張社海，李洪春、劉玉平

（河鋼大河能源環(huán)境科技有限公司）

摘要： 鋼鐵生產(chǎn)過程中，循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)直接影響著生產(chǎn)效率和成本。本文基于循環(huán)水系統(tǒng)的閉路循環(huán)水、間接冷卻水、直接冷卻水，分析了影響成本的要素包括電力、軟水、凈化水、低壓氮?dú)狻⒌蛪嚎諝夂退巹┵M(fèi)用等。通過對(duì)這些要素的消耗量和成本進(jìn)行分析，提出了成本控制標(biāo)準(zhǔn)化操作要點(diǎn)的構(gòu)建和應(yīng)用方法，以及如何通過逐步優(yōu)化操作要點(diǎn)來提高成本控制效果。最終旨在實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)成本的降低、生產(chǎn)效率和品質(zhì)的提高，為鋼鐵生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

關(guān)鍵詞：鋼鐵循環(huán)水，成本分析，控制要點(diǎn)，優(yōu)化 

0   引言

鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，水系統(tǒng)作為鋼鐵行業(yè)最為重要的能源介質(zhì)之一，是實(shí)施極致能效的重要領(lǐng)域，耗電量占到整個(gè)水處理系統(tǒng)能耗的70-95%，在鋼廠總耗電量中占20%左右的比例，挖掘節(jié)能潛力對(duì)于水系統(tǒng)節(jié)能降碳和降本增效具有重大意義。循環(huán)水系統(tǒng)在鋼鐵生產(chǎn)過程中扮演著至關(guān)重要的角色。循環(huán)水系統(tǒng)包括閉路循環(huán)水系統(tǒng)、間接冷卻水系統(tǒng)、直接冷卻水系統(tǒng)和污泥系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的運(yùn)行狀況直接關(guān)系到鋼鐵生產(chǎn)過程的效率和質(zhì)量。因此，如何有效地控制循環(huán)水系統(tǒng)的成本，提高運(yùn)行效率，成為鋼鐵企業(yè)迫切需要解決的問題。下面以某煉鋼廠煉鋼水站為例：

1  工藝介紹

1.1 閉路循環(huán)水系統(tǒng)

   密閉循環(huán)水系統(tǒng)主要用水戶為連鑄結(jié)晶器、氧槍、LF/RH爐冷卻水。其回水僅溫度升高，水質(zhì)未受污染，回水利用余壓送至空冷器/板式換熱器冷卻后回至水泵進(jìn)口，再分別由泵組加壓供各用戶循環(huán)使用。密閉循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)水為一級(jí)除鹽水。穩(wěn)壓裝置使用的介質(zhì)包括氮?dú)夂蛪嚎s空氣。

為了防止設(shè)備及管道內(nèi)壁結(jié)垢、防腐、藻類滋生，在間冷水處理系統(tǒng)中均需投加水質(zhì)穩(wěn)定藥劑，以保證循環(huán)水水質(zhì)，節(jié)約新水用量，減少排污量。

1.2  間接冷卻水系統(tǒng)

間接冷卻水系統(tǒng)主要供轉(zhuǎn)爐本體、除塵及空調(diào)等用水，其回水溫度升高，利用余壓上塔冷卻，冷卻后再分別由泵組加壓供各用戶循環(huán)使用，水質(zhì)僅在冷卻塔冷卻循環(huán)水時(shí)受到輕度污染。為了保證凈環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)，設(shè)有旁濾系統(tǒng)。凈環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水由凈化水和一級(jí)除鹽水勾兌而成，均由廠區(qū)管網(wǎng)供給。

為了防止設(shè)備及管道內(nèi)壁結(jié)垢、防腐、藻類滋生，在間冷水處理系統(tǒng)中均需投加水質(zhì)穩(wěn)定藥劑，以保證循環(huán)水水質(zhì)，節(jié)約新水用量，減少排污量。

1.3  煉鋼直接冷卻水系統(tǒng)

煉鋼濁環(huán)水系統(tǒng)主要供轉(zhuǎn)爐 LT 、RH 爐濁用水。LT濁環(huán)和RH 濁環(huán)回水含有少量粉塵，經(jīng)車間內(nèi)水泵加壓送至高效澄清器進(jìn)行沉淀澄清處理，澄清水自流至 RH 濁環(huán)熱水井，經(jīng)水泵加壓上塔冷卻后，再由循環(huán)水泵加壓供各用戶循環(huán)使用。凈環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水由凈化水和一級(jí)除鹽水勾兌而成，均由廠區(qū)管網(wǎng)供給。

為了確保水質(zhì)凈化，防止設(shè)備及管道內(nèi)壁結(jié)垢、腐蝕、藻類滋生，在直接冷卻水處理系統(tǒng)中均需投加水質(zhì)穩(wěn)定藥劑，以保證循環(huán)水水質(zhì)，節(jié)約新水用量，減少排污量。

1.4  連鑄濁環(huán)水系統(tǒng)

連鑄濁環(huán)水系統(tǒng)主要供連鑄二次噴淋冷卻用水、沖鐵皮水、設(shè)備直接冷卻用水。連鑄濁環(huán)回水不僅水溫升高還含有氧化鐵皮和少量的油類，經(jīng)沖鐵皮溝進(jìn)入旋流沉淀池初步沉淀后，其中部分水用泵加壓送往車間氧化鐵皮溝沖鐵皮，其余部分水用泵加壓送往化學(xué)除油器，經(jīng)沉淀、除油后，澄清水回到循環(huán)水泵房連鑄濁環(huán)熱水井，然后用泵加壓送至冷卻塔冷卻后，回到循環(huán)水泵房連鑄濁環(huán)吸水井，再用泵送至車間循環(huán)使用。連鑄濁環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水由凈化水和一級(jí)除鹽水勾兌而成，均由廠區(qū)管網(wǎng)供給。

為了確保水質(zhì)凈化，防止設(shè)備及管道內(nèi)壁結(jié)垢、腐蝕、藻類滋生，在直接冷卻水處理系統(tǒng)中均需投加水質(zhì)穩(wěn)定藥劑，以保證循環(huán)水水質(zhì)，節(jié)約新水用量，減少排污量。

2  影響水系統(tǒng)的成本要素

循環(huán)水系統(tǒng)的成本要素主要包括電力、軟水、凈化水、低壓氮?dú)狻⒌蛪嚎諝夂退巹┵M(fèi)用等。這些要素的消耗量和成本將直接影響到循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行成本。下面對(duì)這些要素進(jìn)行具體分析：

2.1 電力消耗

循環(huán)水系統(tǒng)中的水泵、冷卻器等設(shè)備都需要消耗大量電力，電力成本占據(jù)了循環(huán)水系統(tǒng)成本的重要部分,占據(jù)動(dòng)能成本的60%以上。

2.2  軟水、凈化水消耗

循環(huán)水系統(tǒng)中補(bǔ)充水為凈化水和一級(jí)除鹽水，其中軟水補(bǔ)水成本占據(jù)總成本的20%左右，凈化水補(bǔ)水成本占整個(gè)循環(huán)水成本的12%左右。

2.3  藥劑費(fèi)用

循環(huán)水系統(tǒng)中，需要投加藥劑穩(wěn)定水質(zhì)，藥劑占整個(gè)成本的5%左右。

2.4  低壓氮?dú)夂偷蛪嚎諝庀?/p>

在循環(huán)水系統(tǒng)的某些設(shè)備中需要使用氮?dú)夂涂諝猓@些氣體的消耗也會(huì)增加系統(tǒng)的運(yùn)行成本，占比在2%以下。

3  對(duì)影響成本的各個(gè)要素的分析

3.1  電力消耗分析

（1）通過運(yùn)行節(jié)能泵和普通泵對(duì)比來看，運(yùn)營節(jié)能泵比運(yùn)營普通泵節(jié)能在20%-40%之間，正產(chǎn)生產(chǎn)過程中一定優(yōu)先使用節(jié)能泵，節(jié)能泵損壞時(shí)一定第一時(shí)間修復(fù)。發(fā)現(xiàn)水泵等設(shè)備流量、壓力變低，偏離工況運(yùn)行及時(shí)檢修。

（2）用戶用水水溫要求一般要求38℃，經(jīng)過摸索高于36℃再開啟風(fēng)機(jī)，水溫會(huì)超過38℃，影響用戶生產(chǎn)。水溫高于35℃才可以開啟冷卻塔風(fēng)機(jī)，根據(jù)溫度控制開啟數(shù)量，低于33℃務(wù)必停開風(fēng)機(jī)。氧槍冷卻水、精煉爐冷卻水使用的蒸發(fā)空冷器（閉式冷卻塔），經(jīng)過摸索，使用管道泵噴淋降溫效果要好于使用風(fēng)機(jī)降溫（管道泵和風(fēng)機(jī)功率均為15kw）,規(guī)定需要降溫時(shí)優(yōu)先開啟管道泵降溫，水溫滿足不了情況下再開啟風(fēng)機(jī)降溫。

（3）轉(zhuǎn)爐中壓泵組流量460m³/h、壓力0.78Mpa，壓力略高，通過與用戶溝通，通過控制閥門，流量降至280m³/h、壓力降至0.72Mpa，電流降低了22A。轉(zhuǎn)爐低壓泵組冬季也存在壓力略高情況，目前控制了一些閥門，目前水量逐步增大，明年冬季摸索停一臺(tái)水泵方案。

（4）目前尖峰電價(jià)1.06元，峰段電價(jià)0.91，平段電價(jià)0.61元，谷段電價(jià)0.31元，價(jià)格差距較大，所有陶瓷膜過濾器反洗，凈環(huán)旁濾反洗安排到谷段，凈環(huán)水質(zhì)目前濁度在5NTU以下，水質(zhì)完全能夠達(dá)標(biāo)，目前已經(jīng)把旁濾安排在谷段開啟，峰段和平段停用，目前冷媒水量有10%富余量，下一步準(zhǔn)備進(jìn)行改造，使用冷媒水富余量作為旁濾的進(jìn)水，從而替代旁濾泵，達(dá)到減開一組水泵效果。

（5）由于峰谷電價(jià)差距較大，循環(huán)水水池容積是很大的，有很大的調(diào)節(jié)空間，水池水位在保證安全情況下補(bǔ)水安排到谷段補(bǔ)水，高效澄清器排污也安排到谷段排污；

 根據(jù)以上的分析，形成電力要素控制的標(biāo)準(zhǔn)操作要點(diǎn)。

3.2  影響凈化水、軟水能源消耗升高因素包括

（1）當(dāng)水處理系統(tǒng)發(fā)生溢流時(shí)，自清洗過濾器、多介質(zhì)過濾器、高效澄清器排污閥存在漏水情況時(shí)，這直接增加了水資源的消耗。為了確保這些水處理設(shè)備正常運(yùn)行，防止漏水和跑冒滴漏，定期檢查和維護(hù)是關(guān)鍵。這包括檢查所有連接部件、密封件、閥門和濾芯，確保它們都處于良好狀態(tài)。

（2）夏季有時(shí)冷卻風(fēng)機(jī)把水溫降不下來，被迫靠大量補(bǔ)水，置換方式降溫，邯鋼存在、舞鋼也存在。這個(gè)主要得靠夏季之前把冷卻塔 、空冷器提前檢修，板式換熱器進(jìn)行清洗。

（3）為了確保水質(zhì)合格，存在使用優(yōu)質(zhì)水源（南水北調(diào)水、脫鹽水）過量補(bǔ)水，造成水質(zhì)遠(yuǎn)好于水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)浪費(fèi)，制定了水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的上下限。

（4）煉鋼泵站存在連鑄設(shè)備水漏水情況，造成設(shè)備水濃縮倍數(shù)不夠。目前采取措施：通過查找漏水點(diǎn)，對(duì)設(shè)備漏水進(jìn)行治理，泵站采用串級(jí)使用方式對(duì)漏水進(jìn)行使用，連鑄設(shè)備水漏水進(jìn)入連鑄二冷水使用，富裕連鑄二冷水串至煉鋼濁環(huán)使用，降低補(bǔ)水量，提高濃縮倍數(shù)。

（5）查看穩(wěn)壓裝置補(bǔ)水液位和排水液位是否存在制定不合理，及時(shí)修改液位程序，杜絕無效排水，造成浪費(fèi)。

3.3藥劑費(fèi)用分析

要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，藥劑投加到合適濃度后，就可以達(dá)到預(yù)期效果，藥劑過度都加只會(huì)增加成本，確定循環(huán)水系統(tǒng)中藥劑濃度上限至關(guān)重要。同時(shí)，確保停產(chǎn)停水系統(tǒng)，及時(shí)停止加藥，杜絕藥劑浪費(fèi)。

3.4低壓氮?dú)夂偷蛪嚎諝庀姆治?/p>

穩(wěn)壓罐是進(jìn)氣和排期程序參數(shù)設(shè)置是否合理，不合適的參數(shù)設(shè)置，會(huì)造成氮?dú)饫速M(fèi)的；氣動(dòng)閥門是否存在漏氣，會(huì)影響壓縮空氣的使用量；定期檢查是否存在跑冒滴漏情況，跑冒滴漏只會(huì)增加成。

4  構(gòu)建成本控制標(biāo)準(zhǔn)化操作模型

為了有效控制循環(huán)水系統(tǒng)的成本，建立成本控制標(biāo)準(zhǔn)化操作要點(diǎn)，形成成本分析模型。模型包括各個(gè)成本要素的詳細(xì)控制方法和標(biāo)準(zhǔn)操作流程等各項(xiàng)操作要點(diǎn)。通過嚴(yán)格運(yùn)行成本控制模型，可以有效地降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高生產(chǎn)效率和品質(zhì)。

4.1循環(huán)水水溫控制要點(diǎn)

4.2煉鋼泵站補(bǔ)水關(guān)鍵控制點(diǎn)

  4.3 煉鋼泵站運(yùn)行關(guān)鍵控制點(diǎn)

  4.4煉鋼泵站藥劑投加關(guān)鍵控制點(diǎn)

5  操作手冊(cè)的應(yīng)用與優(yōu)化

通過對(duì)操作手冊(cè)的執(zhí)行情況進(jìn)行驗(yàn)證和分析，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行中存在的問題，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。根據(jù)實(shí)際情況，逐步完善操作手冊(cè)，提高成本控制效果。通過不斷地優(yōu)化和改進(jìn)，可以使得循環(huán)水系統(tǒng)的成本得到更好地控制和管理，為鋼鐵生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供保障。

6  結(jié)論與展望

通過對(duì)鋼鐵循環(huán)水標(biāo)準(zhǔn)化成本分析控制模型的構(gòu)建和應(yīng)用，可以有效地降低成本、提高效率，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。希望這些方法和思路對(duì)水處理行業(yè)的發(fā)展和鋼鐵生產(chǎn)的提升有所幫助。在未來的工作中，可以進(jìn)一步完善成本控制模型，提高成本控制的精準(zhǔn)度和效率，為鋼鐵產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。 

參考文獻(xiàn)：

[1]  王明華，白杰. 鋼鐵企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)能耗成本分析[J]. 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào)，2017，7(1): 123-130.

[2]   劉鵬，張磊. 鋼鐵企業(yè)循環(huán)水

[3]   肖志敏， 工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能分析［J］. 節(jié)能環(huán)保，2015，9：284-285.

[4]  楊杰 ， 鋼鐵企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行管理［J］. 科技資訊，2012,15:79-80