冶金行業給排水的節能設計

辛紅艷

（中鋼石家莊工程設計研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

冶金業可按照冶煉工藝和設備的不同需水量和生產廢水排出的不同性，對不同的給排水系統進行設計。為了使冶煉企業的給排水達到環保節能的目的，許多給排水工程更重視節能設計，此理念既能促進冶金業排水技術持續進步，它的長期經濟與環境效益也是傳統排水設計比不了的。給排水節能設計可對冶金企業資源緊缺現狀進行緩解，為此現代冶金給排水設計應對節能設計提高重視度，并有效應用節能設計措施，從而在冶金業中充分發揮出給排水工程巨大的作用。

1 廢水處理設計

近年來，節水已成為世界各國的共同呼聲。作為人類必需的能源，需求與儲備的矛盾越發突出。從而使得冶金工業廢水處理變得十分關鍵，我們需要通過合理的措施進一步減少冶金工業廢水的排放，切實實現節能減排的目的。冶金生產廢水種類繁多，成分復雜，污染物含量高。根據冶煉金屬的不同，主要有三種廢水處理方法：生物法、化學法、物理法。

物理處理法與廢水性質變化無關。主要應用過濾、吸附、離心等方法或按雜質不同沸點、結晶點來分類廢水中雜質。化學處理法，其中有相應的化學反應，利用置換、氧化化學反應法，為了實現廢水凈化，將雜質轉化為離子態，生成固體化合物。生物處理方法與化學和物理等處理方法相比，其環保性非常強，生物處理法需要應用較長的時間，想要使廢水處理速度提升，必須加強目標微生物的代謝。而生物處理只處理廢水中的有機雜質，其局限性明顯。

2 應用有助于節能的高爐水冷系統

脫鹽水冷卻循環系統仍然是當前冶金工業中應用最廣泛的系統，據蘇聯相關統計，高爐正常使用工業冷卻水的平均壽命為4.5年，與普通工業冷卻水和脫鹽水冷卻相比，高爐平均使用壽命提高了一倍，最終讓平均使用壽命達9年～12年，且水冷系統作為一項關鍵因素可切實實現最終的節能設計。現如今，普遍應用的脫水冷卻循環系統就是高爐軟水閉路循環冷卻系統，下面為具體的幾個關鍵特點：

（1）良好的運行穩定性。現在使用的軟水是化學軟水加緩蝕劑，只要水質得到很好的控制，可使冷卻設備的內表面長期不結垢，利用對冷卻循環系統的改善，冷卻水的可靠流速可明顯提升，從而保證冷卻設備擁有足夠的冷卻能力，為高爐冶煉穩定運行、長期應用提供保障。軟水閉路循環系統相比于汽化冷卻循環系統，其擁有更低的冷卻水溫，高爐爐墻能快速凝固渣皮，保證冷卻設備運行正常，結合實際需要對循環水流量、水溫進行適度調節，充分滿足高爐冷卻需要的同時，使其擁有顯著的節能效果。

（2）降低給水需求。軟水閉路冷卻循環系統具有一定的封閉性的特性，在系統內物質自成循環體系中，在蒸發冷卻系統中不會有水分蒸發損失，從理論上講，只有工藝制造不足造成的水損失，比如管道連接薄弱造成的滲漏，一般來說，本系統用水量不會太大，對供水系統流量設計要求低，運行中，平均1小時補給水低于循環水的1%，比工業水開式循環冷卻系統的5%低。

3 冶金業給排水節能設計的作用

想要實現冶金業的節能減排，最重要的部分就是設計工作，在冶金業中節能設計發揮著舉足輕重的作用，冶金行業一方面重視開發新工藝，同時也很重視改造原有工藝，并通過這樣的方式在提高節能水平、工藝水平和設計水平的同時實現能耗的降低，進而最終達到合理、科學的節能目標。

例如，在具體實踐中，高爐本體循環冷卻水、轉爐氧槍冷卻水、VD精煉爐、RH精煉爐等設施的冷卻水均也應用的是軟水閉路循環系統，不僅節約了大量電能資源，而且有效地減少了水能的損失。此類設計理念同節能理念非常符合，也能受到大多數冶金企業的歡迎。比如，2500m3的高爐爐體冷卻水系統一小時需要的水量是5000m3，用戶有0.6MPa的接點供水壓力；若使用的是傳統的開式循環水系統，那么供水水泵揚程則應達到75m，且補水量大概是10%，也就是有500m3/h的水耗量；若通過設置補水定壓系統，使冷卻水系統成為閉式壓力循環，那么此時循環供水泵揚程僅需達到40m，通過對比，兩個循環水系統水泵揚程之差約為35m；并且系統補水量也下降到1%(50m3/h)以下，水耗量降到十分之一。據此可知，閉式循環冷卻系統的節能效果更突出，通過對比兩種方式，則人們會更加青睞于節能設計，并且業界行業中的節能設計也深受人們廣泛青睞。

4 給排水具體節能措施

（1）優化給排水工程設計。在設計給排水工程時，設計人員應充分發揮設計的作用，在保證設計質量的基礎上，最大限度降低材料投入的成本，并且要合理、科學的設計管道連接位置以及接井和坡度間距等細部環節，這樣可以降低材料成本。

（2）按水質應串級用水。按冶金運行各環節對水質的要求應用串級用水，對滿足下級水質要求的廢水直接進行應用，降低污水排放和處理成本的方法，不用處理上級用水即可直接應用是串級用水較為顯著的特征。此種節能措施需建立在高水位水產生的雜質中沒有影響低水位需水量的物質的基礎上，如果上層水中有對下層水質有害的物質，不允許直接串聯使用，經處理后才能循環使用，以避免縮短操作設備的使用壽命，埋下安全隱患。

（3）變頻供水、供電。變頻供水也作為一種給排水節能措施，是為連鑄機生產運行而制定的。針對不同生產段、連鑄機用水量，變頻供水由變頻器實現，可降低水的使用數量，達到節能的目的。并且，冷卻塔風機等輔助設備也適合使用變頻器，可通過有效應用變頻器切實實現節能的目的。

（4）利用高爐沖渣水余熱。高爐冶煉中爐渣溫度高達1500℃，所以冷卻渣沖洗水含大量熱能，這些熱能的回收利用可以作為給排水設計的一個重要節能方向。但會有很多雜質存在洗渣水中，無法直接利用。故此應實施換熱處理，處理后，居民可用這部分熱能取暖，也可用于發電，換熱后的水可持續當做沖渣水，進而形成個較為完整的循環，有效實現高爐余熱的充分利用。對于高爐渣，其余的熱量趨勢有兩部分，首先，利用沖渣水進行蒸發。其次，利用水的蒸發帶入大氣。高爐換熱處理后，會使余熱始終保持在穩定情況下，并使沖渣水流出高爐溫度適中不改變。

5 結語

總體而言，有效降低冶金行業能耗的關鍵途徑之一是給排水的節能設計，在工程應用中，必須以循環利用和減排為準則，降低生產成本，提升企業社會與經濟效益。設計人員一定要跟上時代發展步伐，為了有效地實現節能減排，需要綜合考慮和統籌兼顧的做好相應的節能設計，以期最終能實現真正的節能減排。