钢铁厂水系统平衡优化实践

李 强，刘 杰，郭 朋

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063200）

引言

某钢企二期工程投产后，增加了多个用水工序。为了满足用水需求，自建了CCPP 和海水淡化装置，利用CCPP 发电乏汽将海水转换为脱盐水。在生产变化较大的情况下，如何对水系统进行平衡优化，减少外购水费用，是一项亟待解决的问题。

1 水系统调度平衡现状

公司水系统包括工业水/消防水系统、除盐水系统和排水系统。工业水系统水源来自外购水，经过原水处理后，供给各用户使用；除盐水系统结合临海优势，主要通过海水淡化产生。各用户生产/生活排水经过污水处理，一部分作为回用水用于炼钢焖渣等工序，另一部分通过除盐水勾兑形成再生水，补充进入工业水管网，水系统流程见图1。

图1 水系统平衡流程图

二期工程投产后，主要有两个有待改善的问题：一是除盐水系统存在一定的余量。系统平衡时，富余的除盐水通过管道送至原水厂内进行处理后送出，大大增加了原水处理成本。二是生产/生活管网排水量增加，排水系统整体运行负荷增大，提高了对管道输送能力的要求，现有的排水系统无法满足正常生产需要，同时考虑环境因素影响，避免产生环境污染，需对其进行改造。

2 新生产工况下水系统优化

通过图1 可以看出，在整体除盐水系统富余的大平衡条件下，富余除盐水进入原水处理的量越少，原水处理成本费用越低。增加进入污水处理进行勾兑的除盐水量，可有效降低进入原水处理的除盐水量，在成本最优的角度上优化了水系统平衡。思路确定后，对影响平衡优化的问题进行了改善。

2.1 保证除盐水产量

进入海水淡化装置的主蒸汽的稳定性决定了除盐水产量的高低，CCPP 机组运行的稳定与燃烧煤气的热值稳定是保证除盐水产量的重要因素。因CCPP 机组可快速甩负荷的特点，大多数钢铁企业将CCPP 机组作为煤气平衡的调节用户处理。该大型钢铁企业因其具备特有的燃-电-热-水联产模式，为保证除盐水等能介高效持续产出，将CCPP 机组列为煤气平衡一级用户，日常不作为煤气平衡调节用户，大大提升了CCPP 机组的稳定性。在煤气系统平衡中，会间断性向高炉煤气管网内导入转炉煤气，影响CCPP 发电机组热值的稳定性。通过合理控制转炉煤气柜柜位，高效协同炼钢冶炼节奏，同时通过增加热轧混合站转炉煤气掺烧量等调节手段，减少了转炉煤气导入高气系统频率和流量，保证了CCPP 机组煤气热值的稳定性，进一步提升了除盐水产量。

2.2 排水系统改造

改造目标是经济高效，便于施工，减少道路开挖，节省投资，充分利用现有的完好管道，实现二期炼铁、焦化生产污水及时排至污水处理站。从二期炼铁及焦化生产排水至现有污水提升泵坑，管道埋深从3.25 m到6.73 m，在进行换管开挖时势必影响周围管道，施工难度较大。为降低施工难度，二期生产排水支管汇入处新建污水提升泵站，泵站带压排水管道沿原路由浅埋。为提高泵坑输送能力，将现有水泵及管道阀门进行更换，并新增了潜污泵。另外，一期老化的HDPE 管道换成PE 管道，原泵坑至污水处理站沿线管线排水不畅，采取新敷设压力管道浅埋的形式将现有重力排水改为压力排水，保证二期炼铁及焦化的生产排水顺畅排放。

3 水系统平衡优化效果

经过上述改善措施后，CCPP 乏汽稳定性大大提高，确保了海水淡化机组高效稳定；同时，管网排水能力明显提升，污水进水和除盐水勾兑量提升，外购水量下降明显，平均用水量由2000 m3/h 降至1000 m3/h 以下，见图2，每年节省费用达数百万元，实现了水系统的优化。

图2 优化后外购新水量下降曲线图

4 不足和展望

污水处理的污水量得到了显著提升的同时，污水的电导率也有一定比例的升高，从而增加了需勾兑的除盐水量，存在一定的能源浪费。需通过加强源头浓缩倍率管控等手段，降低各排水用户的排水电导率，进一步降低能源成本。