钢铁企业用水与节水减排_付本全

1、第1期付本全，等：钢铁企业用水与节水减排#2012年 8月 50 第50卷第4期武钢技术WISCO TECHNOLOGY© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第1期付本全，等：钢铁企业用水与节水减排#© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第1期付本全，等：钢铁企业用水与节水减排#钢铁企业用水与节水减排付本全王丽娜卢

2、丽君刘埃(武钢研究院湖北武汉130080)摘要:对我国钢饮企业的用水现状和用水“在的问题进行分析介绍了几种常见的节水滅排技术并 对钢铁企业节水T.作提出了几点建议.关键词：钢铁企业：用水：节水中图分类号：x 703 文献标识码：A 文章编号：1008-1371(2012)04-0050-04Waterconsuinptioii and water-saving in iron and steel industryFU Bcirquan. WANO Li-na LU Lrjun LIU Pu(Research and Development Center of WISC( ) Wuhan 430

3、080 China)Abstract: The present paper analyzes the current status and problems of water-consumption in the iron & slccl enterprises in China. Then it introduces some sewerage reduction techniques for water-saving. Finally, several suggestions on watcisaving arc put forward.Key words: iron and st

4、eel industry; water-consumption; water-saving随着钢铁T业的迅速发展对水资源的需求企业大多取用地表水而北方水源缺乏地区的钢© 1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 第1期付本全，等：钢铁企业用水与节水减排53作者简介：付本全(1984-).男1：程帅.快速增长.水资源短缺已逐渐成为制约我国钢铁 企业生存和发展IE要因索之一。全球经济危机便 钢饮企业进入微利时代成本控制问题愈加突出。 研究如何提髙钢铁企业水资源利用效

5、率降低吨 废水处理成本等一系列问题已成为钢铁企业的迫 切需求°同时，国家对水资源利用及环境保护方 面的要求不断捉高。2009年6月建设部发布了 钢铁企业节水设计规范提出了新建、改扩逮工 程应采用先进的节水T艺、技术和设备；对烧结、 焦化、炼铁、炼钢、轧钢等主要匸序提出具体用 水和节水要求。这就要求钢挟企业必须不断开发 和引逬新的节水技术加强内部水资源优化管理. 充分发挥出水资源的社会及经济效益。1钢铁工业用水现状与存在的问题1. 1钢铁工业用水现状1. 1. 1 给水现状找国钢铁企业由于地理坏境內索差异取水 用水方式差别较大。南方水资源丰富地区的钢铁 铁企业取用地F水或海水等水源。常

6、见的钢铁I： 业用水来源有地表水、地下水、城市污水、雨水、海 水竽。国家为鼓励企业开发使用非常规取水颁 布了工业企业取水定额国家标准 > 规定海水用 址和雨水用址等不作为钢铁企业用水定额考核指 标。同时.国家为鼓励企业节水降耗近几年陆续 颁布法律法规、政策、标准等制宦较为严格的用 水水旺和排放标准。如国家公布的钢铁产业发 展政策第12条中规定钢铁联合企业技术经济 指标达到：吨钢耗新水高炉流程低于6 (电炉流 程低于3t水重复利用率95 %以上 J 而2008 年国家环境保护部发布的清洁生产标准规定了钢 铁行业烧结丁序吨钢耗新水一级标准低于0. 25 i水朿复利用率95 %以上；高炉炼铁T

7、序吨制耗 新水一级标准低于1.0 1水重复利用率98 %以 上；炼钢工序吨钢耗新水一级标准低于2.0 t,水 重复利用率98 %以上刊。在I业领域中钢铁I.业是用水大户约居第 5位。据统计德国和H本等业发达国家钢铁工业用水吐占丁业总用水址的12 %左右我国钢 铁丁业用水的比例会比这个数高一些。钢饮生产 各艺流程都需要使用大址的水资源。水在焦 化、烧结、炼挟、炼钢、热轧、冷轧等这些匸艺流程 中的主要作丿H有：设备和产品的冷却热力供蒸 汽除尘洗涤和T.艺过程用水。在钢铁企业慌长 的流程生产过程中每吨钢材约用水200250 m，耗新水4. 5 m化 随着我国钢产量不停增 长钢铁企业的用水fit也快速

8、增长。从“十一五” 开始各大钢铁企业逐步采用先逬的T.艺技术加 强对各艺的用水节水的管理同时开始豆视将 冶金废水回用作循环冷却水系统的补充水便用, 捉高水循环利用率。我国钢饮企业取新水讯趋丁 平稳（见图1叫90020072OOH 2009时 IW/*2010 20E7-、¥M«gwKOS2330252007-2010年钢级企业用水議和用新水变化图1. 1. 2 排水现状钢浹工业是我国工业废水排放大户。据统 th2009年我国钢饮T.业排放污水址就达21. 6 亿。大园的废水扌II：放応成不同程啖的水体 环境污染.按生产艺来分钢铁企业的主要废 水右焦化废水、高炉煤气洗涤废水利

9、转炉烟气废 水、轧钢废水。这些废水不仅排放凤大而且成分 复杂废水处理成本髙及雨复利用难度较大在一 定程度上降低了钢铁企业废水取复利用率。1）焦化废水。焦化废水是高温炼焦过程中产 生的废水主要含酚、氤、苯及硫化氤等冇害物质. 污染物成分复杂、毒性大治理难度大。这类废水 经蒸氨后进人生化系统进行处理处理肩的水质 大多不能满址企业内部循环水用水水质要求。U 前国内钢铁企业焦化废水均作排放处理。在一 定程度上增加了企业的用水成本。2）炼铁炼钢废水。髙炉煤气洗涤水是炼铁厂 为淸洗和冷却岛炉产生的荒煤P产生的废水，洗 涤后的废水會冇大比的SS（固体恳浮物）少凤的 酚、氤、无机盐等。这类废水需逬行悬浮物去除

10、、 水质稳定、冷却处理以达到水的循环使用。目前 国内钢铁企业大多采用在污水中投加混凝剂沉 淀污泥经浓缩和脱水作为烧结原料使用处理后 废水町循环使用水的朿复利用率在95 %左右。转炉烟Y废水是炼钢厂为转炉烟Y湿式除尘 产生的废水废水中含冇大fii悬浮物。转炉煤气 净化系统除尘废水fit较大目前国内钢铁企业大 多采用将除尘废水在流水槽经磁化处理石流入斜 板沉淀池沉淀溢水流人热水丿I：，用泵提升到冷却 塔冷却门流入冷水井再回循环泵送往转炉除尘 系统循环使用。此类水各大钢厂的乘复利用率差 别校大有的厂已全部实现循环豆复利用但仍有 相当一部分厂巫复利用率很低。3）轧钢废水。孔钢废水可分为热轧废水和冷 轧

11、废水。热轧废水主要为直接冷却水其中含冇 大址的氧化铁皮利润滑油类。MfWM内钢厂处理 匸艺大多采用药剂混凝沉淀以去除悬浮物利油 类，经冷却后循环使用；冷轧废水主要污染物为酸 碱、悬浮油、乳化油、氧化铁皮等成分复杂处理 难度校大。目前国内钢铁企业的处理工艺各不相 同如某钢厂的冷轧含油废水处理工艺为：酸碱中 和+超滤+生化处理方式进行处理处理石的废 水循环利用。轧钢废水在钢饮企业中占冇较大比 重目前国内钢铁企业的轧钢废水的1复利用普 遍很低。1.2钢铁工业用水存在的问题1.2.1 供水方式滞后国内钢铁匸业的供水方式滞盲大部分企业 采用按需供水”实行企业水系统的大循环未实 行专用水专供。不仅“低水质

12、高用途”和“高水质 低用途”现象I分严重且存在不少直流供水方式 现象，低质髙用容易造成住产设备寿命的降低和 运行维护成本的增加，高质低用则严重浪费了水 资源，而心:流供水方式水资源浪费更为突;I；。 如2005年前武钢2号、3号爲炉冷却水、4号高 炉冲液水、蒸汽鼓风机站的冷却水等用户采用a 流供水方式"年用新水忙就高达3.2亿t占武 钢全年耗用新水量的53.0 %。可见直流供水系 统严重浪费了水资源。1.2.2 水循环利用率低有关研究指出皿国外经济发达国家的钢铁 企业均右完苫的水资源循环利用系统，废水回收 利用率达到95 %以上。由于技术和经济方面的 原因我国钢铁废水资源冋用起步较晚

13、从“十一 任”开始我国许多钢铁企业开始亚视将冶金废水 回用做循环冷却水系统的补充水使丿IJ 尽管企业 努力节约用水降低吨钢耗新水址然而企业内部 水循环利用率依然较低。宝钢、首钢、济钢等部分 大型钢狹企业近年来通过技术改造，废水回收利 川率也达到9 0 %以上但从全国总的情况看钢 铁企业废水冋收利用率仅75 %左右。直接造成 我国钢铁企业吨钢耗新水址与国际先逬水平有较 大的差距。1. 2. 3 水资源管理不当目前大部分国内钢铁企业一级用水计就设施 较为完善少数企业二级计北设施完善三级计忙 设施绝大多数企业欠缺缺乏有力的水质监管。 同时对管网巡检木受到1E视管网的渗漏占钢铁 企业用水损失址的20%

14、。此外绝大多数钢铁企 业廿水只停留在水循环使用、污水冋用等粗放的 方式上没有对各系统逬行水质监管。这样就出 现了由于循环水系统硕度、盐分增加导致用水设 备及管道结垢腐浊严乘使用寿命缩短的现象。 部分企业进行污水深度处理降低盐分但由于没 有全厂水系统的盐分平衡测试深度处理规模的 确定H ；现肓目性，増加了不必要的投资和运行成 本适成了企业的节水用水成本增加。2钢铁企业节水减排技术2.1干法除尘技术干法除尘包括高炉煤气干式除尘和转炉煤气 干式除尘.传统的商炉煤气清洗系统需耍大赧的 水和较为复杂的水处理系统。干法除尘技术省却 了湿法除尘的洗涤塔和沉降池具右除尘效率高、 基餐费用低、无污水排放、节水省

15、电、煤气显热髙、 町増加TRT（高炉炉顶煤气余斥发电）发电址等 优点是集多重效益为一体的钢铁企业节水减排 新技术。口前我国的宝钢、太钢、攀钢、武钢和邯 钢高炉煤气都采用了干式除尘系统。而转炉煤气 干式除尘应用的不多宝钢的二炼钢采用了干式 除尘目前运行良好节水减排优势明妙。 2.2干煤焦技术传统湿法熄焦每熄1 t焦炭要消耗0. 15 m3 的水。湿法熄焦丁艺不仅rh于急冷产住的热应力 造成焦炭跛裂机械强度下降使高炉冶炼条件恶 化而且山于焦娱中的水分含右大比的硫化物易 产生腐蚀等一系列不利影响。干法熄焦是相对T 湿法熄焦而言的苴基本原理是利用冷的惰性气 体如氮气在于熄炉中与炽热红焦换热从而冷却 熄

16、灭红焦并将余热回收发电。干法熄焦技术具 冇节能节水、改裨焦炭质址减少环境污染等优 点。1985年上海宝钢引进日本的4X75 t/h干熄 焦装呂止式投产运行.2001年首钢引进日本的1 X65 t/h下熄焦装置建成投产干熄焦技术的应 用大大减少水污染。2.3加热炉汽化冷却技术加热炉汽化冷却系统是利用水汽化吸热，带 走被冷却对象热区的一种冷却方式。对丁同一冷 却系统用汽化冷却所需的水曲仅为温升ioc时 水冷却水赴的2 %H.少用90 %的补充水址汽 化冷却所产生的蒸汽还可以利用或者并网发电. 汽化冷却一般使用除氧后的软化水减少对设备 的腐浊。冃前已在中国钢铁厂的加热炉上广泛采 用显示出良好的经济效

17、益.2.4高效空气冷却器技术高效空气冷却器是一种以热管为导热元件. 以空气为热管散热翅片流体的热管换热设备。与 水冷殃热设备相比高效空气冷却器节水率达到 90 %以上节电率达到37 %“.具有传热效率 髙、运行稳定、节水节电和维护费用低尊优点在 钢铁企业髙炉、转炉等设备中应用较广技术较成 熟，在连铸结品器、加热炉等设备冷却中应逬一步 推广应用。2.5直接还原铁和熔融还原铁技术r接还原铁是指铁矿在固态条件下it接还原 为铁，可以川来作为冶炼优质钢、待殊钢的纯净原 料，也町作为铸造、铁合金、粉末冶金等I:艺的含 饮原料。这种T艺是不用焦块炼铁原料也是使 用冷压球团不用烧结矿，所以是一种优质、低耗、

18、 低污染的炼铁新T.艺也是全世界钢铁冶金的前 沿技术之一。直接还原挾和熔融还原挟都在钢铁 生产的流程中去掉了用水较大的焦炉和高炉2个 丁序，使得用水址大为减少。因此推广该技术. 节水潜力有待挖掘节水空间依然很大。2.6 开发非常规水源技术随着天然水源的减少、污染程度的加巫以及 取水成本的提高积极开发非常规取水是非常必 要的。1）钢铁企业海水利用途径主要有血接利用和 海水淡化。海水直接利用就是用海水取代滦水作 为企业内部设备冷却水使用。海水淡化利用就是 将海水淡化右作为T.业高水质需求部位用水或牛 活用水。当前中国海水直接利用和海水淡化已 是成熟T.艺在天津、青岛等沿海城市的石油、化 丁等行业均

19、有成功应用。2）钢铁企业将一定汇水面积上的雨水通过收 集系统收集起来，贮存于雨水收集池经处理后回 丿II。钢饮企业理立雨水收集系统投资少、处理费 川较低能为企业带来较好的经济效益。北方地 区雨水忙偏少降雨多集中在夏季3个月内只能 作为补充水源而且需要较大的调节容量.可以与 污水利用相结合。但对于长江以南地区雨水充 沛钢铁企业利用雨水后节水效果显若。3）钢铁企业将内部污水经处理后冋用主要 有2个途径：一是回用到水质要求不高的T.序中, 如冲渣水、除尘水竽；二是回用到循环水系统补充 水等要求比较严格的生产丁序中这需要使污水 经过二级处理后且按企业用水序的要求逬行 深度处理百方可回用。2.7强化串级

20、用水和循环用水技术串级用水是指废水不冋到原来的住产过程中 使用而是转送到可以接受的生产过稈或系统中 使用。串级用水过程中不需要对废水进行深度处 理甚至不处理就能用丁其他生产工序实现了水 的申级使用也就实现了在更大范围内水的间接 循环使用可以减少水处理构筑物、节省占地、节 能廿水、甚至«r以达到废水的零排放” 是水处理 中厳简诂、最经济、最科学的一项技术。以宝钢为 例铁厂為炉炉体间接冷却水循环系统、炉底喷淋 冷却水循环系统、侖炉煤气洗涤水循环系统的排 水作为补充水依次半接使用；高炉煤气洗涤循环 系统的排水作为髙炉冲渣水循环系统的补充水; 冲浹水循环系统则密闭不排污。这种多系统串接 用水

21、最终可使炼铁、炼钢、连铸、轧钢、原料和成材 等工序的废水和冷却水高效利用基本实现无外 排废水。循环用水是指废水经过处理右冋用于原生 产丁序的用水模式。循环冷却水系统与血流冷却 水系统相比不仅廿约了大曲的冷却水而且减少 了排污比更有利于保护环境。因此从廿水经 济和环保等方而综合考虑应限制直流冷却水系 统的使用推广使用循环冷却水系统。对于敞开 式浊循环冷却水系统循环水“接同被冷却物料、 匚艺介质或装盟接触，因而使循环水中夹带大M 杂质:和污垢如轧钢厂浊循环冷却水中含冇大凤 的氣化铁、油、污垢等循环水除需逬行降温冷却 处理外还需视具体情况进行除浊、除油之类的处2.8 强化用水节水管理技术加强用水管理

22、是节水的重要手段之一。通过 水比平衡检测各企业编制各用水单位每月、每年 J U水计划将企业用水计划细化到“日”.实现日计 划、日统计、H分析及时控制学握用水址波动情 况确保用水成本在计划范I制内运行。在此基础 上细化用水管理规圧定期开展用水F项检查. 规范用水秩序。企业每月开展用水计凤检衣对 存在的问题及时提出整改方案规定责任人限期 整改。同时，大型企业nf加强职工节水教育提高 全员节水意识。3结语钢铁企业作为T业领域中的用水大户节约 新水用fi、加强中水回用、减少污水排放比等是 当前钢铁企业追求的共同F1标也是钢铁企业生 存和发展过程中不可推卸的责任与义务。对于钢 铁r.业的廿水减排特建议从

23、如下儿个方面考虑:1）建立科学合理的给水系统。取消血排水. 采用分区分质给水系统、梯级串接给水系统、循环 给水系统、污水冋用水系统等提高水的循环利用 率；2）枳极开发利用非常规水资源。如厂区雨 水、城市污水、苫咸水、海水、矿井水等降低钢铁 企业用水定额考核指标；?）积极开发引进先进的节水艺与设备，减 少吨钢耗新水肚从而降低水污染利水耗成本；I）加强企业内部用水管理和考核力度加强 职T节水教育提侖全员节水意识。参考文献叮 中华人民共和国发展和改英委负会.钢铁产业发展政策Z 中华人民共和国发展和改范委负金.200S2不境保护部.淸佶生卢标准制秋行业（烧结）S北京：中国 环境科学出版社.200&am

24、p;3斤境保护部淸洁生产标准钢扶行业CK炉炼秋）S北 京：中国环境科学出版R.2OO8.4环境保护部清洁生产标准钢铁行业（炼钢S北京：中 同环境科学出版ft. 2008.3 «制秋匸业废水治理及回用工程技术规也制组.（钢铁 I业废水治理及何用匸程技术规范 編制说明Z.出版地 不洋.2010.6王维兴.全WfiAWtt企业苗水情况和苗水世路口.金惊 世界.2011（2）:41-47.7压福海卞春风.钢铁行业进一步节水出路在于采取稲细 化节水折施J冶金经济与管理 2011（4）,79.（下转第61页）© 1994-2013 China Academic Journal Elec

25、tronic Publishing House. All rights reserved, 第4期朱久发：热冲压技术应用现状与发展前景 61 公司名称城市数血条齐户备注本特勒公司上海 长春 福州211大众、通用奧迪等知名汽车品牌第1家将热成形 技术引入中国的公司友格纳 公刁上海1大众、通用、呱迪、耳自达、 克菜斯勒、奔驰.禍待为7种不同乍型配套牛产骡动桥海斯川普公司昆山 千灯I上海大众、上海通用、东风神龙投资了 5 500万关元宝钢上海2奇瑞、海巧、近菱等汽车厂生产线、中试线各1条武钢武汉1中试线富悦ri林1一汽大众、一汽轿车、沈RI宝 华晨中华、等国内外18家汽车厂汽车部件公司宇傲天津1夭津

26、夏利沈阳金杯、北汽福田. 腹门金龙、郑州ri产、江铃福特汽车部件右限公诃表2我国已建的热冲压生产线及其客户5发展前景冃前钢板热成形技术已成为国外汽乍制造 业的热门技术发展非常迅速。因为热冲斥作为 一项新兴的成形技术作为冲压零件高强化的另 一种冇效途径在汽车领域具冇广阔的应用前 景$。2005年安塞乐米塔尔公司为徳国大众 (Volkswagen)汽车公司提供(6条热冲斥生产 线所生产的高强度钢冲压件均用于新型帕萨特 (Passat)轿车。在类国，通用(GM)、福特(Ford) 等汽乍公司的多款髙档轿乍也应用该项技术制造 超岛强度冲压件"日木木田(Honda)公司迖用该 技术使其Hond

27、a Civic车型的门车身减轻巫比 20 %。2006年2月浦项2条热冲成形生产线 投产年可产热冲件100万件。国内车型(待别是自主品牌车型)的碰撞性 能尤艮是侧碰撞性能普遍欠佳合理采用热冲压 零件既能显著提高车身的碰撞性能并减轻车身 帀址乂能冇效控制乍身的综合制造成本。国内 一些口主胡牌汽车厂已以战略性的眼光*看待热 冲压新技术并大胆在其新车型或改进车型中加 以采用并取得了非常显善的效果。国内某款车 型的A、B柱加强板采用热冲J-k零件以后在欧洲 E-NCAPffJt撞测试中从一星级一跃上升至三星 级。可以预测汽车板热冲压新技术将在汽车领 域得到越来越广泛的应用其相关装备和核心技 术的研究也将成为钢板热冲压领域新的研究热 点。参考文献1金伟力管咽荣艾健等.钢板煥冲压新技术介