节水技术在钢铁工业中的应用

       1.节水技术在钢铁工业中的应用 

      1.1.钢铁工业用水基本情况 

      目前，我国钢铁工业吨钢综合能耗比世界先进水平高15%~20%，资源有效利用率比世界先进水平低20%~40%。 

      据统计，2005年我国钢产量达到34936万t，同比增长24.6%，其中消耗新水35亿m³。 

如此高的产量，钢铁工业必须由“大量生产、大量消费、大量废弃”的传统经济模式，向“资源-产品-废弃物-再生资源”的反馈式循环转轨。 

      其中“吨钢耗水”是钢铁企业能源消耗的重要指标，它是指每生产1t钢所消耗的原水水量。 

      我国水资源只有世界平均水平的1/4，在水资源十分匮乏的基本国情面前，如何最大限度地合理使用有限的水资源，是钢铁企业节能降耗工作的重要组成部分，是企业降低成本、提高产品市场竞争力的重要途径，更是企业必须承担的促进全社会资源永续利用和环境持续改善的重要责任。 

      为了达到节约工业新水取水量，降低吨钢耗水之目的，必须应用先进的节水技术和水处理技术，最大化、最合理地将处理后的废水回收利用。 

      下面简要介绍钢铁行业吨钢耗新水状况、主要节水技术及其在企业生产中的应用。 

      1.2.2005年我国钢铁企业吨钢耗新水状况 

      总体看，由于我国水资源分布的不均衡，各企业对吨钢耗新水指标的关注程度相差较大，造成吨钢耗新水指标的较大差异。 

      经过“九、五”和“十、五”，期间的不懈努力，我国很多钢铁企业的吨钢耗新水指标已经达到世界先进水平，有几家更是破4进3，其中莱钢达到了令人惊讶的3.52t/t。 

      但是，这些节水先进企业只占我国钢铁企业的一小部分，因此，整个行业的节水工作任重而道远。 

      钢铁行业主要节水技术钢铁行业生产全流程几乎都离不开水，从选矿、烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢各工艺都需要消耗大量水资源。 

      因此，必须全流程地统筹部署节水工作，这就要求在生产工艺中尽可能地选用先进的技术和装备，节约水资源。 

同时，重点做好污水处理和分级别回用，最大限度地利用水资源。 钢铁行业主要节水技术有： 

      (1) 节水工艺技术和装备主要有：高炉干法除尘技术、干熄焦技术、转炉干法除尘技术、高炉渣粒化技术、钢渣滚筒法液态处理技术和钢渣风淬技术等。 

      (2) 废水处理技术主要有：焦化废水处理与回用技术、轧钢(含油、泥)废水处理与回用技术和膜法水处理技术等。 

      (3) 冷却过程节水技术高效空冷技术、加热炉汽化冷却技术、节水喷雾型冷却塔等。 

      1.3.节水技术在钢铁企业中的应用
     1.3.1.高炉煤气全干法除尘技术 

      高炉煤气全干法除尘技术包括布袋除尘技术和电除尘技术。 高炉煤气全干法除尘工艺技术除尘效率高、节电、节水且煤气温度降低值小，出口煤气的含尘量可以稳定低控制在10~50mg/m³甚至更低。 

      其中长袋低压脉冲式除尘器节能且运行成本低廉。 

      在日本，住友小仓、川崎千叶等企业的1200~1500m³高炉在20世纪80年代后期分别采用了布袋除尘工艺技术，获得了较好效果。 

      国内电除尘技术水平与世界先进水平尚有差距，实际使用效率比设计效率衰减快。 

      由于全干法除尘技术省却了湿法除尘的洗涤塔和沉降池等投资，占地少，节省征地费用，总投资为湿法工艺投资的70%，且建设速度快。 

      全干法除尘工艺在除尘过程中不需要使用水洗和冷却，只是在灰的输送过程中加湿时使用极少量的水，节水效果显著。 

      目前，在我国的宝钢、莱钢、济钢等企业都已经开发应用了全干法布袋除尘技术。 

      2002年莱钢开始采用全干法布袋除尘技术，并在煤气调温这一关键技术环节上取得重大突破，实现系统设备全部国产化。 

 

      现在莱钢3座高炉均采用了该工艺技术，对莱钢吨钢耗新水达到国际先进水平的3.52t/t贡献显著。 

      以莱钢的使用效果推算，在1000万t规模高炉上采用全干法除尘技术，预计可实现年经济效益1.2亿元。 

      1.3.2.干法转炉煤气回收工艺技术 

      干法转炉烟气处理、煤气回收及压块技术(简称为“Lt”)，是由德国鲁奇公司和蒂森钢厂联合开发的。 

      烟气经冷却烟道后，烟气温度就由1450℃左右降至380~1000℃之间，烟气随后进入净化系统。 

      烟气净化系统由蒸发冷却器和圆筒型电除尘器组成，烟气通过蒸发冷却使其温度继续降至180~200℃，同时通过调质处理，使烟尘的比电阻降低并收集部分粉尘。 

      经过初步处理的烟气再进入圆筒型电除尘器进行进一步的净化，使其含尘浓度降至10mg/m³以下，以获得较佳的除尘效果。 

      由电除尘器和蒸发冷却器收集的粉尘经输送机送到压块站，在回转窑中将粉尘加热到500~600℃，然后用压块机将粉尘压制成块。 

      该技术的功能：回收转炉冶炼过程产生的煤气，并对烟气进行净化，将含尘浓度由150~200mg/m³降至10mg/m³，因此可大幅度地降低转炉炼钢工序能耗；系统阻损小，煤气发热值高；该系统全部采用干法处理，节约水资源，有利于保护环境。 

      在我国现有的220多座15t以上的转炉中，有150多座回收了转炉煤气，其中只有宝钢2×250t转炉和莱钢银山型钢3×120t转炉使用了转炉干法除尘系统。 

      宝钢是我国最早引进并采用“Lt”技术的钢铁企业，宝钢二炼钢两台250t转炉的煤气净化系统是我国唯一全套引进的德国“Lt”电除尘技术。 

      在生产实践中，宝钢发现，电除尘效果还不稳定。 

宝钢的生产实践证明，该项技术能够解决和取代以往其它除尘方式中所存在的系列问题，是目前全球一流的除尘技术，研究并推广拥有自主知识产权的适合国情的转炉干式除尘技术显得尤为重要。 

      目前，宝钢正在进行“Lt”技术的国产化研究，其研究的主要内容为：气化冷却系统、蒸发冷却器、系统控制、粉尘处理、煤气回收、电除尘器及其高压供电装置。 

      继宝钢之后，莱钢3×120t转炉煤气净化和回收系统引进了德国鲁奇与蒂森两公司合作开发的干法除尘技术(Lt)，莱钢3×120t转炉烟气干法除尘系统已于2004年7月运行投产，目前运行效果良好，除尘效果也较稳定。 

干法除尘的外排粉尘含量6.6mg/m³，而湿法除尘的外排粉尘含量100mg/m³。 

      1.3.3.钢铁企业废水处理回用技术 

      钢铁企业的工业废水和生活污水经过净化处理后，再作为补充水各个生产工序的水循环系统，这样既可以大幅度提高水之重复利用率，减少取水量和废水排放量，又可以减轻各单位水处理设施压力，保证正常供水。 

      由于钢铁企业废水种类多，分布广且分散，即使各个废水生产部位都配备了水处理设施，由于各种原因，其设备完好率、处理率也不高。 

      各部位水处理设施的溢流以及事故排放较多。 

      造成钢铁企业总外排水量较高，且部分企业水质很差的污水仍在循环，而外排水水质并不是太差的不合理现象。 

因此，必须通过对外排水进行综合治理并有效回用，才能较好地解决这些问题。 

      宝钢根据工序对水质要求不同，实行工业水、过滤水、软水和纯水四个供水系统，这四个系统的主要用途是作为循环系统的补充水。 

      以铁厂为例，高炉炉体间接冷却水循环系统、炉底喷淋冷却水循环系统，高炉煤气洗涤水循环系统的“排污”水，依次串接使用，作为补充水。 

      而高炉煤气洗涤循环系统“排污”水，作为高炉冲渣水循环系统的补充水。 

      水冲渣循环系统，则密闭不“排污”。 

      这种多系统串接排污，最终实现无排水，这是宝钢实现98%以上用水循环率的有力措施，值得借鉴。 

 

      1.3.4.膜法水处理技术 

      膜法水处理技术是一种强化了的自然水净化过程，经过微滤、超滤、纳滤和反渗透等技术可以去处细菌、悬浮物、鞭毛虫、酵母、蛋白质、病毒、杀虫剂、颜料、胶体和盐。 

      可以处理轧钢废水、炼油废水、电厂循环水和市政污水等。 膜法水处理技术的最大优势在于对杂质的去处率高，处理后的水质不仅以达标排放为目的，且可以实现废水回用；彻底消除或大幅降低化学药剂的使用，避免二次污染；系统自动化程度和可靠性高，占地面积小；与其它水处理技术相比处理费用相当。 

      2002年12月，太原钢铁公司在50万t不锈钢技改工程中成功应用了膜法水处理技术，实现了炼钢废水回用，每天 节约净水50000m³，相当于太钢用水量的1/2，使水的循环利用率高于75%。 

      该工程是一个典型的冶炼轧钢废水回用工程，在中国冶金行业具有示范作用。 

      1.3.5.集雨工程 

      目前，在世界六大洲都有收集雨水解决农业生产和生活用水的例子。 

      包括发达国家的日本、澳大利亚、美国、德国等和发展中国家的泰国、印度、墨西哥等国家。 

      在解决城市缺水问题上，日本开展规模最大，把雨水主要用于冲洗厕所、浇灌草坪，也用于消防和发生灾害时应急用水，日本甚至开始向中东地区国家出口雨水。 

      德国建立了一套完整的雨水资源实用技术、行业标准和管理技术。 

      面对日益短缺的水资源，我国也应采取相应的措施，充分利用水资源。 

      钢铁企业开展集雨工程的潜力很大，因为一个大型的钢铁联合企业厂区的面积往往可达10~20km³甚至更多。 

      即使不搞集雨工程，所建的雨排水工程同样也要花费巨大的财力物力人力，有的企业还兴建了排水管网、围厂河和雨水提升泵站等设施，以便当外河河水位高时，采用水泵强排。 

      其实只要将厂区的雨水收集和利用，就可以化害为利、一举两得。 所收集的雨水，经过蓄调和简单处理，就可以达到杂用水的水质标准，可直接用于钢铁企业原料场的洒水、绿化及道路洒水、水景补充水、车间地坪洒水、汽车清洗、厕所冲洗以及对水质无严格要求的用户。 

      这样不仅可以企业水资源短缺的矛盾，而且由于雨水的利用，减少了企业的雨排水工程。 

      在宝钢的节水措施中，正拟将全厂的工业废水和雨水改造为2个系统。 

      以容量巨大的围厂河作为调蓄水池，集雨5000~10000m³/ｄ，作为企业的杂用水。 

      在我国缺水地区的钢铁企业，该项工程更具有重要意义。 

 

      结语目前，我国钢铁企业吨钢耗水量和外排废水量依然巨大，与水资源短缺的矛盾将日趋加剧。 

      因此，钢铁企业的节水任务十分艰巨，各企业应该根据自己的实际情况，有效地采用先进的钢铁工业节水集成技术，运用经济杠杆激发企业各部门节水的积极性，使节水设施发挥最大经济效益和社会效益，使全钢铁行业的新水消耗水平逐年下降，实现我国钢铁行业的可持续发展。