高炉冲渣氨水对碳钢的腐蚀管道有没有腐蚀作用

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高炉冲渣水换热器
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目前我国高炉炉渣处理工艺主要是水淬渣工艺方式。高炉内1400度-1500度的高温炉渣,经渣口流出,在经渣沟进入冲渣流槽时,以一定的水量、水压及流槽坡度,使水与熔渣流成一定的交角,冲击淬化成合格的水渣。在炼铁工序中,冲渣消耗的新水占新水总耗的50%以上。冲制1吨水渣大约消耗新水11.2吨,循环用水量约为10吨左右。按照我国钢铁生产产量5亿吨,按350千克渣比计算,仅用于冲渣的新水消耗就超过1.5亿吨,占钢铁工业新水消耗的4%。由冲渣水带走的高炉渣的物理热量占炼铁能耗的8%左右,大约相当于21千克,标煤(按350千克/吨铁计算)。循环水池的水温范围60-85度,属于工业低温废热源,如果不加以利用,这部分能量就会被浪费。高炉冲渣水作为一种低温废热源,具有温度稳定、流量大的特点,如何让冲渣水发挥余热利用的效益,也逐渐成为一个研究课题。
&&& 高炉水渣主要成分为CaO、SiO2、MgO、Al2O3以及少量的Fe2O3,pH值大于7,略显碱性。水渣杂质在冲渣水中以固体颗粒或悬浮物的形式存在,日积月累,杂质将会使采暖系统中的管道、阀门、散热器发生大面积淤积、堵塞,所以高炉冲渣水作为采暖热源不适于直接使用,而通过间接换热的形式利用冲渣水的热量是利用冲渣水采暖或作浴池用水的首要方向。
&&& 冲渣水专用换热器是由我公司的国家发明专利&螺旋扁管成型机&(专利号:.7 )制成的螺旋状扁管作为换热元件制造而成的新型换热器。螺旋扁管的特点,管子的截面为椭圆形,其管内外流道均呈螺旋状。可按需要制成不同压扁度、螺距的螺旋扁管,更不受管径、壁厚、材质的限制。
&&& 为了使换热器管子与管板的连接加工方便,椭圆管的两端仍保持为圆形。螺旋扁管在壳体中的排列非常紧凑,相邻传热管外缘保持螺旋线点接触以减少换热器的体积和增加流体在管子之间的流动空间。在管箱上设有清洁机构,一旦杂质进入换热器,尤其是冲渣水中丝状悬浮物的聚集,易使换热器赌塞,清洁机构可以清除赌塞物并通过排污口排出。
冲渣水专用换热器(螺旋扁管换热器)的特点:
&&&&管箱上的自清洁机构,一旦杂质进入换热器,尤其是冲渣水中丝状悬浮物的聚集,易使换热器赌塞,自清洁机构可以清除赌塞物并通过排污口排出。
&&& 螺旋扁管的应用,使得壳程中介质的曲折流动变为直接螺旋的流动,大大增加了每个压力降单位的热传递效率。一般热传递效率在同一压力降的情况下提高40%以上。反过来说,在同一热传递效率下,压力将降低一半。还有,螺旋扁管换热器管程中介质做螺旋流动,与传统的热交换器相比,在相同压降的情况下,螺旋扁管换热器大大降低了传热面积,传热效率得到很大的提高。
传热效率高
&&& 在管程,流体的螺旋流动提高了其湍流程度,减薄了作为传热主要热阻的滞流内层的厚度,使管内传热得以强化。在壳程,因螺旋扁管之间的流道也呈螺旋状,流体在其间运动时受离心力的作用而周期性地改变速度和方向,从而加强了流体的纵向混合。加之流体经过相邻管子的螺旋线接触点时形成脱离管壁的尾流,增强了流体自身的湍流程度,使得壳程的传热也得以强化。管内,管外传热同时强化的结果,使其传热效果较普通管壳式换热器有大幅度提高,特别对流体悬浮物较大、粘度较大,一侧或两侧呈滞流流动的换热过程,其效果尤为突出。
不易结垢&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&& 壳体中无盲区,壳程和管程上的涡流降低了污垢的产生。在这一点上传统的管壳式换热器就已经比板式换热器不容易产生污垢。在同样的条件下螺旋扁管换热器壳程压力降比传统的管壳式换热器低,可产生较高的流速,从而降低了换热管的阻塞,产生的污垢较少。
&模块式冲渣水换热器
&&& 模块式冲渣水换热器是由冲渣水专用换热器组成的固定形式的换热器,以1600 KW 采暖热负荷为一模块。每个模块由2台冲渣水专用换热器组成,正常运行时二台换热器同时工作,最大限度的将冲渣水热量传递给采暖水,保证采暖供水温度;在采暖初、末期或换热器维护时
又可单独使用,以保证采暖期换热系统的正常运行。单个模块占用空间0。若换热量较大,可增加模块,检修更换非常方便。
&&& 每台换热器的排污口均设置电动阀门, 运行过程中自动定时冲洗、排污,一旦杂质和冲渣水中丝状悬浮物进入换热器,及时将其排除,避免换热器堵塞而影响采暖系统的正常运行。
与其他换热器比较:
&&&& &由于除渣水中的杂质很多,尤其是丝状悬浮物的聚集,易使换热器赌塞,因而在利用除渣水做为热源进行采暖换热时,一些设备厂家往往推荐螺旋板式换热器,除渣水专用换热器与其他换热器比较有如下优越性:
冲渣水专用换热器
板式换热器
螺旋板式换热器
固定管板式换热器
防止结垢、堵塞
密集三角形排列,无折流板,道路通畅,易清洁
只有特殊设计结构时
以上【高炉冲渣水换热器】的信息由秦皇岛同力达环保能源工程有限公司提供。
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(其他时间联系在线客服)河北省部分钢铁企业拥有矿山,包括采矿、选矿工序。由于河北省大部分钢铁企业没有矿山,且矿山用水不包括在吨钢耗新水指标计算范畴,因此,本次研究主要工序未包括采矿、选矿工序。
另外,钢铁企业还有一些辅助工序,如冶金石灰生产工序、轻烧白云石工序、耐火材料工序等,其耗水量相对很小,故本次未纳入本标准研究范围。
焦化严格意义上属于煤化工范畴,但由于焦炭是高炉炼铁的主要能源,也是高炉炼铁的主要骨架料,是高炉炉缸以上唯一一直以固体方式存在的物料。特大型、大型钢铁联合企业一般都建有焦化厂。
焦化工序主要生产用水为备煤用水、炼焦用水、熄焦用水、焦处理用水、煤气净化用水、大型电机冷却用水、除尘用水和清洁卫生用水。
目前全国钢铁企业焦化工序采用的主要节水措施有:
(1)采用节能节水工艺
干熄焦,实质上是一种节能节水工艺,用氮气代替水与红热焦炭进行热交换从而使焦炭冷却下来的不用水的生产工艺。但热氮气所带热量一般用来生产蒸汽,可代替企业部分锅炉。
需要冷却的工艺介质,先利用余热、后用水冷却。
煤、焦处理工艺除尘系统采用干式除尘。
焦炉装煤、出焦及干熄焦生产过程中产生的高温烟气需冷却后再除尘时,采用风冷技术。
(2)分质用水和循环用水
当采用湿法熄焦技术时,熄焦应循环使用,其补充应采用酚氰废水处理站处理后的回用水。
贮煤场及其它装置的抑尘设施用水,使用酚氰废水处理站处理后的回用水。
酚氰废水进入酚氰废水处理站需稀释时,其用水采用生活排水或生产废水。
抑尘设施使用雾化喷嘴。
(1)干熄焦
干熄焦工艺原理如下:
装满红焦的焦罐由电机车牵引至提升井架下,通过自动对位装置对准提升位置。提升机将装满红焦的焦罐提升并横移至干熄炉炉顶,通过带料钟的装入装置将焦炭装入干熄炉内。在干熄炉中焦炭与惰性气体直接进行热交换,焦炭被冷却后经排焦装置卸至胶带输送机上,经胶带输送机送往原筛焦工段。
冷却焦炭的惰性气体由循环风机通过干熄炉底部的供气装置鼓入干熄炉与红焦炭进行换热。由干熄槽出来的热惰性气体温度随着入炉焦炭温度的不同而变化。如果入炉焦炭温度稳定在1050℃,该温度约为980℃。热的惰性气体经一次除尘器除尘后进入余热锅炉换热,温度降至170℃。惰性气体由锅炉出来后,再经二次除尘和循环风机加压经水预热器冷却至约130℃进入干熄槽循环使用。
干熄焦系统基本不消耗新水,而传统的湿法熄焦耗水量约0.5m3/t。河北省2009年焦炭产量达到4800.33万吨,只有河北钢铁集团唐钢公司、邯钢公司部分焦炉采用干熄焦工艺,节水潜力巨大。
同时,干熄焦回收了红焦余热,降低了焦化工序能耗;由于熄焦过程中焦炭不与水接触,使焦炭基本不含水,且焦炭的强度提高,提高了焦炭的质量和收到基发热量。
(2)冷却工艺
冷却工艺的冷却水消耗一是冷却水降温过程中的飘洒即风吹损失,二是由于吸热温度上升,降温散热时吸热蒸发,即蒸发损失。
如果能够首先回收需要冷却的介质的余热,使其温度降低,则冷却水的温升就会减小,从而减少蒸发损失。
蒸发损失减少量可以用回收热量与水的汽化潜热之比计算。
较高温度的工艺介质直接使用冷却水冷却,需要大量冷却水。而利用其余热,与较低温度的工艺介质换热,再用冷却水冷却,不仅节能,而且减少冷却水用量。例如,蒸氨塔底的蒸氨废水105℃,与原料氨水换热后为70℃,再用循环水冷却至40℃,可节约冷却水大约53.8% 。
(3)干法除尘
煤、焦处理工艺除尘系统采用干式除尘不使用水,完全避免了新水消耗,其节水效果是不言自明的。
煤、焦处理工艺除尘系统,若采用湿式除尘方式,不仅增加水的消耗,而且还存在一些弊端,如备煤系统煤粉尘被水吸附后形成的污水更难治理;湿熄焦的除尘污水虽可处理后再用,但系统需防腐;干熄焦湿法除尘污水处理、再用困难,耗水量大,系统需防腐。
(4)风冷技术
焦炉装煤、出焦及干熄焦生产过程中产生的高温烟气冷却水的消耗是比较大的,采用风冷技术可不再消耗水。
焦炉装煤、出焦及干熄焦生产过程中产生的烟气温度均较高,其中装煤和出焦时产生的烟气温度可达250℃,干熄焦过程炉顶焦罐处的烟气温度可达600℃,这些烟气在进入除尘器过滤前需要进行降温处理,以保护除尘器本体的正常运行。常用的冷却方式有水冷和风冷两种,采用风冷冷却方式即可有效实现降温功能,因此,为节约用水,应采用风冷冷却方式。
(5)分质用水和循环用水
当采用湿法熄焦技术时,熄焦水循环使用,可减少补充水。由于熄焦对水质的要求不高,水中有些杂质一般不会影响焦炭的质量,故完全可以循环使用,不必排污。
干熄焦补充水和贮煤场及其它装置的抑尘设施用水都可采用酚氰废水处理站处理后的回用水,以此减少新水消耗。
(6)雾化喷嘴
抑尘设施使用雾化喷嘴,比一般喷嘴减少水消耗60%以上。
根据河北省具体情况,将以上技术、工艺综合比较,在标准中对焦化工序节水工艺和节水技术措施作出了如下规定:
(1)现有钢铁企业焦化工序采用湿法熄焦技术时,熄焦水应循环使用,其补充水应采用酚氰废水处理站处理后的回用水。
新建、改建、扩建工程熄焦工艺应优先采用干熄焦技术。
(2)贮煤场及其它装置的抑尘用水,应使用酚氰废水处理站处理后的回用水。抑尘设施应使用雾化喷嘴。
(3)需要冷却的高温介质,应首先与需要加热的低温介质进行充分换热,利用介质余热后再用水冷却。
(4)原料煤、焦炭处理工艺除尘系统应采用干式除尘。
(5)焦炉装煤、出焦及干熄焦生产过程中产生的高温烟气需冷却后再除尘时,宜采用风冷。
&&& 烧结、球团生产用水主要包括主引风机、脱硫风机、环冷机、热筛、混合机、造球机、物料加湿搅拌、除尘等用水,用水性质分别为冷却水和工艺用水。
目前钢铁企业烧结、球团工序采用的主要节水措施有:
按质用水:物料加湿搅拌用水采用回用水,灰尘转运加湿、皮带输送机转运点水力除尘喷嘴等除尘用水采用回用水。
循环用水:主引风机、脱硫风机等设备冷却用水应循环使用。
加装测试仪器控制水分:加湿搅拌用水设混合料含水率探头和自动调节供水阀进行控制。
(1)按质用水
工艺用水是把精矿粉、燃料、溶剂等加湿混均,其加水量视来料含水率而变,其添加水被混合料带走,在烧结过程中部分水量又被蒸发损失掉。因此加湿搅拌用水要采用回用水。
物料加湿搅拌用水采用回用水,灰尘转运加湿、皮带输送机转运点水力除尘喷嘴等除尘用水采用回用水等技术措施,可直接减少新水消耗和污水处理量,减轻污水处理厂的负担。
(2)循环用水
设备冷却水一般水质变化不大,可循环使用。也可在经过冷却设备后串联使用,直接供给其他用水,减少新水消耗。
(3)加装测试仪器控制水分,可直接控制混合料含水率,避免水分过高造成水的浪费和工序能耗的升高。
根据河北省钢铁企业实际情况,将以上技术、工艺综合比较,在标准中对烧结、球团工序节水工艺和节水技术作出了如下规定:
(1)混合机、造球机物料加湿搅拌用水应优先采用回用水。
(2)石灰消化器用水应采用回用水。
(3)引风机、脱硫风机、环冷机、热筛等设备冷却用水应循环使用。
(4)干式除尘器灰尘转运加湿、皮带输送机转运点水力除尘喷嘴等除尘用水,应优先采用回用水。
(5)混合机、造球机物料加湿搅拌用水应设混合料含水率探头和自动调节供水阀进行控制。
高炉炼铁生产用水主要包括高炉、热风炉冷却水,冲渣及炉渣粒化用水,煤气清洗用水,铸铁机、鼓风机站冷却水等。
炼铁工序是钢铁生产工序中耗水量最多的工序之一,既有工艺用水,也有冷却用水,既有净循环水,也有浊循环水,既有开式循环冷却,又有闭式循环冷却,用水种类多,用水方式多样。
高炉的特点是炉龄长、作业率高、炉役末期热负荷增大,其冷却用水工艺必须考虑到这一点。在炉役初期,炉衬完整,绝热效果好,冷却热负荷小;炉役中期,炉衬被侵蚀逐渐变薄,冷却热负荷逐步提高;炉役末期,炉衬侵蚀严重,冷却热负荷很大,必须采用炉壳喷水冷却方式提高热负荷,保证炉体强度。因此,在高炉水处理设备选型上应考虑采用性能好、质量可靠的设备,并考虑检修、更换的措施。
炼铁工序目前应用较为成熟的节水工艺和节水技术措施有:
不耗水工艺:高炉煤气干法除尘。
少耗水工艺:出渣和炉渣粒化方法采用轮式出渣粒化法、INBA粒化法等。
按质用水或分级用水:高炉炉体、热风炉阀门采用软化水、除盐水作为冷却水,高炉炉渣粒化用水和铸铁机冷却用水采用回用水或其它系统的排污水。
工艺水回收:TRT发电装置和煤气管道中的凝结水、水封溢流水回收利用;炉渣粒化系统蒸汽冷凝水回收;炉渣及粒化渣堆放过程中渗出的水、出干渣时炉渣喷淋冷却过程中渗出的水收集回用。
采用合理的冷却方式:高炉炉体、热风炉阀门、炉顶无料钟采用间冷闭式循环水系统;高炉炉体冷却,采用冷却水分段升温,串接用水方式;鼓风机站设备冷却水系统可采用间冷开式循环水冷却系统;铸铁机、铸铁块应采用喷雾冷却。
循环利用:高炉、热风炉开式冷却水及高炉炉役末期炉壳喷洒水循环使用。
防止蒸汽外溢:炉渣粒化系统进行封闭或加盖。
串联用水:高炉煤气净化系统湿法除尘采用二级除尘串接给水方式,即将二级除尘清洗水收集,就地加压供一级除尘使用。
选用不用水或少用水设备:鼓风机动力设备宜优先选用电动机,当选用汽轮机时应进行经济、技术比较。
使用非常规水源:鼓风机站设备可利用海水作为冷却水。
(1)高炉煤气除尘
传统的高炉煤气湿法除尘一般采用文特里管洗涤或环缝洗涤,都是靠水来洗涤煤气而降低煤气中的尘含量的。而干法除尘,则基本不消耗水。据莱钢统计,应用高炉煤气全干法除尘技术,可使除尘工序单位水耗由原来的500升/吨降为2升/吨,节水99.6%。
高炉煤气采用干法除尘、已在炉容小于等于1200 m3的高炉上普遍使用。
高炉煤气湿法除尘技术主要有2项:一文、二文除尘和塔式二级除尘。采用将二级除尘水加压送一级除尘的串接给水方式,可节省水量一半,使水处理构筑物规模也减少一半,节水、省投资。
高炉煤气中含有大量的颗粒状杂质,煤气的含尘量增加很多。这些杂质、烟尘一部分被重力(旋风)除尘器截留,其余的都要进入到煤气清洗水中,设置粗颗粒分离器,将大于等于60mm的大颗粒杂质分离出来,不仅减少了沉淀池负荷、而且也减少了污泥处理系统中泥浆泵、污泥脱水机的负荷。
(2)炉渣粒化节水工艺及技术措施
炉渣粒化的方法有多种,如转鼓法、轮法、底滤法等。一般冲渣方式渣水比例为1:10,INBA法为1:6~8,而轮式出渣法仅为1:3左右,其中每吨渣的蒸发水量各种方法基本相同,约为0.7吨左右。由于OCP法和INBA法对冲渣水温要求比较严格,冲渣水温要控制在35℃以下,必须设置庞大的循环水冷却系统(冷却塔、上塔水泵等),循环水量大,因此耗电量高,设备投资大。而图拉法水渣处理工艺的耗水量小,特别是循环水量仅为其它水渣处理方法的1/4~1/3,且对水温要求不高约60℃,所以在补充新水后就可将水温控制在60℃以下,不需要设冷却塔等设施。
炉渣粒化过程中会产生大量的蒸汽,蒸汽中含有硫化氢对人、钢构件都有不利影响,因此应加盖防止蒸汽四散飘逸。对蒸汽的处理一是采用设烟囱排放到空中,二是设冷凝塔对蒸汽进行冷却,回收冷凝水。
炉渣含水率很高,一般在20%~30%,在堆放过程中,炉渣受到挤压会有水渗出。出干渣时,喷淋冷却水不会被全部吸收和蒸发,也有渗出,因此应设集水坑、排水泵对渗水进行回收利用。
冲渣水循环系统的补充水一般采用回用水,循环水水温远高于环境水温5℃以上,不允许外排。冲渣水循环系统蒸发、损失水量较大、属典型的亏水循环,完全可以做到不溢流。
(3)冷却方式
高炉炉体、热风炉热负荷高、采用软水、除盐水有利于提高传热效率、降低结垢的速度。间冷闭式循环系统可防止空气污染(采用氮封)循环水、并可利用回水余压节能。
高炉炉体高,通常采用分区冷却供水。如采用下区、上区串联供水、提高循环水的热负荷(提高回水温度、可达70℃)方式,可减少循环水量一半、节省补充水量一半。因此串联供水方式对高质水(软水、除盐水)循环系统有利。
高炉用工业水冷系统中的回水箱通常设在高炉出铁场平台上,由于位置较高,回水夹带空气在回水立管底部转向时,产生气塞可造成水箱溢水,对除铁场的耐火材料造成危害,因此必须在回水管底部设排气管。
无料钟位于炉顶上,冷却水设置独立的密闭循环系统,采用水-水换热方式,进行热量置换、采用管道过滤器去除悬浮物,可减少废水排放量,节约工业新水用量。
高炉炉龄后期,耐火材料被融蚀、变薄,炉壳温度升高,通常采用在炉壳洒水的办法来降低炉壳温度。由于洒水受到污染,因此宜设置独立的循环水系统。
铸铁机和铸铁块冷却,对水质、水温要求不高、因此应采用高效的喷雾冷却或气水喷雾冷却。不设冷却塔可减少蒸发和风吹损失。
(4)按质用水
高炉炉渣粒化、铸铁机冷却用水对水质、水温要求不高(SS小于等于200mg/L、水温大于等于60℃、其它成分符合国家污水排放标准)、消耗、蒸发量大,所以应优先采用回用水,减少工业新水的用量。
(5)工艺水回收
TRT发电装置和煤气管道中都会产生凝结水、应设集水坑、排水泵将凝结水回收、利用。回收的水可进入煤气清洗循环水系统,如为干除尘可进入炉渣粒化系统。
根据河北省钢铁企业实际情况,标准对炼铁工序节水作出了如下规定:
(1)高炉炉体、热风炉阀门应优先采用软化水、除盐水作为冷却水,并应采用间冷闭式循环水系统。
(2)高炉炉体冷却,宜采用冷却水分段升温,串接用水方式。
(3)无料钟高炉炉顶应采用间冷闭式循环水系统。
(4)高炉炉龄后期炉壳喷洒水应回收循环使用,并设置独立的循环水处理系统。
(5)高炉出渣宜采用轮式粒化法(图拉法)、INBA法等方法。
(6)现有钢铁企业炉前水力冲渣&&渣池沉淀法及渣锅&&渣池沉淀法应结合技术改造逐步淘汰。
(7)高炉炉渣粒化用水应循环使用,其补水应采用浓含盐回用水。
(8)炉渣粒化系统宜进行封闭或加盖防止蒸汽外溢,蒸汽冷凝水应回收。
(9)炉渣及粒化渣堆放过程中渗出的水、出干渣时炉渣喷淋冷却过程中渗出的水,应收集回用,不允许排放。
(10)新建、改建、扩建高炉炼铁工程,煤气净化应采用干法除尘技术。
(11)现有钢铁企业当高炉煤气净化系统采用湿法除尘技术时,应采用二级除尘串接给水方式,即将二级除尘清洗水收集,就地加压供一级除尘使用。
(12)现有钢铁企业高炉煤气净化系统采用湿法除尘的,应逐步改造为干法除尘。
(13)TRT发电装置和煤气管道中的凝结水、水封溢流水应回收利用。
(14)大型高炉鼓风机站或以蒸汽为动力的鼓风机站可采用间冷开式循环水冷却系统,宜设置独立的循环冷却水系统。设备冷却水系统有条件时可利用海水作为冷却水。
(15)铸铁机、铸铁块应采用喷雾冷却工艺。
炼钢连铸生产用水主要包括:转炉、电炉、炉外精炼设施、连铸机等冷却用水、除尘用水、水封用水等。
河北省钢铁企业中,转炉和连铸机是炼钢工序中的主要用水设备,其用水种类多,用水方式多,用水系统复杂。
炼钢工序可用的节水工艺与节水技术措施主要有:
选择合理的冷却方式:转炉烟罩、烟道及电炉烟道采用汽化冷却;电炉水冷炉壁与炉盖采用管式水冷元件;钢包精炼炉的钢水罐盖采用管式水冷结构;大方坯、板坯连铸机的二次冷却采用气水雾化冷却方式;连铸机结晶器采用间冷闭式循环供水系统等。
采用不用水或少用水生产工艺:转炉、电炉、精炼装置冶炼采用干法除尘系统。
回收蒸汽:各汽化冷却装置产生的蒸汽回收利用。
循环用水:各开式冷却系统、转炉渣水淬采用循环用水。
按质分级用水:连铸机结晶器冷却水用软水、除盐水作为冷却水;氧枪冷却水采用净水作为冷却水;根据用水水质要求,分级补水,水质好的循环系统排水作为用水水质要求相对较低的用水系统的补水。
水量控制:大方坯、板坯连铸机二次冷却用水量宜采用动态控制。
(1)转炉烟道汽化冷却
转炉烟气余热通过烟道汽化冷却回收利用已比较普遍,比水冷降低大量的新水消耗。现在主要问题是提高蒸汽产量和利用效率,生产厂应禁止放散蒸汽。低压饱和蒸汽发电系统,正是工业和信息化部当前推广的钢铁工业节能技术之一。
(2)转炉煤气干法除尘
据莱钢实践,转炉煤气干法除尘使转炉除尘节水一半以上。
转炉一次烟尘传统上采用湿法除尘系统,水耗量大,还需要庞大的污泥处理设施,上世纪80年代后期,国际上开始采用干法电除尘净化转炉一次烟尘,我国90年代中期以后建设的大型转炉也开始采用干法电除尘,今后应积极推广干法除尘技术。
国内外近期建设的真空吹氧脱碳装置VOD,大多已配置真空布袋过滤器净化烟气,实践证明是可行的。
根据河北省钢铁工业现实情况,标准对炼钢用水作出如下技术规定:
(1)转炉烟罩、烟道和电炉烟道应采用汽化冷却,蒸汽应回收利用,禁止放散。
(2)新建转炉和现有转炉改造时应优先采用干法除尘系统。
(3)转炉的二次烟尘与铁水预处理站、铁水倒罐站、混铁炉、散状材料加料系统等设施产生的烟气与灰尘,均应采用干法除尘技术。
(4)电炉冶炼产生的一、二次烟尘,均应采用干法除尘技术。
(5)钢包精炼炉、常压或真空吹氧脱碳精炼装置等产生烟尘的精炼装置,均应采用干法除尘技术。
(6)转炉渣水淬应配置专用的水循环系统,其补充水应采用回用水。
(7)连铸机的结晶器冷却水应优先用软水、除盐水作为冷却水,应采用间冷闭式循环供水系统。
(8)大方坯、板坯连铸机的二次冷却宜采用气水雾化冷却方式,其用水量宜采用动态控制,循环供水泵宜采用变频控制。
轧钢工序包括热轧和冷轧,无缝钢管热拔和冷拔,焊管生产等。钢材深加工包括钢材的涂、镀、酸洗、热处理等,习惯上仍将钢材深加工归入轧钢工序。
热轧生产用水部位主要包括加热炉、热处理炉、主电机、液压润滑站、高压水除鳞、轧机轧辊、飞剪、水冷箱、热矫直机、层流、轧材、冲氧化铁皮等,用水基本为冷却水,有少量的润滑、冲氧化铁皮等工艺用水。
冷轧生产用水设备和系统主要包括退火炉、镀后冷却、合金化炉、液压及稀油润滑站、湿平整系统、乳化液站、主电机、破鳞机、漂洗段等,主要是冷却用水和工艺用水。
轧钢工序目前主要采用的节水工艺和节水技术措施有:
冷却水水量控制:配置调节和控制用水量的装置。
采用合理的节水冷却方式:加热炉炉底水梁和立柱冷却采用汽化冷却;侧出料推钢式连续加热炉采用无水冷出钢槽;电机采用自带风扇冷却或采用水冷循环通风系统;钢板及带钢的轧后冷却采用高效节水的层流冷却系统;立式退火炉的水淬冷却装置采用双水淬槽结构,逆行串联冷却;轧机轧辊冷却采用高效多段控制的冷却液喷射系统。
采用节水设备:罩式退火炉冷却罩水喷淋冷却时采用波纹内罩。
减少冷却受热面:加热炉减少避免或减少炉内水冷构件;采用水冷构件时,尽量减少暴露于高温的冷却面积;所有暴露于高温炉内的炉底水梁及其它水冷构件进行有效隔热包扎。
蒸汽利用与回收:轧钢加热炉汽化冷却蒸汽有效利用。
采用不用水或少用水工艺:热轧带钢精轧机、冷轧轧机、冷轧平整机废气排放采用干式净化系统;酸洗机组、热镀锌机组、脱脂机组、彩涂机组、修磨/抛光机组的热水漂洗采用逆流串级漂洗工艺。
循环利用:酸洗机组的含酸废气排放及连退机组、热镀锌机组、脱脂机组、彩涂机组、修磨/抛光机组的含碱废气排放洗涤水循环利用。
分级按质利用:酸洗机组、热镀锌机组、脱脂机组、彩涂机组、修磨/抛光机组的热水漂洗用水采用冷凝水。
(1)水量调节
轧机、轧辊、轧材冷却是轧钢车间的用水大户,生产过程中用水量变化比较大,需要具有调节功能,并能控制水处理站的供水能力,以保证供水能力与工艺用水相一致。同时要减少和节约设备检修、换辊等间隙时间的用水。
(2)采用合理的节水冷却方式
加热炉炉底水梁和立柱冷却应优先采用汽化冷却,并应充分利用汽、水分离后的蒸汽。因汽化冷却的耗水量仅为水冷却的约三十分之一,可节省宝贵的水资源;而蒸汽是二次能源,1kg低压蒸汽焓值约3300 kJ,故应尽可能提高蒸汽压力,纳入全厂蒸汽动力管网,加以充分利用,以利节水节能。
加热炉可利用断面模数大的异型管(矩形、椭圆形等)或组合管(双管加热块等)加大横炉底管或支承管的间距,减少炉底管的数量。推钢式连续加热炉的预热段(炉温小于1000 ℃)应利用支承墙替代横炉底管支承纵炉底管,减少横炉底管数量;炉膛较宽的高温段横炉底管应采用T型支承和利用炉外反力距固定结可减少炉底管面积。
钢板及带钢的轧后冷却是用水大户,用水量的变化与工艺密切相关,推荐采用水泵和水箱的联合供水方式,同时要最大限度地减少水箱的溢流水量,将两块钢板之间间隙时间的供水量贮存在水箱,这样连续轧制两块最不利钢板时的间隙时间越长,供水泵的能力就越小,也越节能。要做到既满足工艺要求,又能节约用水。
小于1000 kW的电机,采用自带风扇冷却一般能达到电机的冷却要求。功率大于1000 kW的大型电机,一般自带风扇冷却很难达到冷却效果,采用水冷循环通风系统比较合理,且对电机的工作有益。
立式退火炉在布置空间允许的条件下,水淬冷却装置应采用双水淬槽结构,逆行串联冷却,以减少用水。由于水淬槽后的带钢温度一般为40℃~ 43,单水淬槽内水温受到限制,双水淬槽结构,逆行串联冷却,水温可以高于40℃~ 43,达到节水的目的。采用串联冷却方式,可以节水30%以上。
罩式退火炉选用水喷淋冷却技术时,必须采用波纹内罩,增加冷却面积,提高水流均匀性与冷却效率,以节省用水。波纹内罩是水喷淋冷却技术对应的设备,采用没有波纹的内罩,容易偏流,冷却效果差。
喷雾冷却节水的关键在于设计合理的喷嘴,应设计雾化颗粒小、颗粒均匀、冷却效率高的喷嘴,节能又节水。喷雾冷却是利用冷却水蒸发带走汽化潜热,将带钢冷却。所以,雾化质量指标是考核设备好坏的关键,也是节水的关键。
冷轧各机组的含酸碱废气净化排放系统,目前有部分钢铁企业对风量比较少的净化系统采用直流供水,溢流水排至水处理系统。这样耗水量比较大,且酸碱没有回收利用。采用循环系统时,当循环水达到一定浓度可以送到工艺段再利用,这样消耗水量很少。
(3)采用不用水或少用水的工艺
侧出料推钢式连续加热炉,无水冷出钢槽技术已成熟。
热轧带钢精轧机的废气净化排放系统,目前采用较多的是干式过滤净化系统,效果比较好,只有在清洗时使用少量的水,湿式净化系统采用的比较少,用水量大且污水要通过处理才能排放。冷轧轧机、平整机的乳化液废气净化排放目前世界上采用最多的是干式不锈钢过滤网净化系统,效果比较好,只有在清洗时使用少量的水或蒸汽。湿式净化系统效果很差,含乳化液的废水处理工艺比较复杂,投资也比较高,目前已很少采用湿式净化系统。
根据节水效果和河北省钢铁工业实际,标准采用的节水工艺和节水技术是:
(1)轧钢工序主要设备冷却用水应有调节和控制用水量的措施。
(2)侧出料推钢式连续加热炉,应采用无水冷出钢槽。
(3)加热炉炉底水梁和立柱冷却应采用汽化冷却,蒸汽应并入企业蒸汽管网。
(4)加热炉应尽量减少或避免采用炉内水冷构件;必须采用水冷构件时,应尽量减少暴露于高温的冷却面积;所有暴露高温炉内的炉底水梁及其它水冷构件,必须全部进行有效隔热包扎。
(5)钢板及带钢的轧后冷却方式宜采用高效节水的层流冷却系统。
(6)热轧带钢精轧机、冷轧轧机、冷轧平整机的的废气排放,应优先采用干式净化系统。
(7)电机功率不大于1000 kW时宜采用自带风扇冷却, 电机功率大于1000 kW时可采用水冷循环通风系统。
(8)立式退火炉的水淬冷却装置应采用双水淬槽结构,逆行串联冷却。
(9)罩式退火炉冷却罩采用水喷淋冷却时,必须采用波纹内罩。
(10)轧机轧辊冷却,采用高效多段控制的冷却液喷射系统。
(11)酸洗机组的含酸废气排放及连退机组、热镀锌机组、脱脂机组、彩涂机组、修磨/抛光机组的含碱废气排放,洗涤水应设计为循环供水系统。
(12)酸洗机组、热镀锌机组、脱脂机组、彩涂机组、修磨/抛光机组的热水漂洗用水,应优先采用冷凝水;漂洗应采用逆流串级漂洗工艺。
&&& 原料场是钢铁企业存放铁精粉、煤、焦炭、石灰石、石灰等生产原料和能源物质的场所。因其极易扬尘,造成大气污染,需要进行喷洒、物料加湿、喷雾降尘等作业。
原料场生产用水主要堆存物料喷洒用水、卸料点洒水、输送物料加湿用水、转运点水雾降尘用水、设备冷却用水、车辆冲洗用水、转运站清扫用水等。
原料场可采用的节水工艺和节水技术有:
分级按质用水:原料场生产水水源应优先采用回用水。
选择合理的工艺布置和工艺控制方式:合理布置给水管网和喷头;喷洒实施分区控制作业;大中型原料场采取主控室远程控制洒水。
选择使用节水设备:选用高效节水型水喷头,使喷洒水雾达到降尘的最佳效果。
回收雨水:原料场地采取防止污水渗漏的措施,大中型原料场设雨水收集设施,雨水处理后回收利用。
另外,近年有些钢铁企业建成地下半地下式封闭料场,其自然防治风尘的作用很强,基本不用在洒水抑尘。
原料场设有装卸、倒堆、运输等大型机械设备,在作业中产生粉尘飞扬,为保证原料场及附近的环境质量应采取洒水降尘等措施。
原料场喷洒、加湿等作业用水一般被物料带走,对水质的要求是对下道工序不产生污染,可利用满足要求的回用水做水源。原料场喷洒、加湿等用水是按一定比例控制的,且用水为间断使用。因此,各用水点用水量应对水量进行监控,以减少物料吸附损失水量。
按原料场规模、地形、气象条件来合理布置管网、喷头的间距,达到降尘效果及最大限度减少飘洒损失水量。
原料场喷洒水实施分区控制作业,可减小管网小时供水能力。根据物料含水量和气象条件制定相应洒水制度,节省用水量。
老式喷头用水量较大,新型节水喷头一般采用雾化喷水,降尘效果好,用水量小。
原料场占地面积大,汇集雨水量大,设收集、贮存雨水设施并回收利用,可减少回用水的用量。
标准中对原料场的用水做了如下规定:
(3)原料场喷头应合理布置,大中型原料场应实施分区控制作业,喷洒范围应能覆盖全部料堆并减少水的飘洒损失。
(4)原料厂应选用高效节水型水喷头,使喷洒水雾达到降尘的最佳效果。
水源在钢铁企业中,占有举足轻重的地位,尤其我国淡水资源不容乐观,有限的水资源面临着经济高速发展用水快速增长,供求的矛盾十分突出,这就要求我们必须对水资源统筹规划、合理利用,不但在节水方面下大力气,也要在开发新的水资源方面予以足够的重视,即节流和开源并举。
河北省钢铁企业大多以地下水为水源,很少一部分钢铁企业使用地表水,如河北钢铁集团邯钢公司使用滏阳河水。近年来,由于河北省水资源日趋紧张,钢铁企业开始寻找新的替代水源,如河北钢铁集团唐钢公司使用城市中水为生产水源,小时进水量3000 m3,同时对工业废水进行深度处理后回用于生产过程。
由于河北省属于严重缺水地区,地下水超采严重,因此,应强制规定新建钢铁企业要选择地表水作为生产用水水源,不得采用地下水作为生产水水源。
钢铁企业是用水大户,通常每日取水量在几万立方米以上,特大型企业每日取水量在十万立方米以上。一般地表水水源水量充沛,容易满足用水要求;地下水径流有限,可开采量受到限制,大量取水困难较大,开采范围大,取水构筑物多而分散,经济上也不尽合理,有些地下水埋深过大,抽水能耗增加,使取水成本提高。上个世纪八十年代以来,我国经济高速发展,河北省地下水开采过量,某些地区已形成区域性漏斗,地下水形势相当严峻,所以钢铁企业以地表水作为水源的主要选择是合适的、合理的。
与全国其他地区一样,河北省的水库大多是为农业灌溉或城市供水而修建的,专门用于为工业供水的很少,因此当采用水库水作为水源时,要核实兴利库容,确保钢铁企业用水需求,选用大型水库作为水源;中型水库库容上限虽可达上亿立方米,但要核算扣除农业、城市等用水后水量是否满足钢铁企业要求,小型水库库容有限,不适宜作为钢铁企业主要水源。
以地下水作为水源的钢铁企业,多是在无地表水或地表水不能满足需求的情况下做出的无奈选择,今后应加大开发非传统水源的力度,寻求新的替代水源;如有条件者可取用海水,或以城市污水回用水替代地下水,工业废水的回收利用应立即提到日程来,以减少地下水的取水量。
随着我国城市基础设施建设的不断加强,城市污水处理厂越来越多,污水处理量具有相当规模,而且大多都同时建设了相应的污水回用处理设施,这些污水数量可观,每日流量稳定,水质方面只要用户提出要求,再生水的处理工艺流程完全可以满足作为循环水系统等补充水的水质要求,这为距离城市污水处理较近的钢铁企业用水提供了较为可靠的来源。
新建的钢铁企业建厂时就应与城市有关部门密切协调,城市污水再生水不仅可作为稳定的水源,也为钢铁企业节省水源部分和输水管线的大量投资提供了有利条件。老企业改造也应考虑使用城市污水处理厂的中水作为水源,河北钢铁集团唐钢公司和唐山国丰钢铁有限公司已有成功的先例。
我国降雨量时空分布极不均匀,总的趋势是南多北少、东多西少,雨量多的地区恰是丰水区,雨量少的地区正是缺水区。河北省属于雨量较少的缺水地区,且雨季集中在六、七、八月,其他季节雨量较少少,甚至可能不会形成径流,因此收集难度较大,雨水中的含砂量较大,必须经过沉淀、过滤等净化处理方可应用,加之贮存等一系列问题,因此雨水的回收应用需经经济比较后酌定。雨水可以加以局部利用,但较难满足作为水源的必备条件(长期稳定供给,保证率在95%以上)。
河北省秦皇岛、唐山、沧州处于渤海湾沿海地区,鼓励钢铁企业向唐山、沧州黄骅等沿海地区迁移也是重要的产业政策,沿海地区新建钢铁企业必须将海水作为水源之一。
海水作为钢厂冷却水加以利用在一些发达国家早有先例,日本在滨海的钢厂大多都不同程度的使用了海水,加古川钢厂海水利用率在45%以上。我国青岛、大连、天津、秦皇岛等地的电厂、碱厂等均已使用多年,仅青岛市年利用海水量即达7.7&开源和节流&同时并举,钢铁企业利用海水作为冷却介质即是一种开源措施,它与节水同样重要。
海水淡化是一项利用海水的重要技术,它是将海水中的盐分脱掉变成淡水再予以使用,海水淡化主要方法有蒸馏法、反渗透、电渗析等,海水淡化成本高,随着技术进步,新材料的应用,淡化设备造价降低,但每吨仍为5~8元,这对于大宗用水的钢铁企业来说,仍会望而生畏。所以钢铁企业海水利用,在相当长的时间里将会以直流冷却、循环冷却方式为主。处于河北省曹妃甸的首钢京唐联合钢铁有限公司就把海水淡化作为重要水源。
海水利用面临着海水系统的设备和管道的腐蚀、结垢和海生物繁殖以及海水热污染等几个主要问题,因此相关设备、管道需要使用耐腐蚀的材质,海水系统也要采取阻垢、防治海生物繁殖等技术措施。
另外,有选矿工艺的钢铁企业为了堆存尾矿,需要建设有效库容相当于中、小型水库的尾矿库,尾矿库的澄清水水质通常较好,在正常的生产过程中回水率可达到70%左右,雨季的时候回水率会超过100%。如企业靠近矿山,可考虑利用尾矿库澄清水。
淡水资源短缺已成共识,现在不少企业为节水已将其排放的工业废水经处理回收利用。钢铁企业由于排放的工业废水数量可观,回收利用的价值更大,所以纷纷进入这个行列,今后这种趋势必将继续下去。
新建钢铁企业按照水质分质设置供水管网,现有钢铁企业供水管网应按逐步完善。
根据河北省钢铁工业发展情况和水资源现状,标准对钢铁企业水源及其选择是这样规定的:
(1)钢铁企业的水源选择应统筹规划、开源节流、合理利用水资源;应充分考虑非传统水源的开发利用。
(2)现有钢铁企业以利用地下水作为主要生产水水源的,应逐步开发地表水取代地下水。在有条件时应考虑采用城市中水作为生产水水源。
(3)新建钢铁企业应选择地表水及城市中水、海水等非常规水资源作为生产水水源。
(4)钢铁企业应考虑雨水的回收利用,雨水的收集设施、净化设施和储存设施,应能满足雨水回用的要求。
(5)钢铁企业应将其排放的工业废水加以处理回收利用。
由于用水工艺和用水设备的不同,对水质的要求也不同。如氧气顶吹转炉氧枪冷却水需要新水冷却,连铸机结晶器需要软化水或除盐水冷却,大型锅炉补水需要除盐水,等等。因此,需要对原水进行处理。
水源水质净化的工艺流程选择应根据具体水质情况而定,高浊度水通常要采用混凝沉淀、过滤等方法;低浊度水则只经絮凝沉淀或过滤即可。总的原则是满足用水要求,尽量采用短流程处理方式,而处理工艺流程由于原水水质的不同和用水要求的不同,不宜做统一规定,而应根据具体情况选择。
软化水、除盐水处理系统的选择除满足节水要求外,还应考虑其它各项技术经济指标,综合选择。关于原水水质较好的地区,尤其在原水水质硬度较低的情况下,应从软化水处理和废水回用两个方面进行综合技术经济比较后确定软化水处理工艺流程,对于小规模的软化水制备可考虑采用一元化软水制备装置。
后道工艺的反冲洗排水水质较好可以作为前道工序的水源或冲洗用水,应尽量做到系统内消化,在节水的同时减少废水排放量。一般软化水、除盐水都是根据工艺需求不定期不定量补充的,为了减少软化水、除盐水的浪费,降低补水管路的压力,宜采用恒压变量自动控制系统。常用的方式是变频装置和液力偶合器,可根据使用场所和水量大小确定采用的方式。
水处理设施要尽量靠近车间用水户,管线短、附件少,减少管路损耗的环节。
软化水、除盐水一般用水量较小,输水管道口径不大,采用优质管道可以减少渗漏损失水量。
离子交换处理工艺制备软化水时,再生过程需要大量盐,使排水含盐量高,不利于回收。而膜法处理工艺制备软化水是物理处理过程,排水只是在原有含盐量基础上浓缩,总含盐量不增加,有利于环保和废水回用。膜法处理工艺制备软化水是未来发展趋势, 软化水处理设计时应优先考虑膜法处理工艺。膜法处理技术是目前深度处理较为先进的工艺,也是列入工业和信息化部《钢铁工业清洁生产推广技术方案》中推广的技术。
软化水处理设备应采用自动控制方式,以提高产水率和产水质量,控制再生和反洗排水量。处理工艺一般采用PLC控制等,一元化软水制备装置常采用四通电磁阀控制、PLC控制。
除盐水处理工艺应优先采用膜处理工艺。
目前随着膜处理技术的提高,投资成本和运行成本逐渐降低,膜处理方式与离子交换方式相比,可以提高成品水产水率和减少酸碱废水的污染,因此,钢铁企业应采用全膜处理工艺,但有些改造项目受到现场条件的限制也可以采用半膜加混床的方式。
钢铁企业通常采用的除盐水电导率小于等于10&s/cm已能满足要求,通常采用的是一级超滤+两级反渗透工艺处理流程,对于一些对水质要求不很严格的用户也可采用一级超滤+一级反渗透。
二级反渗透排出的反冲洗水一般电导率在30~70&s/cm。一级反渗透排出的浓水含盐量较高,一般电导率在&s/cm,不宜在本系统利用。
超滤系统的反冲洗水悬浮物一般在20~30mg/L,预处理系统的反冲洗排水悬浮物一般在500~1000mg/L。
采用一般地表水或地下水作为原水时,绝大部分地区天然水的含盐量在几十到2000mg/L范围内,反渗透的产水率一般都大于75%,有的甚至可以达到90%;若原水采用海水时的产水率较低,一般在30~50%。根据原水的水质情况,一般应在40%以上。
水温影响膜通量和脱盐率,温度越高水的粘度越低,扩散性增强,产水量增加,在同一压力时,温度每上升1℃产水量增加3~4%,但另一方面,温度升高盐的扩散速度增大,脱盐率降低,因此,适当的水温至关重要,一般要求水温为15~35,冬季水温较低时,影响系统的产水率,可以通过加热或提高操作压力来提高产水率,但水量较大时消耗能源较多,因此,对原水的加热暂不做硬性规定,但在有余热可以利用时,应综合利用。
&&& 标准中对新水处理是这样规定的:
(1)原水净化工艺选择应选用耗水量小的工艺、设备。
(2)原水净化过程中沉淀排出的泥浆及过滤反洗水应进行浓缩、脱水处理,并将上清液和滤出水回收利用。
(3)软化水、除盐水处理过程中各段产生的反冲洗排水应回收利用。
(4)除盐水处理工艺应优先采用膜处理工艺。
(5)二级反渗透排出的反冲洗水应进行回收,作为一级反渗透的进水。一级反渗透排出的浓盐水应回收利用。
(6)软化水、除盐水处理车间排放的浓含盐废水及废水处理站进行膜深度处理产生的浓含盐废水,均应排入浓含盐废水排水管道。
(7)废水处理站的浓含盐废水应单独处理,其产品水应单独由浓含盐回用水给水管道输送至用户,形成独立的浓含盐废水回用系统。
(8)浓含盐回用水可用于高炉炉渣处理、钢渣处理、锅炉房冲渣、原料厂喷洒、烧结球团混料、粉灰加湿等过程。在浓含盐回用水不能被完全利用之前,上述过程一般不直接使用工业新水、工业废水及其回用水或其它系统的串级补充水。
由于使用性质的不同,钢铁企业各工序、各设备排出的污水性质、参数也不相同。
工业废水分质排水,便于废水分质处理,以利回用水分质回用。一般酸碱废水、含重金属离子废水、高含油废水、酚氰等不能直接排放到工业废水管网,必须单独处理达标后再排放到工业废水管网。酸碱废水中和处理后含盐量较高,若排入工业废水管网,将影响工业废水处理、回收利用,必须排入浓含盐废水管网单独处理回用。
工业废水回用系统由最基本的设施组成,厂区的工业废水排水管网也应纳入废水回用系统管理,从而形成从收集、处理、到输配、供给的完整独立废水回用系统。
考虑浓含盐废水回用水盐量较高,使用范围受限制,用量较少,多余废水必须排放。因此,本条规定废水回用系统单独设计排水管网、浓含盐回用水管网,相应进行单独回收处理,以便控制浓含盐废水量,以便最大限度将浓含盐废水回收利用。
为使工业废水全部回收利用,并防止雨水排水收纳水体被工业废水污染,必须做到清污分流、雨污分流,工业废水不得排入雨水排水管道。
软化水、除盐水制备车间离子交换工艺产生的再生废水或膜反渗透工艺产生的浓含盐废水,以及废水处理站当采用膜深度处理时产生的浓含盐废水,均应排入浓含盐废水排水管道,以便回收利用。该部分浓含盐废水即使只有部分回收利用,多余的水也不得排入全厂工业废水管道,应单独处理达标外排。
为最大限度回收利用厂区工业废水,厂区工业废水应全部排至废水处理站进行回收处理。现有钢铁企业排水管道排出厂区的主排水口一般布置较分散,且不能自流至污水处理站,回收时应考虑分别建提升泵站,并采用有压输送至废水处理站,以减少输水管网的渗漏损失。
当现有钢铁企业生产厂区排水采用生产排水与雨水合流制排水时,排水进入提升泵站应考虑雨水溢流的措施,确保雨水不得进入废水处理站,以稳定处理出水水质。
浓含盐回用水用户较少,用量相对较小,水质要求不高。因此有针对性地进行浓含盐废水单独处理、单独输送,可有效控制浓含盐废水量及其回用水量,使该废水达到充分利用。要注意避免与其他废水混合处理,扩大浓含盐废水量或回用水产量,致使浓含盐回用水不能完全利用,而造成不必要的外排。
生活污水有机物含量较高,一般不宜和工业废水一起处理,应单独处理。考虑生活污水水量较小,当厂区外市政建有污水处理厂时,可不考虑厂区自建生活污水处理设施。厂区生活污水可直接排入市政生活污水排水管网,由市政污水处理厂统一处理。
考虑现有厂区排水管网一般为工业废水与生活污水的合流制排水,改造实施分流制排放不现实。因此、在技术可行时,可考虑生活污水与工业废水一起处理回用。
浓含盐回用水水质相对较差,可使用的用户有限,一旦使用不完,多余部分只能外排。因此,能用浓含盐回用水的用户应优先考虑浓含盐回用水的使用,只有浓含盐回用水不够用时才可考虑使用其它水质的水。如烧结过程的混料用水、原料场的抑尘用水等。
废水进行深度处理(如膜反渗透处理)可改善提高回用水水质(如制备工业新水、软化水、除盐水等),拓宽使用范围,使废水达到最大程度的回用,减少排污。
废水深度处理出水水质达到工业新水、软化水或除盐水的水质时,不必再单独敷设供水管网,可与厂区工业新水、软化水、除盐水供水管网合用。
沉淀池排出的泥浆含水率较高,直接排放不能达标,且不符合节水原则,所以应将泥浆进一步处理,使其减量化并将浓缩池的上清液和脱水设备之滤出水送回沉淀池加以回收利用。
考虑到各企业污水性质的差异,标准没有对污水处理方式做出具体的规定。对于废水排水及其处理,标准作出了如下规定:
(1)钢铁企业新建、改建、扩建工程项目工业废水不应排入雨水排水管道。
(2)新建钢铁企业工业废水、浓含盐废水应分别排至废水处理站。现有钢铁企业工业废水、浓含盐废水混合排放时应增设单独浓含盐废水排水管道。
(3)工业废水经一级强化处理产生的回用水,若回用水量大于用户可直接使用的用水量或其水质中含盐量不能满足用户直接使用要求时,应进行部分或全部深度处理。
(4)废水深度处理出水水质达到工业新水、软化水或除盐水的水质时,其出水应直接接入厂区相应的工业新水、软化水或除盐水供水管网。
钢铁企业中,有些节水工艺和节水技术贯穿于企业生产流程之中,或散见于各个工序。对此,也应该引起足够的注意。为此,对钢铁企业基本节水工艺、节水技术及节水技术管理措施进行了研究。
钢铁企业适用的基本节水工艺、节水技术措施及节水技术管理措施主要有:
现有钢铁企业生产设施中高耗水工艺、技术和设备应通过改造逐步淘汰。
新建、改建、扩建钢铁企业工程项目中的节水设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入运行。主体工程分期建设时,节水设施要总体规划、分期建设,节水设施分期建设投产时间不得滞后于主体工程分期建设投产时间,并不得缩小节水设施的建设规模。
新建、改建、扩建钢铁企业工程项目采用先进的节水工艺、技术和设备,严禁采用落后的、被淘汰的高耗水工艺、技术和设备;
新建钢铁企业必须配套建设废水处理及其回用设施。
现有钢铁企业随新建、改建、扩建工程项目配套建设或完善废水处理及其回用设施。
新建、改建、扩建钢铁企业工程项目严禁未达标废水排入受纳水体。
根据用户对用水水质要求优先考虑使用回用水。
各工序和设备生产用水,根据用水条件要求采用分质供水,不将高质水用于低质水用户。
各工序和设备产生的工业废水,根据工业废水水质特性采用分质排水。其中不能直接排入工业废水排水管网的特殊生产污水,必须单独处理达标后再排入工业废水管网,若处理后属浓含盐废水,应排入浓含盐废水排水管网。
新建钢铁企业厂区,除循环供水系统外,厂区按分质供水要求设计相应的供水管网。
现有企业及其新建、改扩建工程项目厂区供水管网逐步按上述给水管网供水方式改造实施。
新建钢铁企业厂区应采用分流制排水方式。除循环供水系统外,厂区按分质排水要求设计相应的排水管网,排水管网一般包括生活排水管网、工业废水排水管网、浓含盐废水排水管网、雨水排水管网。
现有企业及其新建、改扩建项目厂区排水按上述排水管网系统逐步改造实施。
新建、改建和扩建钢铁企业工程项目有完善的给排水计量设施,计量器具配备要达到相关标准要求。
给水排水设施水工构筑物进行防渗漏处理。
生产车间、物料运输转运站等室内外地坪清洁卫生,采用洒水方式清扫地坪,洒水采用符合使用要求的回用水。
生活用卫生器具应选用节水型器具。冲洗厕所用水采用符合城市杂用水水质标准的回用水。
生产工艺采用蒸汽间接加热装置时,蒸汽凝结水回收利用。
生产车间和公辅设施采暖,应优先选择热水循环采暖系统,热水换热站的蒸汽冷凝水应回收利用。
小型建筑物采暖、制冷采用空调机组时,宜采用风冷空调机组。
电气室、控制室等空调,总冷负荷大于等于300 kW时设置集中制冷站。冷负荷较小或电气室布置分散时设置分散式空调系统,分散式空调优先采用风冷柜式空调机组。
GB/T 《节水型企业评价导则》表1、GB 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》表1~表4、GB/T 《钢铁企业能源计量器具配备和管理要求》表1~表3对水的计量器具配备和水的计量率都作出了明确的规定。其中GB 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》是强制性国家标准,新建钢铁企业和现有钢铁企业都应按照标准执行。
给排水设施中水工构筑物设计应配合土建设计进行防渗漏处理,减少水处理过程中水的渗漏损失。为减少水在调蓄水池中蒸发损失、防止水质受污染,调蓄水池均应设混凝土盖板。小型调蓄水箱,可采用经防腐处理的钢盖板。
(9)清洁卫生用水
生产车间室内外地坪清洁卫生用水,不应使用水流直接冲洗地坪,应采用人工洒水清扫地坪。必须用水流直接冲洗地坪时,应考虑冲洗水的收集回用。冲洗用水应采用回用水,并优先考虑使用
可用于冲洗厕所使用的水种类较多。考虑冲洗厕所用水量较少,设计时应就近取水,但应有确保连续供水或有确保连续供水的措施。
(10)工艺水、冷凝水回收
生产工艺采用蒸汽间接加热装置时,其蒸气用量相对较大、使用点布置较集中,便于回收,因此,应尽量回收利用。
生产车间及公辅设施采暖时,应优先采用热水(高温水或低温水)循环采暖,设置集中热水换热站,蒸汽冷凝水接点少且集中,便于回收。采用冷凝水回收装置(近年来国内开发了几种性能较好的冷凝水回收装置),回收率一般在95%以上。对于较小的采暖系统,通过技术经济比较,可采用蒸汽采暖,蒸汽冷凝水也要尽量回收,以节省水的消耗。
一般冷凝水回收机组容量最小为1m3/h,可以用于冷凝水量为0.5-1.0m3/h的采暖系统。采用性能较好的冷凝水回收装置可以达到90%。
&&& (11)空调用水
小型的建筑物及比较分散的建筑物采用空调时,尽量采用风冷空调,但是周围空气质量较差对室外机有影响时应采用水冷空调。
分厂或区域的电气室、控制室及操作室等需要空调的建筑物总冷负荷大于等于3000 kW时采用集中空调比较经济(大型机组的性能系数比较高,设置集中制冷站可以节省能源),冷负荷较小且建筑物布置分散时采用分散柜式空调比较经济(制冷站及管网投资比分散式要大)。分散式空调一般应优先选用风冷柜式空调机组。
(12)循环水系统的浓缩倍数
循环水浓缩倍数是指循环冷却水系统在运行过程中,由于水分蒸发、风吹损失等情况使循环水不断浓缩的倍率(以补充水作基准进行比较),它是衡量水质控制好坏的一个重要综合指标。浓缩倍数低,耗水量、排污量均大且水处理药剂的效能得不到充分发挥;浓缩倍数高可以减少水量,节约水处理费用;可是浓缩倍数过高,水的结垢倾向会增大,结垢控制及腐蚀控制的难度会增加,水处理药剂会失效,不利于微生物的控制,故循环水的浓缩倍数要有一个合理的控制指标。
冷却水进出口温差为8
从表中可以看出,浓缩倍数提高一个单位所降低的补充水量的百分比[(&DM/R)/&DK]随浓缩倍数的增加而降低,在浓缩倍数低时,提高其值的节水效果比较明显;但当浓缩倍数提高到4.0以上时再进一步提高浓缩倍数的节水效果就不太明显了,如由4.0提高到5.0时,节水量仅占循环水量的0.11%,因此,循环冷却水系统的浓缩倍数控制在3.0以上即可,没有必要追求超过4的浓缩倍数。
(13)用水定额
为了节约用水,降低新水消耗,2002年发布了《取水定额》国家标准,其中第2部分即GB/T 2《取水定额 第2部分:钢铁联合企业》为钢铁联合企业标准。但由于标准制订时间较早,且考虑全国包括丰水地区的情况,这个标准确定的取水定额是比较高的,目前河北省钢铁企业吨钢耗新水均已低于这个标准规定的定额数值。
考虑到这个标准已不适应钢铁企业当前的实际情况,国家有关部门已经启动了标准的修订程序。因此,在本技术标准条文中引用这一标准时,没有标明其年份,新版本发布实施后即适用。
河北省地方标准DB13/T 9《河北省用水定额 第2部分:工业取水》是2009年制订的,其中又分为考核值和准入值,分别适用于现有企业和新建、扩建、改建钢铁企业及工程项目。
由于用水定额已有国家标准和河北省地方标准,故本技术标准只是引用了上述标准,不再另行确定用水(取水)定额。
(14)水平衡测试
企业水平衡是以企业为考察对象的水量平衡,即该企业各用水单元或系统的输入水量之和应等于输出水量之和。水平衡测试是对用水单元和用水系统的水量进行系统的测试、统计、分析得出水量平衡关系的过程。
企业水平衡测试是加强钢铁企业用水科学管理,实现合理用水、节约用水的基础性工作,也是制定用水定额和取水许可考核的基础。开展钢铁企业水平衡测试及分析,对深入了解钢铁企业用水现状,摸清钢铁企业用水及其利用效率,充分挖掘钢铁企业用水潜力,开展计划用水、节约用水,促进区域节水减排,落实最严格的水资源管理制度,推进节水型企业和节水型社会建设,保障钢铁企业和经济社会可持续发展具有十分重要的意义。
水平衡结果主要包括水平衡测试汇总表、水平衡图,二级厂水平衡表、水平衡图,主要用水设备或工序水平衡测试表,主要用水设备或工序水平衡图、系统或车间水平衡图,主要用水技术经济指标。
国家标准GB/T
《节水型企业评价导则》和GB/T
《取水许可技术考核与管理通则》都对企业进行水平衡测试提出了要求,企业水平衡测试应该按照国家GB/T
《企业水平衡测试通则》进行。
企业由于生产规模及技术改造等而使用水情况有所变化,因此标准规定了水平衡测试的周期为3年。
河北省水利厅和原河北省经济贸易委员会在2001年联合发布了《河北省工业企业水平衡测试实施办法》和《河北省工业企业水平衡测试方法》,也是钢铁企业进行水平衡测试的依据。根据当前实际情况,这两个文件可能会进行修订并重新发布。
(15)水资源论证
水资源论证是新建、改建、扩建工业项目必须的程序,是取水许可制度的重要保障。这即是一种行政管理手段,也是确定企业合理用水、节约用水的技术手段,所以在本技术标准中将其单独列为一条。
企业进行技术改造时,节水应是其重要内容,此时企业应编制技术改造的节水措施,报节水主管部门审核。
根据河北省钢铁企业实际,考虑到将来的发展,标准对新建、改建、扩建和现有钢铁企业节水做了一些基本规定,如下:
(1)现有钢铁企业的高耗水工艺、技术和设备应进行技术改造,逐步淘汰。
(2) 新建、改建、扩建钢铁企业工程项目中的节水设施,应与主体工程同时设计、同时施工、同时投入运行。主体工程分期建设时,节水设施应总体规划、分期建设,节水设施分期建设投产时间不得滞后于主体工程分期建设投产时间,并不得缩小节水设施的建设规模。
(3)新建、改建、扩建钢铁企业工程项目严禁采用落后的、被淘汰的高耗水工艺、技术和设备;应优先采用本标准推荐的和其他先进的节水工艺、技术和设备。
(4)新建钢铁企业必须配套建设废水处理及其回用设施;现有钢铁企业应随新建、改建、扩建工程项目配套建设或完善废水处理及其回用设施。
(5)各工序、设备生产用水,应根据用户用水条件要求采用分质供水,一般不得将高质水用于低质水用户。根据用户对用水水质要求,应优先考虑使用回用水。
(6)各工序、设备产生的工业废水,应根据工业废水水质特性分质排水。其中不能直接排入工业废水排水管网的特殊生产污水,必须单独处理达标后再排入工业废水管网,若处理后属浓含盐废水,应排入浓含盐废水排水管网。
(7)新建钢铁企业厂区,除循环供水系统外,厂区应按分质供水要求设计相应的供水管网,供水管网分为:生活给水管网、生产给水管网、消防给水管网三大类。其中,生产给水管网一般分为工业新水给水管网、软化水给水管网、除盐水给水管网、回用水给水管网和浓含盐回用水给水管网。
(8)现有企业及其新建、改扩建工程项目厂区供水管网应逐步按上述给水管网供水方式改造实施。
(8)新建钢铁企业厂区应采用分流制排水方式。除循环供水系统外,厂区应按分质排水要求设计相应的排水管网,排水管网一般包括生活排水管网、工业废水排水管网、浓含盐废水排水管网和雨水排水管网。
(10)接触煤气的循环水,应与不接触煤气的设备冷却水的排水分流。
(11)现有企业及其新建、改扩建项目厂区排水应按上述排水管网系统逐步改造实施。
(12)新建、改建和扩建钢铁企业工程项目应有完善的给排水计量设施,水计量器具配备应符合GB/T 《节水型企业评价导则》表1、GB 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》表1~表4、GB/T 《钢铁企业能源计量器具配备和管理要求》表1~表3的规定。
(13)给水排水设施水工构筑物应进行防渗漏处理。
(14)生产工艺采用蒸汽间接加热装置时,蒸汽凝结水宜回收利用。
(15)生产车间采暖,应优先选择热水循环采暖系统,热水换热站的蒸汽冷凝水应回收利用。当采用蒸汽采暖时,蒸汽冷凝水量不小于1.0m3/h时,冷凝水宜回收利用。
(16)小型建筑物采暖、制冷采用空调机组时,宜采用风冷空调机组。
电气室、控制室等空调,总冷负荷不小于3000 kW时宜设置集中制冷站。冷负荷较小或电气室布置分散时宜设置分散式空调系统,分散式空调应优先采用风冷柜式空调机组。
(17)开式循环水系统的浓缩倍数不应小于3。
(18)现有企业吨钢(吨产品)取水量不大于GB/T 18916.2《取水定额 第2部分:钢铁联合企业》规定且不大于河北省地方标准DB13/T 9《河北省用水定额 第2部分:工业取水》中考核值;新建、扩建、改建钢铁企业及工程项目吨钢(吨产品)取水量应不大于河北省地方标准DB13/T 9《河北省用水定额 第2部分:工业取水》中准入值。
(19)GB/T
《企业水平衡测试通则》进行。
(20)钢铁企业新建、改建、扩建项目,应进行水资源论证,并将水资源论证结果体现于设计之中。
(20)钢铁企业进行技术改造时,应编制技术改造的节水措施,报节水主管部门审核。
6.4 引用有关标准的内容
本章引用的有关标准的内容如下:
(1)GB/T 《节水型企业评价导则》表1的相关内容为:
(2)GB 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》表1~表4中关于水计量的规定
(3)GB/T 《钢铁企业能源计量器具配备和管理要求》表1~表3的规定
(4)GB/T 18916.2《取水定额 第2部分:钢铁联合企业》规定
表1 普通钢厂吨钢取水量定额指标
表2 特殊钢厂吨钢取水量定额指标
(5)《DB13/T 9《河北省用水定额 第2部分:工业取水》中钢铁企业考核值和准入制
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