充分保證回水管道壓力一直處在平衡狀態(tài)，也能提高供水量調(diào)節(jié)的合理性和靈活性，有效規(guī)避斷水現(xiàn)象，對整個冶金工程給排水系統(tǒng)的運行產(chǎn)生不利影響，據(jù)此可知，冶金行業(yè)給水排水優(yōu)化設(shè)計的實施，可以在保證運行效果的基礎(chǔ)上，更好地達到節(jié)水節(jié)能的目的，最終切實保證了水資源的高效利用。

（8）嚴(yán)格執(zhí)行給排水節(jié)水規(guī)定。事實上，在冶金企業(yè)的運營中，經(jīng)常對給排水系統(tǒng)的節(jié)水提出一定的要求和規(guī)定，有關(guān)人員在實施時也需要保證其徹底性及完善性。為確保系統(tǒng)能發(fā)揮良好的節(jié)水效果，相關(guān)部門應(yīng)不斷加強監(jiān)督，定期檢測節(jié)水效果。如果發(fā)現(xiàn)問題，則要及時上報，以免水資源浪費的問題而影響到冶金企業(yè)的正常運行。

此外，盡量應(yīng)用優(yōu)質(zhì)的節(jié)水管材，禁止應(yīng)用冷鍍鋅鋼管，并且若條件允許則盡量少應(yīng)用熱鍍鋅鋼管，并提高對新型管材的應(yīng)用推廣力度?，F(xiàn)如今，在實踐過程中，鋁塑復(fù)合管、聚丁烯管、聚氯乙烯管的應(yīng)用效果均十分良好，也可以為提高節(jié)水效果奠定基礎(chǔ)。我們需要重視的是，部分新興材質(zhì)的應(yīng)用會提升成本，但是，它的使用壽命可以大大延長，應(yīng)用范圍更廣。

與此同時，冶金企業(yè)在設(shè)計給排水系統(tǒng)時，也需要對市場影響因素加以考慮，有關(guān)設(shè)計者要對市場行情進行掌握，以降低工程造價。此外，設(shè)計者需要打破傳統(tǒng)設(shè)計思想限制，把重點放在節(jié)水功能應(yīng)用上，冶金企業(yè)給排水系統(tǒng)各相關(guān)部門也應(yīng)建立有效的聯(lián)絡(luò)機制，不斷討論節(jié)水設(shè)計措施的實施，這既能增強相關(guān)措施的實用性，而且也可實現(xiàn)冶金企業(yè)節(jié)水水平的提高。

6 結(jié)語

總而言之，對于給排水設(shè)計的節(jié)能措施，這為有效降低冶金行業(yè)能耗、制定有效節(jié)能措施的主要手段，不但可以降低冶金企業(yè)的生產(chǎn)成本，也能更好的提升企業(yè)的社會經(jīng)濟效益。其節(jié)能工作具有復(fù)雜性、系統(tǒng)性及長期性特征，為此，設(shè)計人員需要與時俱進跟上時代發(fā)展步伐，深入探索和分析具體的生產(chǎn)過程，并且在開展節(jié)能設(shè)計時，需要綜合進行考慮，實現(xiàn)統(tǒng)籌兼顧，最終可順利的實現(xiàn)冶金企業(yè)的技能減排目標(biāo)。