优化生产水运行方式，降低马钢新区吨钢耗新水

潘莉,赵攀

（1马鞍山钢铁股份有限公司能源环保部，2马鞍山钢铁股份有限公司能源总厂，安徽马鞍山243000）

优化生产水运行方式，降低马钢新区吨钢耗新水

潘莉1,赵攀2

（1马鞍山钢铁股份有限公司能源环保部，2马鞍山钢铁股份有限公司能源总厂，安徽马鞍山243000）

通过对马钢新区水系统的运行情况进行了简单介绍，并对影响吨钢耗新水的相关问题的改进过程进行了阐述，为进一步降低钢铁企业吨钢耗新水提供了实践案例。

水系统;运行方式;吨钢耗新水

1 前言

钢铁企业是用水大户行业，众所周知，“水是钢铁生产的血液”，近20年来钢铁企业的飞速发展导致水资源供需矛盾加剧，使我国水资源面临着更加严峻的考验，水资源短缺已成为制约钢铁企业发展的重要因素。因此，国家要求节约利用水资源，保护水环境，减少污水、废水外排量或“零排污”，以实现清洁生产和钢铁工业的可持续发展。马钢新区工业用水及生活水全部取自长江，新区取水口上游各类码头和排污口众多，江面各类运输船只穿梭往来，区域性重大水质污染的危险因素始终存在，用水安全风险增大。随着马钢新区生产建设规模的不断扩大，生产用水量随之增加，节水工作也备受重视，实施了一系列的节水改造。

为了缓和中国水资源供需矛盾，提高用水效率，减少工业废水对水环境的污染，实现发展与环境的融合，国家经贸委和国家标准化管理委员会发布了5个高用水行业的《工业企业取水定额国家标准》，对钢铁行业等实行强制性用水定额管理，促使企业必须采取有效的节水措施。国家在制定了强制性用水定额管理的同时，制定《钢铁行业规范条件》，规定吨钢新水消耗不超过4.1 t。

全文围绕降低新区吨钢耗新水的三个主要方面来进行说明。

2 通过运行调控，降低新区吨钢耗新水

2.1 供水系统

2.1.1 加压供水泵站

半地下式结构。内设生产-消防供水泵组7台，总供水能力18000 m3/h；生活供水泵组3台，总供水能力为840 m3/h，采用变频技术。水泵均自灌式启动。

2.1.2 供水管网

以加压供水泵站为中心呈辐射状布设。由于马钢新区制水厂被布置在新区炼铁的南侧、烧结料场的东侧、焦化电厂的北側和炼钢轧钢的西侧，近似于总体布局的中心位置，体现了“靠近主要用水户”的设计原则。因此，从加压供水泵站分别向焦化电厂、烧结料场、炼铁、炼钢连铸、热轧、冷轧等区域敷设的6路独立供水管道并环绕各区域，在相邻区域间设置联络管线和联络阀，形成最终环状供水管网；在各生产区域环形供水管线上分别设置2～5个取水TOP点，TOP点后管道在各生产区域内联通。虽遍及近4 km2的各个角落，主管段的总长度仅为12 km。

这样设置的优点：

使主要用水户的接入点基本保持在1km范围内，不仅有效减少了管阻损失，同时区域环形供水网的多点连通大大提高了供水安全性，使新区的供水管网布设充分体现出经济合理的特征。

避免双路供水带来的占地面积过大、管线过长、投资过大等弊端，供水安全未受到影响；

对一级计量测点的设置做到无遗漏、不重复。

2.2 供排水系统通过运行调控取得的成效

2.2.1 增强计量管理，确保数据统计无误

计量是能源中心调整控制的依据，也是EMS能源管理系统正常运行的基础。

目前新区生产水用户共有27个TOP计量点，基本覆盖了新区所有生产性工业用水，故这些TOP点计量的准确与否对统计新区用水量，了解其用水分布及吨钢耗新水指标的影响至关重要，因此加强计量管理是该课题的首要任务亦是重中之重。

（1）每日查看EMS能源管理系统中生产水实绩报表，分析各用户用水变化情况，并计算出日吨钢耗新水指标，按照指标并结合当日生产情况，对比各计量点在对应的生产状态下所统计的数值是否正常。若发现有计量点异常，则进一步对能源中心记录的实时数据曲线进行分析，找出对应异常点的时间段、周期、有无规律等信息，分析出是信号传输问题还是仪表问题，并根据分析结果要求设备保障部对计量装置或信号进行核查，找出异常的根源并尽快恢复。

（2）建立了统一完善的计量运行信息台帐，记录各计量点位置、调整变动内容，由于初期各用户提交的用量较大，造成现在仪表存在“大表走小流量”现象，而水系统仪表一般在用量的三分之二以上的测量范围内数据是相对准确的，故实施对所有用户利用便携式流量计进行现场测量对比，并按照各用户日常的平均用量分出哪些是长期用量较小的用户、哪些是用量变化较大的用户、哪些是用量经常出现超量程范围的用户，根据不同的用户制定不同的措施，例如对于长期用量小的用户通过变径、更换小表、调整量程范围等方法使之数据更加准确；对于用量变化较大的用户通过加装机械水表对流量计进行了实施比对，找出实际日总用量，通过对仪表的完善，不仅能够真实的掌握各系统用水情况，统计系统工业净水用量，更对吨钢耗新水的真实性提供了保障，对如何降低该指标提供了依据。

（3）每季度组织对新区各TOP点计量装置进行一次检查校核，确保其工作状态良好。例如一次检查时发现球团现场流量显示正常，EMS上流量信号显示为0，后经与相关厂联系确认后，发现球团内部一块表计累计的实际量是区域总量计量，为此经计量处、三铁总厂与能源厂共同确认后将该计量升为TOP点计量信号上传至能源厂EMS。

2.2.2 采取有效措施降低制水厂自耗水率

经过数据统计，2013年自耗水率平均为4.70%，分析了影响自耗水率的因素共3大类，并逐一进行了优化处置。

（1）斜管沉淀池排泥水量过大

采取措施：(a)对7#池的37个排泥阀进行排泥并统计排泥所需的具体时间，除沉淀区的4个排泥阀排泥需20 s外，其余排泥阀只需15 s即可将泥排净。(b)对其余5座斜管沉淀池排泥情况进行统计。(c)对现有排泥时间进行修订，减少清水排放量。

（2）V型滤池反洗周期短

采取措施：(a)对阻塞值设定进行排查，10座滤池的阻塞值均未达到137就开始反洗；(b)对反洗时间设定进行排查，由于滤池正常7座运行，平均水量只有4000 m3/h，通过逐步延长反洗，最终反洗周期由24 h优化至了30 h对水质无影响。

（3）清水池可能存在溢流现象

采取措施：(a)调取清水池水位变化趋势，分析后发现确实存在水位达到6.4 m溢流现象，而水调台的清水池水位报警值为6.5 m。(b)将清水池报警水位由6.5 m改为6.3 m后对清水池水位变化趋势分析后，未出现清水池溢流现象。

通过以上措施的实施，2014年1～12月份自耗水率平均为3.69%。

2.2.3 核定各用户的补水量，控制边排水边补水现象

做好核定各用户的补水量工作，尤其是在夏季，及时掌握热轧、炼钢用户用水变化，减少为了降低水温而大量置换循环水的做法。

表1和表2是分别从主线工艺净、浊环系统的补水情况的统计，根据同行先进指标核定最佳补水量，不仅为能源厂提供了水量平衡控制依据，还为公司提供了水量考核的依据。

2.2.4 发挥EMS能源管理系统功能，安排系统运行方式，通过降低管网压力，加大污水处理站并网量

目前新区每日冲地、绿化等辅助用水主要来自工业净水，这无疑对水造成了极大的浪费，并且由于消防水管网未安装计量，故该用水增加了系统的管损。针对其用水水质要求不高的特性，并与相关单位充分沟通后，在公辅污水处理站出水并网前安装了专用消防栓，要求新区冲地、浇花用水全部取自污水处理站处理过后的回用水，并会同社会事业部对新区消防水进行监督管理，通过管理每日约用回用水150 t左右，故也是对取新水量每日减少150 t。

每月通过降低生产水管网压力，加大污水处理站并网量，减少新区取新水量。原污水处理站设计中处理过后的水用于料场、三铁喷洒用水，但运行后该两用户用水量非常少，造成处理过后的新水不得不达标排放，造成了极大的浪费。后期通过对烧结区域用水水质调研，并对污水处理站部分系统进行改造，例如加药系统改造、斜板沉淀池排泥系统改造等，从而提高出水水质要求，定期进行水质化验，在出水水质基本符合烧结区域管网用水后，对烧结、料场区域生产水管网和污水处理站出水管网进行了联通，正式将回用水用于该区域的生产性补水。另外还通过对新区水量月度分析，结合主线厂检修计划，合理调整二级泵站供水压力，由原来长期0.55 MPa左右降低为0.5 MPa，在用水量低于3200 m3/h时，由原来一大一小泵运行改为一台大泵运行，使新区管网供水压力保持在0.38 MPa以上，此举不仅减少了电耗，同时由于管网压力的降低，从而增大了污水处理站清水池外供水泵的外供水量，加大了污水处理站新水的并网量。2014年1～12月份污水处理站总并网量约为150万t。

表1 净循环冷却水系统技术数据统计m3/h

表2 浊循环冷却水系统技术数据统计m3/h

2.2.5 要求铁厂、钢厂采取节水措施，降低补水量

新区工业循环水系统补水量约占整个用水量的70%左右。故提高系统循环率，通过提高浓缩倍数，减少新水耗量，对于降低吨钢耗新水量也是比较关键的。但随着浓缩倍数的升高，节水的空间越来越小，而水质控制的难度和成本则会增加，不利于生产用水安全。因此，通过表3可以看出，浓缩倍数控制在3左右，是最技术、最经济的运行目标。为了使浓缩倍数控制有效，总厂先对本厂净循环系统进行技术攻关，通过增设水质稳定装置、药剂投加方式的改变等，将浓缩倍数控制在最佳范围内，减少了补水量。

冷却水的浓缩倍数控制在3的好处：

(a)可以降低补充水的用量，节约水资源；

(b)可以降低排污水量，从而减少对环境的污染和废水的处理量；

(c)可以节约水处理剂的消耗量，从而降低冷却水处理的成本。

表3 循环冷却水浓缩倍数与节水量、排污水量的关系m3/h

注：冷却水系统循环水量为1000 m3/h，冷却水进出口温差为5.5℃，循环冷却水水质稳定。

2.2.6 管理措施

通过完善管理制度强化工艺操作纪律，根据用户的生产计划调整供水方式,加强对各水池水位的监测和控制，防止因人为因素而造成非正常溢流,同时加强设备巡视点检、定期切换，利用各种检修机会对供回水管道沟渠进行清理疏通，防止因设施堵塞造成系统溢流;另外为提高冷却设施的处理效果加强了对阀门、喷淋设施的维护与管理，根据季节不同和循环水量及时合理地进行调整，确保供水温度，避免因供水温度过高而强制补水造成新水浪费,加大动力监察力度，杜绝私接、乱接、乱引及盗水现象，对违反管理规定行为必须进行严厉处罚和打击，确保动力能源使用的正常管理秩序。通过组织开展以节能减排为目的的劳动竞赛活动，充分发动职工深入开展群众性合理化建议、技术攻关活动，围绕工序节能，解决结构节能中的关键技术问题等手段，取得了明显的节能效果。

2.3 马钢新区新水消耗高的原因分析及下一步采取的措施

虽然马钢新区供排水系统近一年来取得了一定的进步，吨钢耗水指标虽比以前有长足进步，但与宝钢、莱钢、济钢等国内用水先进企业相比仍有较大差距，在水资源节约、环境保护成为基本国策的今天，节水及水污染问题仍然十分突出，还需加大系统改造与新技术开发力度。

2.3.1 原因分析

马钢新区建成了较完善、先进的循环供水系统。但其新水耗量大、循环率不高的问题仍十分突出。其原因如下：

(1)马钢新区循环供水系统运行管理水平还不高，亟待改进。

(2)各循环水系统的补充水量过高。一方面有些系统水质还在一定程度上不能满足主体厂用水的要求，特别是主线生产节奏加快，矛盾更加突出，有时水质、水温虽然达到或超过设计标准，往往采用置换水的办法来解决，由此加大了系统的补水量。

2.3.2 降低新水消耗已采取的措施

(1)制定新水消耗定额，加强运行与计量方面的管理，规范对各主体用户的用水定额管理。同时加强运行管理，真正实现全循环，做到不乱用、乱排。

(2)加强水处理设备、技术、工艺的研究与管理，特别是加强水处理药剂及水质稳定技术、水的冷却技术、废水处理技术等方面的研究与应用，确保主体生产工序对水的温、压、量、质的需求，研究采用新型的低磷或无磷配方取代现用的磷系配方，减少排放废水对环境的污染，提高循环水系统水的循环率。公辅循环泵房通过水质稳定措施使循环率由97%提高至99%。

(3)加强水系统运行成本管理。生产实践表明，水的循环利用率越高，新水消耗越低，系统运行的综合水电单耗越高，药剂投入成本越高。因此，水循环率提高，新水消耗降低，伴随着供水成本上升，必须加强管理最大限度地降低运行成本。

2.3.3 下一步采取的措施

(1)污水资源化

综合马钢新区的水源环境和国家的政策导向，总厂将污水综合处理及回用技术作为节水的关键措施。目前公辅污水处理站回用水总量占污水处理能力的20%～30%，回用水总量占外排水总量的10%～20%。因此，污水处理的潜力还很大。目前公司正在筹建日处理能力5万m3／d的综合污水处理站。届时将处理后达到回收利用标准的中水进行回用，以减少废水的排放。

(2)二期项目

随着新区“十二五”项目的开展，新区用水量也将随着用户的增加而增大，一期建设由于用户提出的水量较大，造成实际运行过程中大管道走小流量现象，管损较大。因此在二期建设中根据一期积累的经验，对用户提出的水量需求进行严格论证后确定管径，同步考虑水系统的配套问题，且所采用的工艺、技术、设备不仅满足主体用水的要求，还要满足水系统自身安全运行、节水节能及技术先进性的要求。

3 结论

上述措施的采取以及系统管理的加强，2014年马钢新区吨钢耗新水指标达到4.0 m3/t以下，达到了行业内的先进水平。

Optim izing the W ater Operation M ode of M aSteel New Area to Reduce the W ater Consum ption per ton of steel

Pan Li1,Zhao Pan2
(1.The Energy and Environment Dept.of MaSteel;2.The General Power Plant of MaSteel,Maanshan,Anhui 243000,China)

The operation state of the water system at MaSteel New Area is briefly introduced and the improvement process influencing water consumption per ton of steel is described,to provide some practical reference for further reducing fresh water consumption per ton of steel.

water system;operation mode;fresh water consumption per ton of steel

TQ085

B

1006-6764（2015）02-0046-04

2014-12-05

潘莉（1971-），女，毕业于中央电大环境工程专业，给排水工程师，现从事供排水方面管理工作。