淺談冶金行業給排水設計中的節能措施

左建英

（中鋼石家莊工程設計研究院有限公司，河北 石家莊 050000）

時至今日，我國社會經濟跨越式發展，這在一定程度上促進了各行業發展與進步，其中也涵蓋了冶金業。然而，縱觀具體實況，冶金工業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用水，還有助于經濟效益的提高。

1 冶金行業給排水節能設計的作用

在冶金行業中應用排水節能技術，不僅可提高水的可利用性，也能解決浪費資源的問題，隨著我國工業生產的蓬勃發展，水資源供需形勢不容樂觀，節水技術正朝著集中化方向發展。通過強化冶金行業給排水系統的節能技術，減輕用水負擔，并能呼吁企業節約用水，除了將節能技術應用在給排水中以外，應用節能減排技術還有助于對水資源不可再生問題進行解決。

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重要作用，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、設計水平的同時實現能耗的降低，最終達到合理、科學的節能目標。

如，實踐中，軟水閉路循環系統被應用在了高爐本體循環冷卻水、RH精煉爐、VD精煉爐、轉爐氧槍等設施冷卻水中，既節省了大量電能資源，也降低了水能損失。這樣的設計理念符合節能理念，并深受很多冶金企業歡迎。如，2500m3高爐爐體冷卻水系統每小時需水量為5000m3，用戶的接點供水壓為0.6MPa。如果應用的為傳統開式循環水系統，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；若通過設置補水定壓系統讓冷卻水系統成為閉式壓力循環，這時循環供水泵的有40m的揚程即可，經比對，兩循環水系統水泵揚程的差大概是35m；且系統補水量也降至1%(50m3/h)以下，水耗量降至十分之一。可以證明，閉式循環冷卻系統有更好的效果，經二者比對，人們更喜歡節能設計，且業界中也比較喜愛節能設計。

2 冶金行業給排水工程設計的現實意義

相比于其他行業，冶金行業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，冶金行業的給排水工程與一般工程相比，，冶金行業給排水工程的設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的發展中，給排水工程的設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境，最終嚴重的威脅到生態環境，為此，在給排水工程的實際設計中，冶金行業不僅要滿足保護水資源和環境的需要，還應滿足冶金行業的需要，新的發展時期，冶金業需要跟上時代發展腳步，與時俱進的將給排水節能設計工作做好，唯有如此方可保證企業可持續發展，對給排水進行合理設計，更好的提高企業經濟效益，節約企業成本，降低耗水量，減少污水處理為環境帶來的影響，最大程度滿足冶金行業的用水需求。

（1）強化調整供水量調整。目前，世界各國越來越重視資源開發和環境保護。與此同時，他們也開始在水資源保護方面投入更多的精力。工業生產將極大地影響水資源的保護，冶金工業發展過程中，若能夠強化給排水系統中的節能功能，可以更好的調節供水量，以滿足有關水資源保護法規的要求。在此環境下，對冶金企業經營管理也有了更高的標準及要求，為此，應完善給排水系統，已實現循環水利用率的有效提升。

（2）節約成本。冶金行業與其他工業領域相比，存在一定的特殊性，所以，在給排水系統運行上，也會有一定的差別性存在，有關人員不但要重視節水功能，也需要關注廢水的處理，以此更好的保證高效開展冶金工作。現如今，我國許多冶金企業在給排水工程和廢水排放處理方面有很多問題存在，進而導致出現了嚴重的水資源浪費及污染等問題，從而也不益于生態環境的整體建設。所以，在冶金行業在設計給排水工程系統時，需要對節水功能和廢水處理系統進行優化，這不但能夠滿足冶金行業需求，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環境帶來的不利影響，并能節約生產成本，實現經濟效益有效提升。

3 冶金給排水設計的應用現狀

（1）除鹽水冷卻循環系統。現如今，我國社會經濟日新月異飛速發展，想要更好滿足社會生產發展需要，提升生產效率降低能耗，則對冶金業冶煉強度及產品質量有了更高的標準和要求，今天，除鹽水冷卻循環系統為我國冶金業常用的一個系統，下圖1為具體流程圖。

圖1 除鹽水冷卻循環系統

通過圖1我們可知，此系統中，沒有有效應用回水，導致水能被浪費，生產中盡管這樣的浪費不大，然而，卻也會對系統的性能形成影響。此外，就換熱設備而言，相比于板式換熱器，蒸發冷卻設備價格高昂，所以，考慮生產成本也是一個關鍵方面。為將生產成本進行降低，近期在選擇除鹽水冷卻循環系統換熱設備時，將目光主要放在板式換熱器上，大部分冶金企業均使用了這樣降低成本消耗的方式。但是，因板式換熱器系統會有較大的耗電量，所以，系統實際運行中很容易產生浪費電能的問題，這一矛盾的出現給節能設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，使得沖渣水產生余熱浪費，增加煤炭消耗，使環境污染更嚴重。如何有效應用沖渣水，達到節省余熱，降低燃煤用量，最終緩解環境污染問題，在節能設計方面需要充分考慮的問題。

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

4 現階段冶金企業給排水系統存在的問題

（1）用水量大。現階段，雖然我國很多的冶金企業已經引進了循環供水系統，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實際的運行需求，而這樣較為簡單的給水系統也會給節水工作的開展帶來限制。值得注意的是，當前冶金企業的用水具備一定復雜性，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備則會提升發生故障的概率。

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

5 冶金行業給排水節能措施

（1）優化冷卻循環系統。軟水密閉循環系統和早期應用的開式循環水系統相比，自身優勢很多，既有良好的實踐效果，也有很高的節能水平。正是由于這個原因，早期的系統由于其相對較高的能耗而被人們完全拋棄。因此，如果能夠滿足企業的基本條件，自然會選擇最新的封閉循環系統。換熱器方面，如果氣象條件能夠滿足預期，則應盡可能使用蒸發冷卻器，從而大大提高節能水平，為后續產品優化提供各種幫助。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，此設備整體的應用效果要優于傳統的設備，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勢。

（2）依水質需要串級用水。所謂串級用水具體是結合冶煉作業不同的環節對水質的不同要求，直接應用與下級水質相符的廢水，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用上級用水。這種節能措施必須基于這樣一個事實，即在上級水位產生的雜質中不存在影響較低水位需水量的物質，并且在上級水位中存在的對下級水位有害的物質，不可直接串級用水，且需要經過處理后方可循環應用，以免縮短作業設備的應用期限，避免生產隱患積累。

（3）設置變頻器。現如今，變頻調速給誰系統為應用最多的節能設備，主要是通過變頻器與微機來對水泵進行控制的，并結合冶金企業用水具體參數，控制供水速度，其將水泵特性曲線中的多余功能經變頻器調頻節約下來，也就是將水泵可供的多余流量計多余揚程的功節約下來，變頻調速存在一定的變頻范圍，需要根據水泵效率曲線讓水泵在高效區長時間運行。

基于連鑄機自身生產斷面的差別性，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，這時要應用變頻器，對節能工作進行完成。在設計相關設施時，一般冷卻水平均與規定預期相符，鑒于此種狀況，工作人員便可基于原塔風機，再額外設置一個變頻器，通過這樣的方式整個系統便可根據外部條件，將運行功率降低，最終切實實現節能減排效果。

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

（5）水泵的選擇。具體設計中，要確保水泵處在高效段內工作，然而，在實踐中，很難根據計算的泵條件選擇合適的，在此類狀況下，經常使用大于工作條件的水泵，導致水泵不能在高效段工作，或在生產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能的目的。

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

圖2 水泵內部結構圖

（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計的一個關鍵節能方向。但在洗渣水中會有許多雜質存在，所以不可直接應用。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，也可用來發電，換熱后的水能夠持續作為沖渣水，從而形成比較完整的循環，進而實現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。其二，通過水的蒸發帶人到大氣中。高爐換熱處理有，會讓余熱一直保持在穩定狀況下，并讓沖渣水流出高爐溫度合適不變。

（7）優化給排水管道設計。冶金企業日常運行中，想要完善給排水設計，關鍵是搞好給排水管道設計，且也對有關人員有了更高的標準及要求。為了降低水資源的消耗，應確保冶金行業的工業業務可以有更多的水點和更少的出水量。所以，在對冶金工業給排水工程進行設計時，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，也需要重點關注供水順序，然后做好相應的調節工作，進而能夠最大程度確保管道中有相同的水流經距離。

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，也能提高供水量調節的合理性和靈活性，有效規避斷水現象，對整個冶金工程給排水系統的運行產生不利影響，據此可知，冶金行業給水排水優化設計的實施，可以在保證運行效果的基礎上，更好地達到節水節能的目的，最終切實保證了水資源的高效利用。

（8）嚴格執行給排水節水規定。事實上，在冶金企業的運營中，經常對給排水系統的節水提出一定的要求和規定，有關人員在實施時也需要保證其徹底性及完善性。為確保系統能發揮良好的節水效果，相關部門應不斷加強監督，定期檢測節水效果。如果發現問題，則要及時上報，以免水資源浪費的問題而影響到冶金企業的正常運行。

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

與此同時，冶金企業在設計給排水系統時，也需要對市場影響因素加以考慮，有關設計者要對市場行情進行掌握，以降低工程造價。此外，設計者需要打破傳統設計思想限制，把重點放在節水功能應用上，冶金企業給排水系統各相關部門也應建立有效的聯絡機制，不斷討論節水設計措施的實施，這既能增強相關措施的實用性，而且也可實現冶金企業節水水平的提高。

6 結語

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