浅谈冶金行业给排水设计中的节能措施

左建英

（中钢石家庄工程设计研究院有限公司，河北 石家庄 050000）

时至今日，我国社会经济跨越式发展，这在一定程度上促进了各行业发展与进步，其中也涵盖了冶金业。然而，纵观具体实况，冶金工业通常会消耗很多水资源，所以，在实施给排水工程时，要加强对其节水功能的改善，保证水资源的合理利用，这不仅可以直接影响企业用水，还有助于经济效益的提高。

1 冶金行业给排水节能设计的作用

在冶金行业中应用排水节能技术，不仅可提高水的可利用性，也能解决浪费资源的问题，随着我国工业生产的蓬勃发展，水资源供需形势不容乐观，节水技术正朝着集中化方向发展。通过强化冶金行业给排水系统的节能技术，减轻用水负担，并能呼吁企业节约用水，除了将节能技术应用在给排水中以外，应用节能减排技术还有助于对水资源不可再生问题进行解决。

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重要作用，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、设计水平的同时实现能耗的降低，最终达到合理、科学的节能目标。

如，实践中，软水闭路循环系统被应用在了高炉本体循环冷却水、RH精炼炉、VD精炼炉、转炉氧枪等设施冷却水中，既节省了大量电能资源，也降低了水能损失。这样的设计理念符合节能理念，并深受很多冶金企业欢迎。如，2500m3高炉炉体冷却水系统每小时需水量为5000m3，用户的接点供水压为0.6MPa。如果应用的为传统开式循环水系统，那么供水水泵扬程有75m，且有约10%的补水量，即有500m3/h的水耗量；若通过设置补水定压系统让冷却水系统成为闭式压力循环，这时循环供水泵的有40m的扬程即可，经比对，两循环水系统水泵扬程的差大概是35m；且系统补水量也降至1%(50m3/h)以下，水耗量降至十分之一。可以证明，闭式循环冷却系统有更好的效果，经二者比对，人们更喜欢节能设计，且业界中也比较喜爱节能设计。

2 冶金行业给排水工程设计的现实意义

相比于其他行业，冶金行业有很大的不同性存在，它跨越了原材料和开采等诸多方面，其存在一定的特殊性，为此，冶金行业的给排水工程与一般工程相比，，冶金行业给排水工程的设计更注重污水的排放，为冶金工作的顺利开展提供充分的保障。目前，在我国一些冶金行业的发展中，给排水工程的设计依旧有一些缺陷存在，从而使所排放的污水会污染到周围水源和环境，最终严重的威胁到生态环境，为此，在给排水工程的实际设计中，冶金行业不仅要满足保护水资源和环境的需要，还应满足冶金行业的需要，新的发展时期，冶金业需要跟上时代发展脚步，与时俱进的将给排水节能设计工作做好，唯有如此方可保证企业可持续发展，对给排水进行合理设计，更好的提高企业经济效益，节约企业成本，降低耗水量，减少污水处理为环境带来的影响，最大程度满足冶金行业的用水需求。

（1）强化调整供水量调整。目前，世界各国越来越重视资源开发和环境保护。与此同时，他们也开始在水资源保护方面投入更多的精力。工业生产将极大地影响水资源的保护，冶金工业发展过程中，若能够强化给排水系统中的节能功能，可以更好的调节供水量，以满足有关水资源保护法规的要求。在此环境下，对冶金企业经营管理也有了更高的标准及要求，为此，应完善给排水系统，已实现循环水利用率的有效提升。

（2）节约成本。冶金行业与其他工业领域相比，存在一定的特殊性，所以，在给排水系统运行上，也会有一定的差别性存在，有关人员不但要重视节水功能，也需要关注废水的处理，以此更好的保证高效开展冶金工作。现如今，我国许多冶金企业在给排水工程和废水排放处理方面有很多问题存在，进而导致出现了严重的水资源浪费及污染等问题，从而也不益于生态环境的整体建设。所以，在冶金行业在设计给排水工程系统时，需要对节水功能和废水处理系统进行优化，这不但能够满足冶金行业需求，也可强化对水资源的保护力度，最大程度的降低水资源浪费为生态环境带来的不利影响，并能节约生产成本，实现经济效益有效提升。

3 冶金给排水设计的应用现状

（1）除盐水冷却循环系统。现如今，我国社会经济日新月异飞速发展，想要更好满足社会生产发展需要，提升生产效率降低能耗，则对冶金业冶炼强度及产品质量有了更高的标准和要求，今天，除盐水冷却循环系统为我国冶金业常用的一个系统，下图1为具体流程图。

图1 除盐水冷却循环系统

通过图1我们可知，此系统中，没有有效应用回水，导致水能被浪费，生产中尽管这样的浪费不大，然而，却也会对系统的性能形成影响。此外，就换热设备而言，相比于板式换热器，蒸发冷却设备价格高昂，所以，考虑生产成本也是一个关键方面。为将生产成本进行降低，近期在选择除盐水冷却循环系统换热设备时，将目光主要放在板式换热器上，大部分冶金企业均使用了这样降低成本消耗的方式。但是，因板式换热器系统会有较大的耗电量，所以，系统实际运行中很容易产生浪费电能的问题，这一矛盾的出现给节能设计带来了另一个难题。此外，中国北方的高炉冲渣水在冬季没有进入冷却塔，使得冲渣水产生余热浪费，增加煤炭消耗，使环境污染更严重。如何有效应用冲渣水，达到节省余热，降低燃煤用量，最终缓解环境污染问题，在节能设计方面需要充分考虑的问题。

（2）高炉和转炉除尘供水系统。此系统的供水方式主要是并联，导致冷却水用水量持续上涨，同时也会提高和其有关的建设费用及购置设备的费用，最终导致设备运用费用也不断增加。因冷却水量的增加，相关成本不断增加，这违背了冶金行业给排水设计中的节能理念，如今因成本的不断上升，这已成为企业迫切需要解决的另个关键问题。

4 现阶段冶金企业给排水系统存在的问题

（1）用水量大。现阶段，虽然我国很多的冶金企业已经引进了循环供水系统，但仍然会存在用水量大以及用水点少等特点。与此同时，一泵一机的供水方式很多时候并不能满足企业实际的运行需求，而这样较为简单的给水系统也会给节水工作的开展带来限制。值得注意的是，当前冶金企业的用水具备一定复杂性，同时对于安全用水也提出了更高的要求，而这样不完善的给排水设备则会提升发生故障的概率。

（2）设计人员水平有待提升。通常，给排水设计人员的专业水平会直接影响到节水效果，鉴于如今的强开，部分给排水工程设计人员的专业技能水平存在严重的不足，不但未有效掌握冶金工业及设的性能，也并未把理论知识有效应用在冶金工业给排水工程设计实践中去，鉴于此，会让节水工作开展压力巨大，既无法获得有效的节水成效，同时也胡使故障的发生率提升。

5 冶金行业给排水节能措施

（1）优化冷却循环系统。软水密闭循环系统和早期应用的开式循环水系统相比，自身优势很多，既有良好的实践效果，也有很高的节能水平。正是由于这个原因，早期的系统由于其相对较高的能耗而被人们完全抛弃。因此，如果能够满足企业的基本条件，自然会选择最新的封闭循环系统。换热器方面，如果气象条件能够满足预期，则应尽可能使用蒸发冷却器，从而大大提高节能水平，为后续产品优化提供各种帮助。在换热的早期阶段，通常采用板式换热器，主要依靠介质的显热来完成处理。

具体传递中，通常会流失很多热能，所以整体上效率不高，且蒸发冷却器在传热过程中，主要是通过将水膜粘贴在水管外部来消化潜热。因潜热比显热高，为此，此设备整体的应用效果要优于传统的设备，正是通过这种比较，我们可以给人们一种直观的感觉，促使人们合理地把握其优势。

（2）依水质需要串级用水。所谓串级用水具体是结合冶炼作业不同的环节对水质的不同要求，直接应用与下级水质相符的废水，这为降低废水排放与处理成本的一类用水方式，其最大的特点是不用处理就能直接应用上级用水。这种节能措施必须基于这样一个事实，即在上级水位产生的杂质中不存在影响较低水位需水量的物质，并且在上级水位中存在的对下级水位有害的物质，不可直接串级用水，且需要经过处理后方可循环应用，以免缩短作业设备的应用期限，避免生产隐患积累。

（3）设置变频器。现如今，变频调速给谁系统为应用最多的节能设备，主要是通过变频器与微机来对水泵进行控制的，并结合冶金企业用水具体参数，控制供水速度，其将水泵特性曲线中的多余功能经变频器调频节约下来，也就是将水泵可供的多余流量计多余扬程的功节约下来，变频调速存在一定的变频范围，需要根据水泵效率曲线让水泵在高效区长时间运行。

基于连铸机自身生产断面的差别性，则会有不一样的事迹需求水资源总量。如果连铸机的水量变化太大，这时要应用变频器，对节能工作进行完成。在设计相关设施时，一般冷却水平均与规定预期相符，鉴于此种状况，工作人员便可基于原塔风机，再额外设置一个变频器，通过这样的方式整个系统便可根据外部条件，将运行功率降低，最终切实实现节能减排效果。

（4）设置冷却回水旁通管。冷却设施设计时需要参照湿球温度，在其他季节，可设置旁通管，以此将冷却塔水流量降低，无需冷却回水，以此降低对风机数量的需求，尤其是在冬季，有着更良好的节能效果。在无压回水系统中，可设置旁通管，结合实际状况，使回水全部或部分向冷水池直接流入，也可降低对水泵数量的需求，进而实现节能目的，减少了水泵数量，自然有关费用成本也会降低，此种方式与节能设计理念完全符合。

（5）水泵的选择。具体设计中，要确保水泵处在高效段内工作，然而，在实践中，很难根据计算的泵条件选择合适的，在此类状况下，经常使用大于工作条件的水泵，导致水泵不能在高效段工作，或在生产中通过打开阀门消耗多余的扬程，从而增加能耗。所以，为了减少此类状况发生率，可以向水泵制造商提供水泵的工作点，水泵制造商可以通过切削叶轮或模型的改变来达到节能的目的。

实际设计中，一般要确保水泵长期在高效率的运行情况下，但是，部分企业在选择水泵时，通常会出现与预期情况不符的状况出现。一旦有问题出现，那么实际所选的水泵均会超过工况，最终导致扬程消耗量增大。这就说明了，随着能耗的增加，自然会使正常的节能减排受到影响，所以，企业在选择水泵时，需要根据如今具体需求，与厂家开展积极的交流及沟通，以保证所选的水泵参数可以同此次系统完全匹配，并确保它可长期处于高效运行的状态，从而降低能耗，详情见下图2。

图2 水泵内部结构图

（6）利用高炉冲渣水余热。在高炉冶炼中，通常炉渣的温度有1500℃，所以，冷却渣冲洗中有大量热能存在，这些热能的回收利用可以作为给排水设计的一个关键节能方向。但在洗渣水中会有许多杂质存在，所以不可直接应用。所以，要进行换热处理，处理以后，居民可将这部分热能用作取暖，也可用来发电，换热后的水能够持续作为冲渣水，从而形成比较完整的循环，进而实现对高炉余热的充分利用。对于高炉渣，其余的热趋势有两部分，其一，利用冲渣水蒸发。其二，通过水的蒸发带人到大气中。高炉换热处理有，会让余热一直保持在稳定状况下，并让冲渣水流出高炉温度合适不变。

（7）优化给排水管道设计。冶金企业日常运行中，想要完善给排水设计，关键是搞好给排水管道设计，且也对有关人员有了更高的标准及要求。为了降低水资源的消耗，应确保冶金行业的工业业务可以有更多的水点和更少的出水量。所以，在对冶金工业给排水工程进行设计时，最好选择管径大的给排水水管，并且最大程度降低压力损失。此外，在配置管道时，也需要重点关注供水顺序，然后做好相应的调节工作，进而能够最大程度确保管道中有相同的水流经距离。

此类模式下，既要充分保证回水管道压力一直处在平衡状态，也能提高供水量调节的合理性和灵活性，有效规避断水现象，对整个冶金工程给排水系统的运行产生不利影响，据此可知，冶金行业给水排水优化设计的实施，可以在保证运行效果的基础上，更好地达到节水节能的目的，最终切实保证了水资源的高效利用。

（8）严格执行给排水节水规定。事实上，在冶金企业的运营中，经常对给排水系统的节水提出一定的要求和规定，有关人员在实施时也需要保证其彻底性及完善性。为确保系统能发挥良好的节水效果，相关部门应不断加强监督，定期检测节水效果。如果发现问题，则要及时上报，以免水资源浪费的问题而影响到冶金企业的正常运行。

此外，尽量应用优质的节水管材，禁止应用冷镀锌钢管，并且若条件允许则尽量少应用热镀锌钢管，并提高对新型管材的应用推广力度。现如今，在实践过程中，铝塑复合管、聚丁烯管、聚氯乙烯管的应用效果均十分良好，也可以为提高节水效果奠定基础。我们需要重视的是，部分新兴材质的应用会提升成本，但是，它的使用寿命可以大大延长，应用范围更广。

与此同时，冶金企业在设计给排水系统时，也需要对市场影响因素加以考虑，有关设计者要对市场行情进行掌握，以降低工程造价。此外，设计者需要打破传统设计思想限制，把重点放在节水功能应用上，冶金企业给排水系统各相关部门也应建立有效的联络机制，不断讨论节水设计措施的实施，这既能增强相关措施的实用性，而且也可实现冶金企业节水水平的提高。

6 结语

总而言之，对于给排水设计的节能措施，这为有效降低冶金行业能耗、制定有效节能措施的主要手段，不但可以降低冶金企业的生产成本，也能更好的提升企业的社会经济效益。其节能工作具有复杂性、系统性及长期性特征，为此，设计人员需要与时俱进跟上时代发展步伐，深入探索和分析具体的生产过程，并且在开展节能设计时，需要综合进行考虑，实现统筹兼顾，最终可顺利的实现冶金企业的技能减排目标。