摘要：钢铁企业为国家的工业发展提供了强有力的支持，在我国的经济发展中占有十分重要的地位。但是钢铁企业污染严重、废水、废气排放问题随着时代的发展逐渐被人们所诟病，炼铁是钢铁企业主要的生产职能，在这一复杂的生产过程中，会排放出大量的废水，给环境带来很大的负担。在本文中，根据钢铁企业生产过程中的废水来源对炼铁厂的给排水系统做出研究，并提出了切实有效的给排水系统运行方案，同时阐述了迁钢高炉冲渣水系统改造成果。
关键词：钢铁企业；炼铁厂；给排水系统
1、前言
在钢铁生产的过程中，由于生产过程的复杂性决定了钢铁企业会存在大量的污染物质排放，随着企业环保意识的不断深化，企业在钢铁生产中越发重视生态环保技术的应用，将工业废水对环境的影响降低到最小。在这期间，需要对炼铁厂的给排水系统进行科学的规划设计，加强钢铁厂废水的处理力度和处理效率，促进钢铁企业的可持续发展。
2、炼铁给排水系统分析
炼铁厂在熔炼的过程中用水量很大，大概每生产一吨的生铁至少需要用水120m³。给水的主要目的是冷却热风炉和高温炉，并用于鼓风机站和高炉煤气的洗涤，我国的给排水系统一般采用的是循环给水系统。若在生产期间出现断水的现象，既会导致停产，又会造成生产作业失去控制，甚至导致安全事故的发生和机械的损坏。所以，在钢铁厂炼铁期间的一定要保证连续供水操作，采取相关安全措施保证供水的顺利进行。[1]
3、炼铁厂给排水系统的设计原则
3.1 工艺原则
给排水系统的效率直接决定着炼铁厂的生产效率，对钢铁厂总体结构性能的发挥具有重要意义。当前，我国炼铁厂正在进行逐步地改造工作，改变传统的生产模式，建立环境保护型发展策略，实现钢铁厂给排水系统的功能升级。随着科学技术的不断进步，国内炼钢厂的工艺水平也不断发展提高，给排水系统越发稳定多元，通过不同的组合工艺来共同搭建给排水系统，满足生产过程中的水资源需求。[2]
3.2 降污原则
对原有的炼钢厂进行改造，要考虑到炼铁厂供水系统的稳定性，并通过通气技术、抽升技术、排水技术以及清通技术对炼铁厂的功能进行改善。与炼铁厂相配套的污水处理厂是减少环境保护的重要设施，污水处理厂的建设时要保证设施功能的正常发挥，建立严格的监督管理指标。在污水处理厂建造方案确定之后，相关的专业人员应当对污水处理系统的功能、结构以及设备等进行全面地考察，保证每一个环节都与图纸相匹配，并预测污水处理系统的工作力度和功能特点。
3.3 净化原则
炼铁厂改造工作离不开政府部门的支持，做好污水处理系统需要政府的共同监督。在给排水系统的建立过程中相关部门应该做好监督工作，并根据施工情况和生产情况及时调整原来的给排水方案，促进水资源的循环利用，提高污水处理效率。相关监督人员应当定期对污水厂的建设进度进行考察，并根据合同的内容监督污水厂的施工，保证污水处理厂的工程质量。[3]
4、炼铁厂给排水系统分析
4.1高炉软水密闭循环冷却系统
当前，绝大多数的炼铁厂通过更新原有设备和生产工艺、闭路水循环系统、再生水回用、串接给排水系统等方法来减少生产过程中污染物的排放，但是这些改进方法只作用于炼钢厂的部分环节，作用不大，花费了大量的人力物力的同时也难以取得良好的效果。高炉软水密闭循环冷却系统具有消耗水少的突出优点，对设备的冷却效果极好，而且可以满足大型高温炉对水资源的需求，能够达到节能减排的环保效果。[4]
4.1.1 高炉软水密闭循环冷却系统的优势
4.1.2 系统的封闭性
由于高炉软水密闭循环冷却系统的整个系统是全封闭的，所以空气中的有害气体、灰尘、微生物、泥砂等被隔绝开来，难以进入到系统中，所以整个系统可以杜绝由于污垢产生而导致的堵塞等问题，且系统不需要进一步安装相关的除垢设备，精简了整个系统，降低了设备成本。
4.1.3 系统中的水不浓缩、不蒸发和不结垢
在炼铁厂生产的过程中，为了保证传热的高效率提高冷却的可靠性，因此循环水用的是高纯度的软化水，同时由于系统是全封闭的，可以防止系统中的水结垢。系统欠热度运行时，系统中的水不会蒸发，使得导热比较均匀管道不易发生变形，在水循环期间需要补水量很小，提高了水资源的利用率。[5]
4.1.4 系统不需要定缩定压
无定压的系统可以减少压缩空气定压带入的大量氧气和有害气体而产生的腐蚀，保证管道装置的正常运行，提高设备的使用寿命。
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4.1.5 系统的冷却装置简单
系统的二次冷却系统可以选择闭式冷却塔系统和空气冷却器系统，也可以通过水-水或者水-汽热交换器等采用热能再利用的装置进行冷却。
4.1.6 系统运行节能
高炉软水密闭循环冷却系统的一个明显优势在于系统运行过程中耗能少，与传统的开路系统不同，闭路循环系统的水泵入口压力由膨胀罐内的压力决定，而水泵的扬程由管路阻力损耗来确定，来保证冷却水的静压头能被充分利用，从而能够有效的减少生产过程中的用电量。[6]
4.1.7 高炉软水密闭循环冷却系统的影响因素
4.1.7.1水质影响
给排水系统在水循环的过程中，由于工业用水中含有大量的化学离子会导致换热器中容易出现水垢层，影响装置导热系数。所以，在冷却水的选择过程中，需要根据生产的实际情况，合理处理冷却水，保证冷却水的水质，并进行严格的水质检测，防止水质问题造成的生产损失。
4.1.7.2 水质稳定性影响
常规的水质检测并不能体现出水的质量，因此还需要对水质的稳定性进行分析，根据水质特点来进行设备的防腐操作。软水在循环期间会随着温度的变化导致水中含氧量的升高，构成电解池，加快电化学腐蚀速率。因此，需要向软水中加入一定剂量的缓蚀剂，改善软水的水质，抑制金属的电化学腐蚀。
4.1.7.3 系统中循环水泵工作可靠性的影响
在循环系统工作中，水泵是否可靠对于整个给排水系统的稳定性起到了决定性的作用，对水泵工作的可靠性进行评估需要建立在整个循环系统的工作之上。只有选择合理的水泵和控制系统，才能够保证水泵的安全可靠运行。就目前来说，先进的变频调速技术在工业领域中的应用，既能够解决生产过程中消耗的电能，而且可以保证整个系统安全可靠地运行。
4.2高炉冲渣水系统
在高炉矿渣中氧化钙（CaO）、二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）占重量的90%以上，易板结固化。高炉冲渣水对环境有一定的污染性，大量排放会造成土壤板结，同时会影响地下浅层水水质。迁钢高炉冲渣水池并无配套的排水系统，近几年，每次高炉冲渣系统检修都是用临时排污泵将冲渣水排入厂区雨排水管道，经雨排水管道系统流至厂区的污水处理厂。
4.2.1迁钢高炉冲渣水排水的缺点
冲渣水的高炉矿渣含量高，经雨排水管道自流过程中，产生沉积，堵塞雨排水管道，2014年迁钢3#高炉附近约150m的主雨排水管道因高炉矿渣淤积被堵塞，造成排水不畅，因淤积的高炉矿渣板结，且板结后的矿渣强度和韧性都很大，疏通耗时长，满足不了厂区排水要求，迁钢公司重新对该雨排水管道进行了重修工作。
4.2.2迁钢高炉冲渣水排水解决方案
经过详细调查，迁钢3座高炉冲渣水系统的存水量分别为1260m³、1980m³、1968m³，而迁钢有2座已废弃的4000m³存水量的平流沉淀池可供存水。高炉冲渣水系统水泵是每小时101-203m³，扬程是35m，能够满足排水需求，将排水管道接至该水泵出水管阀门前，同时设置一个旁通回流管，既保证高效的排水，又能确保水泵的正常工作。在4000m³的平流沉淀池设置2台水泵，待检修结束后，将存水送回高炉冲渣水池，减少污染且提高水复用率。该方案得到了迁钢炼铁厂的认可，并于2015年将该系统建成并取得了成效。
5、结束语
本文通过对钢铁厂给排水系统进行分析，指出了给排水系统设计的主要原则，并针对新型环保型高炉软水密闭循环冷却系统展开分析，且阐述了迁钢高炉冲渣水系统改造成果，希望能够促进给排水系统工作的进一步完善，以减少炼铁厂生产过程中的水资源消耗和污染物排放，促进钢铁企业的可持续发展。
参考文献：
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[2]陈坤，邵丽娜.钢铁企业水资源管理控制系统设计与应用[J].给水排水，2012，S1：312-314.
[3]聂雪涛，袁熙志，罗冬梅，张永红，赵希锦，于会文.我国钢铁行业用水情况及节水途径[J].四川环境，2013，01：72-77.
[4]董龙果，栾吉益，安 铭，辛虹霓，胡小龙.济钢 3 号高炉软水闭路循环系统的水质处理[J].炼铁，2014（05）.
[5]黄静.柳钢 8 号高炉密闭软水循环冷却系统腐蚀的处理[J].湖南有色金属，2015（04）.
[6]王森，何永智，张冰如，李风亭.3200m3 高炉净循环水系统水质稳定处理[J].工业安全与环保，2015（07）.
[7]包向军、时朝昆、马刚平等.高炉冲渣水余热回收利用技术[J].首钢科技，2012（5）：10—12.
论文作者:吴立新
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/1
标签：高炉论文; 系统论文; 炼铁厂论文; 给排水论文; 软水论文; 过程中论文; 水质论文; 《基层建设》2017年第20期论文;