冶金行业给排水的节能设计

辛红艳

（中钢石家庄工程设计研究院有限公司，河北 石家庄 050000）

冶金业可按照冶炼工艺和设备的不同需水量和生产废水排出的不同性，对不同的给排水系统进行设计。为了使冶炼企业的给排水达到环保节能的目的，许多给排水工程更重视节能设计，此理念既能促进冶金业排水技术持续进步，它的长期经济与环境效益也是传统排水设计比不了的。给排水节能设计可对冶金企业资源紧缺现状进行缓解，为此现代冶金给排水设计应对节能设计提高重视度，并有效应用节能设计措施，从而在冶金业中充分发挥出给排水工程巨大的作用。

1 废水处理设计

近年来，节水已成为世界各国的共同呼声。作为人类必需的能源，需求与储备的矛盾越发突出。从而使得冶金工业废水处理变得十分关键，我们需要通过合理的措施进一步减少冶金工业废水的排放，切实实现节能减排的目的。冶金生产废水种类繁多，成分复杂，污染物含量高。根据冶炼金属的不同，主要有三种废水处理方法：生物法、化学法、物理法。

物理处理法与废水性质变化无关。主要应用过滤、吸附、离心等方法或按杂质不同沸点、结晶点来分类废水中杂质。化学处理法，其中有相应的化学反应，利用置换、氧化化学反应法，为了实现废水净化，将杂质转化为离子态，生成固体化合物。生物处理方法与化学和物理等处理方法相比，其环保性非常强，生物处理法需要应用较长的时间，想要使废水处理速度提升，必须加强目标微生物的代谢。而生物处理只处理废水中的有机杂质，其局限性明显。

2 应用有助于节能的高炉水冷系统

脱盐水冷却循环系统仍然是当前冶金工业中应用最广泛的系统，据苏联相关统计，高炉正常使用工业冷却水的平均寿命为4.5年，与普通工业冷却水和脱盐水冷却相比，高炉平均使用寿命提高了一倍，最终让平均使用寿命达9年～12年，且水冷系统作为一项关键因素可切实实现最终的节能设计。现如今，普遍应用的脱水冷却循环系统就是高炉软水闭路循环冷却系统，下面为具体的几个关键特点：

（1）良好的运行稳定性。现在使用的软水是化学软水加缓蚀剂，只要水质得到很好的控制，可使冷却设备的内表面长期不结垢，利用对冷却循环系统的改善，冷却水的可靠流速可明显提升，从而保证冷却设备拥有足够的冷却能力，为高炉冶炼稳定运行、长期应用提供保障。软水闭路循环系统相比于汽化冷却循环系统，其拥有更低的冷却水温，高炉炉墙能快速凝固渣皮，保证冷却设备运行正常，结合实际需要对循环水流量、水温进行适度调节，充分满足高炉冷却需要的同时，使其拥有显著的节能效果。

（2）降低给水需求。软水闭路冷却循环系统具有一定的封闭性的特性，在系统内物质自成循环体系中，在蒸发冷却系统中不会有水分蒸发损失，从理论上讲，只有工艺制造不足造成的水损失，比如管道连接薄弱造成的渗漏，一般来说，本系统用水量不会太大，对供水系统流量设计要求低，运行中，平均1小时补给水低于循环水的1%，比工业水开式循环冷却系统的5%低。

3 冶金业给排水节能设计的作用

想要实现冶金业的节能减排，最重要的部分就是设计工作，在冶金业中节能设计发挥着举足轻重的作用，冶金行业一方面重视开发新工艺，同时也很重视改造原有工艺，并通过这样的方式在提高节能水平、工艺水平和设计水平的同时实现能耗的降低，进而最终达到合理、科学的节能目标。

例如，在具体实践中，高炉本体循环冷却水、转炉氧枪冷却水、VD精炼炉、RH精炼炉等设施的冷却水均也应用的是软水闭路循环系统，不仅节约了大量电能资源，而且有效地减少了水能的损失。此类设计理念同节能理念非常符合，也能受到大多数冶金企业的欢迎。比如，2500m3的高炉炉体冷却水系统一小时需要的水量是5000m3，用户有0.6MPa的接点供水压力；若使用的是传统的开式循环水系统，那么供水水泵扬程则应达到75m，且补水量大概是10%，也就是有500m3/h的水耗量；若通过设置补水定压系统，使冷却水系统成为闭式压力循环，那么此时循环供水泵扬程仅需达到40m，通过对比，两个循环水系统水泵扬程之差约为35m；并且系统补水量也下降到1%(50m3/h)以下，水耗量降到十分之一。据此可知，闭式循环冷却系统的节能效果更突出，通过对比两种方式，则人们会更加青睐于节能设计，并且业界行业中的节能设计也深受人们广泛青睐。

4 给排水具体节能措施

（1）优化给排水工程设计。在设计给排水工程时，设计人员应充分发挥设计的作用，在保证设计质量的基础上，最大限度降低材料投入的成本，并且要合理、科学的设计管道连接位置以及接井和坡度间距等细部环节，这样可以降低材料成本。

（2）按水质应串级用水。按冶金运行各环节对水质的要求应用串级用水，对满足下级水质要求的废水直接进行应用，降低污水排放和处理成本的方法，不用处理上级用水即可直接应用是串级用水较为显著的特征。此种节能措施需建立在高水位水产生的杂质中没有影响低水位需水量的物质的基础上，如果上层水中有对下层水质有害的物质，不允许直接串联使用，经处理后才能循环使用，以避免缩短操作设备的使用寿命，埋下安全隐患。

（3）变频供水、供电。变频供水也作为一种给排水节能措施，是为连铸机生产运行而制定的。针对不同生产段、连铸机用水量，变频供水由变频器实现，可降低水的使用数量，达到节能的目的。并且，冷却塔风机等辅助设备也适合使用变频器，可通过有效应用变频器切实实现节能的目的。

（4）利用高炉冲渣水余热。高炉冶炼中炉渣温度高达1500℃，所以冷却渣冲洗水含大量热能，这些热能的回收利用可以作为给排水设计的一个重要节能方向。但会有很多杂质存在洗渣水中，无法直接利用。故此应实施换热处理，处理后，居民可用这部分热能取暖，也可用于发电，换热后的水可持续当做冲渣水，进而形成个较为完整的循环，有效实现高炉余热的充分利用。对于高炉渣，其余的热量趋势有两部分，首先，利用冲渣水进行蒸发。其次，利用水的蒸发带入大气。高炉换热处理后，会使余热始终保持在稳定情况下，并使冲渣水流出高炉温度适中不改变。

5 结语

总体而言，有效降低冶金行业能耗的关键途径之一是给排水的节能设计，在工程应用中，必须以循环利用和减排为准则，降低生产成本，提升企业社会与经济效益。设计人员一定要跟上时代发展步伐，为了有效地实现节能减排，需要综合考虑和统筹兼顾的做好相应的节能设计，以期最终能实现真正的节能减排。