1.節(jié)水技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用
1.1.鋼鐵工業(yè)用水基本情況
目前，我國鋼鐵工業(yè)噸鋼綜合能耗比世界先進(jìn)水平高15%~20%，資源有效利用率比世界先進(jìn)水平低20%~40%。
據(jù)統(tǒng)計，2005年我國鋼產(chǎn)量達(dá)到34936萬t，同比增長24.6%，其中消耗新水35億m³。
如此高的產(chǎn)量，鋼鐵工業(yè)必須由“大量生產(chǎn)、大量消費、大量廢棄”的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模式，向“資源-產(chǎn)品-廢棄物-再生資源”的反饋式循環(huán)轉(zhuǎn)軌。
其中“噸鋼耗水”是鋼鐵企業(yè)能源消耗的重要指標(biāo)，它是指每生產(chǎn)1t鋼所消耗的原水水量。
我國水資源只有世界平均水平的1/4，在水資源十分匱乏的基本國情面前，如何最大限度地合理使用有限的水資源，是鋼鐵企業(yè)節(jié)能降耗工作的重要組成部分，是企業(yè)降低成本、提高產(chǎn)品市場競爭力的重要途徑，更是企業(yè)必須承擔(dān)的促進(jìn)全社會資源永續(xù)利用和環(huán)境持續(xù)改善的重要責(zé)任。
為了達(dá)到節(jié)約工業(yè)新水取水量，降低噸鋼耗水之目的，必須應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)和水處理技術(shù)，最大化、最合理地將處理后的廢水回收利用。
下面簡要介紹鋼鐵行業(yè)噸鋼耗新水狀況、主要節(jié)水技術(shù)及其在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。
1.2.2005年我國鋼鐵企業(yè)噸鋼耗新水狀況
總體看，由于我國水資源分布的不均衡，各企業(yè)對噸鋼耗新水指標(biāo)的關(guān)注程度相差較大，造成噸鋼耗新水指標(biāo)的較大差異。
經(jīng)過“九、五”和“十、五”，期間的不懈努力，我國很多鋼鐵企業(yè)的噸鋼耗新水指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，有幾家更是破4進(jìn)3，其中萊鋼達(dá)到了令人驚訝的3.52t/t。
但是，這些節(jié)水先進(jìn)企業(yè)只占我國鋼鐵企業(yè)的一小部分，因此，整個行業(yè)的節(jié)水工作任重而道遠(yuǎn)。
鋼鐵行業(yè)主要節(jié)水技術(shù)鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)全流程幾乎都離不開水，從選礦、燒結(jié)、焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼各工藝都需要消耗大量水資源。
因此，必須全流程地統(tǒng)籌部署節(jié)水工作，這就要求在生產(chǎn)工藝中盡可能地選用先進(jìn)的技術(shù)和裝備，節(jié)約水資源。
同時，重點做好污水處理和分級別回用，最大限度地利用水資源。 鋼鐵行業(yè)主要節(jié)水技術(shù)有：
(1) 節(jié)水工藝技術(shù)和裝備主要有：高爐干法除塵技術(shù)、干熄焦技術(shù)、轉(zhuǎn)爐干法除塵技術(shù)、高爐渣?；夹g(shù)、鋼渣滾筒法液態(tài)處理技術(shù)和鋼渣風(fēng)淬技術(shù)等。
(2) 廢水處理技術(shù)主要有：焦化廢水處理與回用技術(shù)、軋鋼(含油、泥)廢水處理與回用技術(shù)和膜法水處理技術(shù)等。
(3) 冷卻過程節(jié)水技術(shù)高效空冷技術(shù)、加熱爐汽化冷卻技術(shù)、節(jié)水噴霧型冷卻塔等。
1.3.節(jié)水技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中的應(yīng)用
1.3.1.高爐煤氣全干法除塵技術(shù)
1.3.1.高爐煤氣全干法除塵技術(shù)
高爐煤氣全干法除塵技術(shù)包括布袋除塵技術(shù)和電除塵技術(shù)。 高爐煤氣全干法除塵工藝技術(shù)除塵效率高、節(jié)電、節(jié)水且煤氣溫度降低值小，出口煤氣的含塵量可以穩(wěn)定低控制在10~50mg/m³甚至更低。
其中長袋低壓脈沖式除塵器節(jié)能且運(yùn)行成本低廉。
在日本，住友小倉、川崎千葉等企業(yè)的1200~1500m³高爐在20世紀(jì)80年代后期分別采用了布袋除塵工藝技術(shù)，獲得了較好效果。
國內(nèi)電除塵技術(shù)水平與世界先進(jìn)水平尚有差距，實際使用效率比設(shè)計效率衰減快。
由于全干法除塵技術(shù)省卻了濕法除塵的洗滌塔和沉降池等投資，占地少，節(jié)省征地費用，總投資為濕法工藝投資的70%，且建設(shè)速度快。
全干法除塵工藝在除塵過程中不需要使用水洗和冷卻，只是在灰的輸送過程中加濕時使用極少量的水，節(jié)水效果顯著。
目前，在我國的寶鋼、萊鋼、濟(jì)鋼等企業(yè)都已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用了全干法布袋除塵技術(shù)。
2002年萊鋼開始采用全干法布袋除塵技術(shù)，并在煤氣調(diào)溫這一關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)上取得重大突破，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備全部國產(chǎn)化。
現(xiàn)在萊鋼3座高爐均采用了該工藝技術(shù)，對萊鋼噸鋼耗新水達(dá)到國際先進(jìn)水平的3.52t/t貢獻(xiàn)顯著。
以萊鋼的使用效果推算，在1000萬t規(guī)模高爐上采用全干法除塵技術(shù)，預(yù)計可實現(xiàn)年經(jīng)濟(jì)效益1.2億元。
1.3.2.干法轉(zhuǎn)爐煤氣回收工藝技術(shù)
干法轉(zhuǎn)爐煙氣處理、煤氣回收及壓塊技術(shù)(簡稱為“Lt”)，是由德國魯奇公司和蒂森鋼廠聯(lián)合開發(fā)的。
煙氣經(jīng)冷卻煙道后，煙氣溫度就由1450℃左右降至380~1000℃之間，煙氣隨后進(jìn)入凈化系統(tǒng)。
煙氣凈化系統(tǒng)由蒸發(fā)冷卻器和圓筒型電除塵器組成，煙氣通過蒸發(fā)冷卻使其溫度繼續(xù)降至180~200℃，同時通過調(diào)質(zhì)處理，使煙塵的比電阻降低并收集部分粉塵。
經(jīng)過初步處理的煙氣再進(jìn)入圓筒型電除塵器進(jìn)行進(jìn)一步的凈化，使其含塵濃度降至10mg/m³以下，以獲得較佳的除塵效果。
由電除塵器和蒸發(fā)冷卻器收集的粉塵經(jīng)輸送機(jī)送到壓塊站，在回轉(zhuǎn)窯中將粉塵加熱到500~600℃，然后用壓塊機(jī)將粉塵壓制成塊。
該技術(shù)的功能：回收轉(zhuǎn)爐冶煉過程產(chǎn)生的煤氣，并對煙氣進(jìn)行凈化，將含塵濃度由150~200mg/m³降至10mg/m³，因此可大幅度地降低轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能耗；系統(tǒng)阻損小，煤氣發(fā)熱值高；該系統(tǒng)全部采用干法處理，節(jié)約水資源，有利于保護(hù)環(huán)境。
在我國現(xiàn)有的220多座15t以上的轉(zhuǎn)爐中，有150多座回收了轉(zhuǎn)爐煤氣，其中只有寶鋼2×250t轉(zhuǎn)爐和萊鋼銀山型鋼3×120t轉(zhuǎn)爐使用了轉(zhuǎn)爐干法除塵系統(tǒng)。
寶鋼是我國最早引進(jìn)并采用“Lt”技術(shù)的鋼鐵企業(yè)，寶鋼二煉鋼兩臺250t轉(zhuǎn)爐的煤氣凈化系統(tǒng)是我國唯一全套引進(jìn)的德國“Lt”電除塵技術(shù)。
在生產(chǎn)實踐中，寶鋼發(fā)現(xiàn)，電除塵效果還不穩(wěn)定。
寶鋼的生產(chǎn)實踐證明，該項技術(shù)能夠解決和取代以往其它除塵方式中所存在的系列問題，是目前全球一流的除塵技術(shù)，研究并推廣擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的適合國情的轉(zhuǎn)爐干式除塵技術(shù)顯得尤為重要。
目前，寶鋼正在進(jìn)行“Lt”技術(shù)的國產(chǎn)化研究，其研究的主要內(nèi)容為：氣化冷卻系統(tǒng)、蒸發(fā)冷卻器、系統(tǒng)控制、粉塵處理、煤氣回收、電除塵器及其高壓供電裝置。
繼寶鋼之后，萊鋼3×120t轉(zhuǎn)爐煤氣凈化和回收系統(tǒng)引進(jìn)了德國魯奇與蒂森兩公司合作開發(fā)的干法除塵技術(shù)(Lt)，萊鋼3×120t轉(zhuǎn)爐煙氣干法除塵系統(tǒng)已于2004年7月運(yùn)行投產(chǎn)，目前運(yùn)行效果良好，除塵效果也較穩(wěn)定。
干法除塵的外排粉塵含量6.6mg/m³，而濕法除塵的外排粉塵含量100mg/m³。
1.3.3.鋼鐵企業(yè)廢水處理回用技術(shù)
鋼鐵企業(yè)的工業(yè)廢水和生活污水經(jīng)過凈化處理后，再作為補(bǔ)充水各個生產(chǎn)工序的水循環(huán)系統(tǒng)，這樣既可以大幅度提高水之重復(fù)利用率，減少取水量和廢水排放量，又可以減輕各單位水處理設(shè)施壓力，保證正常供水。
由于鋼鐵企業(yè)廢水種類多，分布廣且分散，即使各個廢水生產(chǎn)部位都配備了水處理設(shè)施，由于各種原因，其設(shè)備完好率、處理率也不高。
各部位水處理設(shè)施的溢流以及事故排放較多。
造成鋼鐵企業(yè)總外排水量較高，且部分企業(yè)水質(zhì)很差的污水仍在循環(huán)，而外排水水質(zhì)并不是太差的不合理現(xiàn)象。
因此，必須通過對外排水進(jìn)行綜合治理并有效回用，才能較好地解決這些問題。
寶鋼根據(jù)工序?qū)λ|(zhì)要求不同，實行工業(yè)水、過濾水、軟水和純水四個供水系統(tǒng)，這四個系統(tǒng)的主要用途是作為循環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)充水。
以鐵廠為例，高爐爐體間接冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、爐底噴淋冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，高爐煤氣洗滌水循環(huán)系統(tǒng)的“排污”水，依次串接使用，作為補(bǔ)充水。
而高爐煤氣洗滌循環(huán)系統(tǒng)“排污”水，作為高爐沖渣水循環(huán)系統(tǒng)的補(bǔ)充水。
水沖渣循環(huán)系統(tǒng)，則密閉不“排污”。
這種多系統(tǒng)串接排污，最終實現(xiàn)無排水，這是寶鋼實現(xiàn)98%以上用水循環(huán)率的有力措施，值得借鑒。
1.3.4.膜法水處理技術(shù)
膜法水處理技術(shù)是一種強(qiáng)化了的自然水凈化過程，經(jīng)過微濾、超濾、納濾和反滲透等技術(shù)可以去處細(xì)菌、懸浮物、鞭毛蟲、酵母、蛋白質(zhì)、病毒、殺蟲劑、顏料、膠體和鹽。
可以處理軋鋼廢水、煉油廢水、電廠循環(huán)水和市政污水等。 膜法水處理技術(shù)的最大優(yōu)勢在于對雜質(zhì)的去處率高，處理后的水質(zhì)不僅以達(dá)標(biāo)排放為目的，且可以實現(xiàn)廢水回用；徹底消除或大幅降低化學(xué)藥劑的使用，避免二次污染；系統(tǒng)自動化程度和可靠性高，占地面積??；與其它水處理技術(shù)相比處理費用相當(dāng)。
2002年12月，太原鋼鐵公司在50萬t不銹鋼技改工程中成功應(yīng)用了膜法水處理技術(shù)，實現(xiàn)了煉鋼廢水回用，每天 節(jié)約凈水50000m³，相當(dāng)于太鋼用水量的1/2，使水的循環(huán)利用率高于75%。
該工程是一個典型的冶煉軋鋼廢水回用工程，在中國冶金行業(yè)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決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水的例子。
包括發(fā)達(dá)國家的日本、澳大利亞、美國、德國等和發(fā)展中國家的泰國、印度、墨西哥等國家。
在解決城市缺水問題上，日本開展規(guī)模最大，把雨水主要用于沖洗廁所、澆灌草坪，也用于消防和發(fā)生災(zāi)害時應(yīng)急用水，日本甚至開始向中東地區(qū)國家出口雨水。
德國建立了一套完整的雨水資源實用技術(shù)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和管理技術(shù)。
面對日益短缺的水資源，我國也應(yīng)采取相應(yīng)的措施，充分利用水資源。
鋼鐵企業(yè)開展集雨工程的潛力很大，因為一個大型的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)廠區(qū)的面積往往可達(dá)10~20km³甚至更多。
即使不搞集雨工程，所建的雨排水工程同樣也要花費巨大的財力物力人力，有的企業(yè)還興建了排水管網(wǎng)、圍廠河和雨水提升泵站等設(shè)施，以便當(dāng)外河河水位高時，采用水泵強(qiáng)排。
其實只要將廠區(qū)的雨水收集和利用，就可以化害為利、一舉兩得。 所收集的雨水，經(jīng)過蓄調(diào)和簡單處理，就可以達(dá)到雜用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可直接用于鋼鐵企業(yè)原料場的灑水、綠化及道路灑水、水景補(bǔ)充水、車間地坪灑水、汽車清洗、廁所沖洗以及對水質(zhì)無嚴(yán)格要求的用戶。
這樣不僅可以企業(yè)水資源短缺的矛盾，而且由于雨水的利用，減少了企業(yè)的雨排水工程。
在寶鋼的節(jié)水措施中，正擬將全廠的工業(yè)廢水和雨水改造為2個系統(tǒng)。
以容量巨大的圍廠河作為調(diào)蓄水池，集雨5000~10000m³/ｄ，作為企業(yè)的雜用水。
在我國缺水地區(qū)的鋼鐵企業(yè)，該項工程更具有重要意義。
結(jié)語目前，我國鋼鐵企業(yè)噸鋼耗水量和外排廢水量依然巨大，與水資源短缺的矛盾將日趨加劇。
因此，鋼鐵企業(yè)的節(jié)水任務(wù)十分艱巨，各企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自己的實際情況，有效地采用先進(jìn)的鋼鐵工業(yè)節(jié)水集成技術(shù)，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)杠桿激發(fā)企業(yè)各部門節(jié)水的積極性，使節(jié)水設(shè)施發(fā)揮最大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，使全鋼鐵行業(yè)的新水消耗水平逐年下降，實現(xiàn)我國鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
