淺議鋼廠濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)選擇

金向東

摘 要：濃縮倍數(shù)是循環(huán)冷卻水的含鹽濃度與補充水的含鹽濃度之比值。它是敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)日常運行中需要控制的一個很重要的控制和管理指標(biāo)。濃縮倍數(shù)低，耗水量就大，排污水量也大，循環(huán)水相對不易結(jié)垢，水質(zhì)穩(wěn)定藥劑耗量低；反之，濃縮倍數(shù)高，耗水量就小，排污水量也小，循環(huán)水相對容易結(jié)垢，水質(zhì)穩(wěn)定藥劑耗量高。濃縮倍數(shù)大小的選擇對于實際工程中補充水量、排污水量的計算和設(shè)計具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)；濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；濃縮倍數(shù)

1 概述

鋼鐵企業(yè)濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常用于煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋等單元的煤氣清洗、火焰切割、噴霧冷卻、精煉除塵等。濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)回水經(jīng)加藥、混凝、沉淀、過濾處理后冷卻，不斷循環(huán)使用。冷卻水通過沉淀池構(gòu)筑物、冷卻塔時不斷蒸發(fā)，循環(huán)水中的鹽類不斷被濃縮，含鹽量不斷增加。

在《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》中明確提出，敞開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水的設(shè)計濃縮倍數(shù)不宜小于3.0。根據(jù)以往的工程實際經(jīng)驗，對于一般含鹽量的補充水，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)敞開式凈循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)一般控制在2～3之間，少數(shù)可達(dá)到4。但《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于濃縮倍數(shù)的要求僅適用于常規(guī)凈循環(huán)水系統(tǒng)，不能適用于濁循環(huán)水系統(tǒng)。

文章通過對鋼鐵企業(yè)濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的分析，對濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)的選擇進(jìn)行了探討，可作為相似工程中設(shè)計的借鑒和參考。

2 濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常規(guī)控制水質(zhì)指標(biāo)和濃縮倍數(shù)計算參照指標(biāo)

在進(jìn)行濃縮倍數(shù)的選擇時，首先要選取最重要的水質(zhì)指標(biāo)參數(shù)作為設(shè)定和計算濃縮倍數(shù)的參照值。

鋼鐵企業(yè)濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常規(guī)控制水質(zhì)指標(biāo)包括懸浮物、pH、總硬度、堿度、Cl-、SO42+、全鐵、電導(dǎo)率、溫度等。考慮到濁循環(huán)水處理系統(tǒng)主要是去除在生產(chǎn)過程中進(jìn)入水體的懸浮物并控制管道和設(shè)備的結(jié)垢，所以濁循環(huán)水系統(tǒng)一般以懸浮物和總硬度作為與濃縮倍數(shù)相關(guān)聯(lián)的最重要的水質(zhì)指標(biāo)參數(shù)。在以往實際工程濁循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的選擇和計算時，通常以懸浮物含量作為計算的指標(biāo)。

文章在介紹濃縮倍數(shù)的具體計算時，也均以循環(huán)水懸浮物作為參照值。

3 濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的特點及分析

與敞開式凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)相比，濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)具有以下特點：

第一，濁循環(huán)供水水質(zhì)要求低于凈循環(huán)供水水質(zhì)要求，供水懸浮物含量高于凈循環(huán)水。煤氣清洗、火焰切割、噴霧冷卻、精煉除塵等經(jīng)沉淀處理后的濁循環(huán)供水的懸浮物含量約為20～150mg/L，而一般鋼鐵企業(yè)工業(yè)凈循環(huán)水控制懸浮物含量為20mg/L。供水水質(zhì)要求低，如果采用相同的補水，則相對而言可以采用較高的濃縮倍數(shù)。因此，如果均以工業(yè)新水作為選擇和計算濃縮倍數(shù)的基準(zhǔn)，濁循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)必然遠(yuǎn)高于敞開式凈循環(huán)水系統(tǒng)。

第二，濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)不僅是一個降溫冷卻的過程，它也是一個水處理物理變化過程。通過對濁循環(huán)回水的加藥、混凝、沉淀、過濾等處理，將在生產(chǎn)過程中進(jìn)入濁循環(huán)水體的大量懸浮物以污泥形式加以去除，以滿足生產(chǎn)的要求。而對于敞開式凈循環(huán)水系統(tǒng)而言，少量水中懸浮物的增加主要來源于空氣中的塵埃，往往可通過旁濾的手段加以去除，循環(huán)水系統(tǒng)本身可以認(rèn)為是一個降溫冷卻的過程。濁循環(huán)水系統(tǒng)相對凈循環(huán)水系統(tǒng)，系統(tǒng)更為復(fù)雜，可變因素也多，所以不能以原先適用于敞開式凈循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)來直接應(yīng)用于濁循環(huán)水系統(tǒng)。

由于上述特點的存在，在進(jìn)行濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的選擇時，必須考慮上述因素的影響，不能簡單的套用《工業(yè)循環(huán)冷卻水設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于濃縮倍數(shù)的要求。

4 濁循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)的選擇

4.1 物料平衡設(shè)定和水量平衡設(shè)定

濁循環(huán)水系統(tǒng)歷經(jīng)加藥、混凝、沉淀、過濾等處理過程，在進(jìn)行濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的選擇時，在不考慮補充水、排污水和蒸發(fā)等因素的前提下，須先做如下兩個設(shè)定：物料平衡和水量平衡。

4.1.1 物料平衡。常規(guī)濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的工藝流程為：濁循環(huán)回水至濁循環(huán)冷卻水處理站，經(jīng)混凝、沉淀、過濾后，再經(jīng)冷卻塔冷卻，最后將水重新送往用戶。在生產(chǎn)過程中進(jìn)入濁循環(huán)水體的大量懸浮物以污泥形式加以去除。

在實際運行過程中，隨污泥排出的懸浮物、雜質(zhì)、鹽類等的含量不可能做到與生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的這部分量完全平衡，有的時間段可能是前者大于后者，有的時間段也可能是后者大于前者。但在進(jìn)行濃縮倍數(shù)的選擇時，設(shè)定隨污泥排出的懸浮物、雜質(zhì)、鹽類等的含量與生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的這部分量相等，即在整個濁循環(huán)水系統(tǒng)中基本沒有這就是物料平衡假設(shè)。這樣，在設(shè)計計算時所要分析的對象就可以大為簡化，參與濃縮倍數(shù)計算的對象僅為經(jīng)處理后符合生產(chǎn)要求的濁循環(huán)水的含鹽量。另外，從常年平均的角度考慮，這種假設(shè)也是可靠的。

4.1.2 水量平衡假設(shè)。在濁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，隨污泥排出部分水量。污泥再經(jīng)濃縮、脫水后，泥餅外運，在濃縮、脫水過程中所產(chǎn)生的清水回流至濁循環(huán)水系統(tǒng)?？紤]到真正隨泥餅損失的水量較少，在進(jìn)行濃縮倍數(shù)的選擇時，設(shè)定隨泥餅損失的水量忽略不計，則濁循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的水量也是穩(wěn)定的，這就是水量平衡假設(shè)。通過水量平衡的假設(shè)，使設(shè)計計算時所要分析的對象也得到簡化，另外，根據(jù)以往工程的實際經(jīng)驗，該部分水量約占整個濁循環(huán)系統(tǒng)排污水量的5%以下，因此在設(shè)計計算時確實可以忽略。

5 結(jié)語

綜上所述，鋼鐵企業(yè)濁循環(huán)水系統(tǒng)不僅是個降溫冷卻的過程，其中還存在著混凝、沉淀、過濾的水處理流程，在進(jìn)行濃縮倍數(shù)的選擇和計算時必須進(jìn)行周密的考慮和計算。

參考文獻(xiàn)

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