冶金行业给排水的节能研究

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摘要：高污染性、高耗能性是冶金行业的典型特征，在当前提倡可持续发展的时代背景下，必须对冶金行业进行一定的改革，从源头着手进行节能设计，通过改革冶金工艺，水资源循环利用等手段和措施减少冶金工业的水消耗量，同时也有利于减少由于冶炼金属造成的环境污染。

关键词：冶金；给排水；节能减排

冶金行业根据冶炼工艺、冶炼设备对水的需求量以及生产排出的废水特性的不同，可以进行不同的给排水系统的设计，为了实现冶炼企业给排水环保节能这一目标，许多企业给排水工程都重视节能设计，这一设计理念不但能够推动冶金行业排水技术不断进步，而且其长期的经济效益与环保效益更是传统排水设计无法比拟的，给排水节能设计有利于缓解冶金企业资源紧缺问题，所以，现代化的冶金行业给排水设计应重视节能设计，从而合理采用有效的节能设计措施来更好的实现冶金行业给排水工程的作用。在建设给排水系统时还应当充分考虑水源条件以及对于生产废水处理的要求，以节能减排为目的进行设计。

1废水处理设计

节约水资源已经成为近年来全世界共同呼吁的话题，水资源作为人类必需的能源之一，需求和储备出现的矛盾日益明显[1]。这就使得冶金行业的废水处理变得尤为重要，必须通过合理的措施进一步降低冶金行业的废水排放，从而实现进一步的节能减排。冶金生产过程排放大量污染物含量高、成分复杂的废水[2]。根据冶炼金属的不同，废水处理主要运用的方法包括了物理处理方法、化学处理方法、以及生物处理方法。物理处理方法不涉及废水性质的变化，主要运用吸附、过滤、离心等方式或者根据不同的杂质在沸点、结晶点的差异使废水中的杂质分离出来。化学处理方法则涉及到了化学发应，通过置换、氧化化学反应方法，将杂质从离子态转化为固体化合物，实现对废水的净化。生物处理方法主要是利用大自然的微生物，借助其代谢作用氧化分解冶金废水里的有机杂质，并把它转化成无机物质[3]。相比于物理、化学等处理方法，生物处理方法更环保。生物处理方法需求的时间长，为了加快其废水处理速度，必须加快目标微生物的新陈代谢，而且生物处理方法仅能处理废水中的有机杂质，局限性较强。

2采用有利于节能的高炉水冷系统

冶金行业中应用最多的仍然还是脱盐水冷却循环系统，根据前苏联的数据统计，正常使用工业用水进行冷却的高炉服役年限平均为4.5年，采用脱盐水进行冷却比采用常用工业水进行冷却，高炉平均服役年限延长了一倍，平均服役年限达到了9到12年。同时水冷系统也是实现节能设计的重要因素。当前主要应用的脱盐水冷却循环系统为高炉软水闭路循环冷却系统，其特点主要有以下几个：

（1）运行稳定性好

软水即所谓的脱盐水，与工业水相比，软水能够避免冷却结垢的弊端，这也是延长高炉服役年限的主要依托。当前使用的软水是经过添加缓蚀药剂的化学软化水，只要控制好水质，能够长时间保持冷却设备的内表面的无垢状态，并通过改进冷却循环系统，提高冷却水的可靠流速，使冷却设备随时保持足够的冷却能力，从而实现高炉冶炼的运行稳定和长期使用。与汽化冷却循环系统相比，软水闭路循环系统的冷却水温度更低，高炉炉墙能够迅速凝固渣皮，保证了冷却设备的运转正常，同时，还可以根据需要，通过调节循环水流量以及水温来适应高炉的冷却需要，从而达到节能的效果。

（2）降低给水需求

软水闭路冷却循环系统是一个相对封闭的系统，物质在系统内部自成循环体系，没有像汽化冷却循环系统的水蒸发损失，理论上仅存在由于工艺制造上的瑕疵导致的水流失，比如管道接合不够牢固导致的泄漏，因此，一般情况下，该系统的用水量很少，对于给水系统的流量设计要求相应降低，作业中平均每小时补水量不超过其循环水量的1%，远远低于工业水开式循环冷却系统的5%。

3给排水的具体节能措施

3.1给排水工程设计的优化

冶炼行业对给排水工程进行设计时，设计人员意识到设计所起的巨大作用，首先要在保证设计质量的前提下尽量降低材料成本的投入，同时对于管道连接处、接井及坡度间距等细部环节也应进行科学合理设计，此做法可从一定程度上降低材料成本。另外，目前冶炼行业给排水节能设计还有很大开发潜力，如何开发这些潜力就要求设计人员在排水方式进行设计时做到精益求精。排水系统是一个较为复杂系统，涉及到多种因素与繁琐环节，为此对给排水系统设计时应对各个环节进行优化，以提高整个系统的节能性能。

3.2依水质需要串级用水

串级用水是指根据冶炼作业不同环节对水质高低的需求，将符合下级水质需求的废水直接进行利用，减少废水排放和处理成本的用水方式，串级用水的最大特点就是对上级用水不需要经过处理而直接使用。这用节能措施必须以上级用水产生的杂质中不存在影响下级用水需求的物质，对于上级用水中存在有害于下级用水的物质的，不能直接串级用水，必须经过处理后才能循环使用，避免作业设备的使用年限缩短以及生产隐患的积累。

3.3变频供水、供电

变频供水主要是对连铸机的生产作业制定的给排水节能措施，根据不同的生产断面，连铸机的用水量不同，应用变频器实施变频供水，可以有效减少水量使用，实现节能目的。当然，其它的辅助设施如冷却塔风机等适宜使用变频器的，也可以应用变频器达到节能目的。

3.4高炉冲渣水的余热利用

高炉在冶炼过程中所产生的炉渣可以高达1500℃，因此进行冷却后所产生的冲渣水中存在大量热能，这些热能的循环利用是给排水设计中的重要节能方向。但是冲渣水中含有大量杂质，不能直接使用，因此需要进行换热处理，换热处理后，这些热能可以作为居民采暖使用，也可用于发电，同时换热后的回水可以继续用作冲渣水，形成一个完整的循环，有助于提升高炉余热的利用。高炉冲渣过程中，炉渣的热量被冲渣水所吸收，使炉内温度逐渐提升达到一个饱和状态，高炉蒸汽会带出一部分余热，而炉渣带走的热量约占总量的五分之一，高炉渣中余热走向分为两部分，一部分是通过冲渣水而蒸发，另一部分是通过水蒸发带入大气中。高炉换热处理后产生的余热保持一个平稳状态，冲渣谁留出高炉温度保持不变。

4结束语

给排水设计的节能是降低冶金行业能耗的重要方式，在工程应用中，应当以循环使用，减少排放为基本原则，达到降低生产成本，提高企业经营效益的目的。节能减排设计不是一朝一夕就能做好的，还需要在生产实践中不断摸索和研究。

参考文献：

[1]张强.工业厂区给排水系统的节能设计[J].中国高新技术企业,2017(11):161-162.

[2]张博.科学处理冶金废水的思考与探索[J].绿色能源,2018,6(14)：32-34.

[3]解成岩.工业废水处理方法及发展趋势探讨[J].黑龙江环境通报，2017（03）：30-32.

作者：颜芳 单位：唐山科技职业技术学院