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、低壓氮氣、低壓空氣和藥劑費用等。通過對這些要素的消耗量和成本進行分析，提出了成本控制標準化操作要點的構(gòu)建和應(yīng)用方法，以及如何通過逐步優(yōu)化操作要點來提高成本控制效果。最終旨在實現(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，優(yōu)化 

0   引言

鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(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，是實施極致能效的重要領(lǐng)域，耗電量占到整個水處理系統(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)補水為一級除鹽水。穩(wěn)壓裝置使用的介質(zhì)包括氮氣和壓縮空氣。

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)補充水由凈化水和一級除鹽水勾兌而成，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)補充水由凈化水和一級除鹽水勾兌而成，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)補充水由凈化水和一級除鹽水勾兌而成，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、低壓氮氣、低壓空氣和藥劑費用等。這些要素的消耗量和成本將直接影響到循環(huán)水系統(tǒng)的運行成本。下面對這些要素進行具體分析：

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)中補充水為凈化水和一級除鹽水，其中軟水補水成本占據(jù)總成本的20%左右，凈化水補水成本占整個循環(huán)水成本的12%左右。

2.3  藥劑費用

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

2.4  低壓氮氣和低壓空氣消耗

在循環(huán)水系統(tǒng)的某些設(shè)備中需要使用氮氣和空氣，這些氣體的消耗也會增加系統(tǒng)的運行成本，占比在2%以下。

3  對影響成本的各個要素的分析

3.1  電力消耗分析

（1）通過運行節(jié)能泵和普通泵對比來看，運營節(jié)能泵比運營普通泵節(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)能泵損壞時一定第一時間修復。發(fā)現(xiàn)水泵等設(shè)備流量、壓力變低，偏離工況運行及時檢修。

（2）用戶用水水溫要求一般要求38℃，經(jīng)過摸索高于36℃再開啟風機，水溫會超過38℃，影響用戶生產(chǎn)。水溫高于35℃才可以開啟冷卻塔風機，根據(jù)溫度控制開啟數(shù)量，低于33℃務(wù)必停開風機。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機降溫（管道泵和風機功率均為15kw）,規(guī)定需要降溫時優(yōu)先開啟管道泵降溫，水溫滿足不了情況下再開啟風機降溫。

（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水泵方案。

（4）目前尖峰電價1.06元，峰段電價0.91，平段電價0.61元，谷段電價0.31元，價格差距較大，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)完全能夠達標，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，下一步準備進行改造，使用冷媒水富余量作為旁濾的進水，從而替代旁濾泵，達到減開一組水泵效果。

（5）由于峰谷電價差距較大，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水安排到谷段補水，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準操作要點。

3.2  影響凈化水、軟水能源消耗升高因素包括

（1）當水處理系統(tǒng)發(fā)生溢流時，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，這直接增加了水資源的消耗。為了確保這些水處理設(shè)備正常運行，防止漏水和跑冒滴漏，定期檢查和維護是關(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）夏季有時冷卻風機把水溫降不下來，被迫靠大量補水，置換方式降溫，邯鋼存在、舞鋼也存在。這個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）過量補水，造成水質(zhì)遠好于水質(zhì)控制標準浪費，制定了水質(zhì)控制標準指標的上下限。

（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，對設(shè)備漏水進行治理，泵站采用串級使用方式對漏水進行使用，連鑄設(shè)備水漏水進入連鑄二冷水使用，富裕連鑄二冷水串至煉鋼濁環(huán)使用，降低補水量，提高濃縮倍數(shù)。

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

3.3藥劑費用分析

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

3.4低壓氮氣和低壓空氣消耗分析

穩(wěn)壓罐是進氣和排期程序參數(shù)設(shè)置是否合理，不合適的參數(shù)設(shè)置，會造成氮氣浪費的；氣動閥門是否存在漏氣，會影響壓縮空氣的使用量；定期檢查是否存在跑冒滴漏情況，跑冒滴漏只會增加成。

4  構(gòu)建成本控制標準化操作模型

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

4.1循環(huán)水水溫控制要點

4.2煉鋼泵站補水關(guān)鍵控制點

  4.3 煉鋼泵站運行關(guān)鍵控制點

  4.4煉鋼泵站藥劑投加關(guān)鍵控制點

5  操作手冊的應(yīng)用與優(yōu)化

通過對操作手冊的執(zhí)行情況進行驗證和分析，可以發(fā)現(xiàn)實際運行中存在的問題，并及時進行調(diào)整和優(yōu)化。根據(jù)實際情況，逐步完善操作手冊，提高成本控制效果。通過不斷地優(yōu)化和改進，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)的順利進行提供保障。

6  結(jié)論與展望

通過對鋼鐵循環(huán)水標準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，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。希望這些方法和思路對水處理行業(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，可以進一步完善成本控制模型，提高成本控制的精準度和效率，為鋼鐵產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻。 

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