节水技术在钢铁工业中的应用

2019-03-11 19:03:00
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 m?。 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/m?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 1200~1500m?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/m?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/m?降至 10mg/m?,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/m?,而湿法除尘的外排粉尘含 量 100mg/m?。 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 50000m?, 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 10~20km?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 5000~10000m?/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。
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