张社海，李洪春、刘玉平

（河钢大河能源环境科技有限公司）

摘要： 钢铁生产过程中，循环水系统的运行状态直接影响着生产效率和成本。本文基于循环水系统的闭路循环水、间接冷却水、直接冷却水，分析了影响成本的要素包括电力、软水、净化水、低压氮气、低压空气和药剂费用等。通过对这些要素的消耗量和成本进行分析，提出了成本控制标准化操作要点的构建和应用方法，以及如何通过逐步优化操作要点来提高成本控制效果。最终旨在实现循环水系统成本的降低、生产效率和品质的提高，为钢铁生产的可持续发展提供保障。

关键词：钢铁循环水，成本分析，控制要点，优化 

0   引言

钢铁产业是国民经济的重要支柱产业，水系统作为钢铁行业最为重要的能源介质之一，是实施极致能效的重要领域，耗电量占到整个水处理系统能耗的70-95%，在钢厂总耗电量中占20%左右的比例，挖掘节能潜力对于水系统节能降碳和降本增效具有重大意义。循环水系统在钢铁生产过程中扮演着至关重要的角色。循环水系统包括闭路循环水系统、间接冷却水系统、直接冷却水系统和污泥系统，这些系统的运行状况直接关系到钢铁生产过程的效率和质量。因此，如何有效地控制循环水系统的成本，提高运行效率，成为钢铁企业迫切需要解决的问题。下面以某炼钢厂炼钢水站为例：

1  工艺介绍

1.1 闭路循环水系统

   密闭循环水系统主要用水户为连铸结晶器、氧枪、LF/RH炉冷却水。其回水仅温度升高，水质未受污染，回水利用余压送至空冷器/板式换热器冷却后回至水泵进口，再分别由泵组加压供各用户循环使用。密闭循环水系统补水为一级除盐水。稳压装置使用的介质包括氮气和压缩空气。

为了防止设备及管道内壁结垢、防腐、藻类滋生，在间冷水处理系统中均需投加水质稳定药剂，以保证循环水水质，节约新水用量，减少排污量。

1.2  间接冷却水系统

间接冷却水系统主要供转炉本体、除尘及空调等用水，其回水温度升高，利用余压上塔冷却，冷却后再分别由泵组加压供各用户循环使用，水质仅在冷却塔冷却循环水时受到轻度污染。为了保证净环水系统的水质，设有旁滤系统。净环水系统补充水由净化水和一级除盐水勾兑而成，均由厂区管网供给。

为了防止设备及管道内壁结垢、防腐、藻类滋生，在间冷水处理系统中均需投加水质稳定药剂，以保证循环水水质，节约新水用量，减少排污量。

1.3  炼钢直接冷却水系统

炼钢浊环水系统主要供转炉 LT 、RH 炉浊用水。LT浊环和RH 浊环回水含有少量粉尘，经车间内水泵加压送至高效澄清器进行沉淀澄清处理，澄清水自流至 RH 浊环热水井，经水泵加压上塔冷却后，再由循环水泵加压供各用户循环使用。净环水系统补充水由净化水和一级除盐水勾兑而成，均由厂区管网供给。

为了确保水质净化，防止设备及管道内壁结垢、腐蚀、藻类滋生，在直接冷却水处理系统中均需投加水质稳定药剂，以保证循环水水质，节约新水用量，减少排污量。

1.4  连铸浊环水系统

连铸浊环水系统主要供连铸二次喷淋冷却用水、冲铁皮水、设备直接冷却用水。连铸浊环回水不仅水温升高还含有氧化铁皮和少量的油类，经冲铁皮沟进入旋流沉淀池初步沉淀后，其中部分水用泵加压送往车间氧化铁皮沟冲铁皮，其余部分水用泵加压送往化学除油器，经沉淀、除油后，澄清水回到循环水泵房连铸浊环热水井，然后用泵加压送至冷却塔冷却后，回到循环水泵房连铸浊环吸水井，再用泵送至车间循环使用。连铸浊环水系统补充水由净化水和一级除盐水勾兑而成，均由厂区管网供给。

为了确保水质净化，防止设备及管道内壁结垢、腐蚀、藻类滋生，在直接冷却水处理系统中均需投加水质稳定药剂，以保证循环水水质，节约新水用量，减少排污量。

2  影响水系统的成本要素

循环水系统的成本要素主要包括电力、软水、净化水、低压氮气、低压空气和药剂费用等。这些要素的消耗量和成本将直接影响到循环水系统的运行成本。下面对这些要素进行具体分析：

2.1 电力消耗

循环水系统中的水泵、冷却器等设备都需要消耗大量电力，电力成本占据了循环水系统成本的重要部分,占据动能成本的60%以上。

2.2  软水、净化水消耗

循环水系统中补充水为净化水和一级除盐水，其中软水补水成本占据总成本的20%左右，净化水补水成本占整个循环水成本的12%左右。

2.3  药剂费用

循环水系统中，需要投加药剂稳定水质，药剂占整个成本的5%左右。

2.4  低压氮气和低压空气消耗

在循环水系统的某些设备中需要使用氮气和空气，这些气体的消耗也会增加系统的运行成本，占比在2%以下。

3  对影响成本的各个要素的分析

3.1  电力消耗分析

（1）通过运行节能泵和普通泵对比来看，运营节能泵比运营普通泵节能在20%-40%之间，正产生产过程中一定优先使用节能泵，节能泵损坏时一定第一时间修复。发现水泵等设备流量、压力变低，偏离工况运行及时检修。

（2）用户用水水温要求一般要求38℃，经过摸索高于36℃再开启风机，水温会超过38℃，影响用户生产。水温高于35℃才可以开启冷却塔风机，根据温度控制开启数量，低于33℃务必停开风机。氧枪冷却水、精炼炉冷却水使用的蒸发空冷器（闭式冷却塔），经过摸索，使用管道泵喷淋降温效果要好于使用风机降温（管道泵和风机功率均为15kw）,规定需要降温时优先开启管道泵降温，水温满足不了情况下再开启风机降温。

（3）转炉中压泵组流量460m³/h、压力0.78Mpa，压力略高，通过与用户沟通，通过控制阀门，流量降至280m³/h、压力降至0.72Mpa，电流降低了22A。转炉低压泵组冬季也存在压力略高情况，目前控制了一些阀门，目前水量逐步增大，明年冬季摸索停一台水泵方案。

（4）目前尖峰电价1.06元，峰段电价0.91，平段电价0.61元，谷段电价0.31元，价格差距较大，所有陶瓷膜过滤器反洗，净环旁滤反洗安排到谷段，净环水质目前浊度在5NTU以下，水质完全能够达标，目前已经把旁滤安排在谷段开启，峰段和平段停用，目前冷媒水量有10%富余量，下一步准备进行改造，使用冷媒水富余量作为旁滤的进水，从而替代旁滤泵，达到减开一组水泵效果。

（5）由于峰谷电价差距较大，循环水水池容积是很大的，有很大的调节空间，水池水位在保证安全情况下补水安排到谷段补水，高效澄清器排污也安排到谷段排污；

 根据以上的分析，形成电力要素控制的标准操作要点。

3.2  影响净化水、软水能源消耗升高因素包括

（1）当水处理系统发生溢流时，自清洗过滤器、多介质过滤器、高效澄清器排污阀存在漏水情况时，这直接增加了水资源的消耗。为了确保这些水处理设备正常运行，防止漏水和跑冒滴漏，定期检查和维护是关键。这包括检查所有连接部件、密封件、阀门和滤芯，确保它们都处于良好状态。

（2）夏季有时冷却风机把水温降不下来，被迫靠大量补水，置换方式降温，邯钢存在、舞钢也存在。这个主要得靠夏季之前把冷却塔 、空冷器提前检修，板式换热器进行清洗。

（3）为了确保水质合格，存在使用优质水源（南水北调水、脱盐水）过量补水，造成水质远好于水质控制标准浪费，制定了水质控制标准指标的上下限。

（4）炼钢泵站存在连铸设备水漏水情况，造成设备水浓缩倍数不够。目前采取措施：通过查找漏水点，对设备漏水进行治理，泵站采用串级使用方式对漏水进行使用，连铸设备水漏水进入连铸二冷水使用，富裕连铸二冷水串至炼钢浊环使用，降低补水量，提高浓缩倍数。

（5）查看稳压装置补水液位和排水液位是否存在制定不合理，及时修改液位程序，杜绝无效排水，造成浪费。

3.3药剂费用分析

要结合生产实际情况，药剂投加到合适浓度后，就可以达到预期效果，药剂过度都加只会增加成本，确定循环水系统中药剂浓度上限至关重要。同时，确保停产停水系统，及时停止加药，杜绝药剂浪费。

3.4低压氮气和低压空气消耗分析

稳压罐是进气和排期程序参数设置是否合理，不合适的参数设置，会造成氮气浪费的；气动阀门是否存在漏气，会影响压缩空气的使用量；定期检查是否存在跑冒滴漏情况，跑冒滴漏只会增加成。

4  构建成本控制标准化操作模型

为了有效控制循环水系统的成本，建立成本控制标准化操作要点，形成成本分析模型。模型包括各个成本要素的详细控制方法和标准操作流程等各项操作要点。通过严格运行成本控制模型，可以有效地降低系统的运行成本，提高生产效率和品质。

4.1循环水水温控制要点

4.2炼钢泵站补水关键控制点

  4.3 炼钢泵站运行关键控制点

  4.4炼钢泵站药剂投加关键控制点

5  操作手册的应用与优化

通过对操作手册的执行情况进行验证和分析，可以发现实际运行中存在的问题，并及时进行调整和优化。根据实际情况，逐步完善操作手册，提高成本控制效果。通过不断地优化和改进，可以使得循环水系统的成本得到更好地控制和管理，为钢铁生产的顺利进行提供保障。

6  结论与展望

通过对钢铁循环水标准化成本分析控制模型的构建和应用，可以有效地降低成本、提高效率，实现可持续发展。希望这些方法和思路对水处理行业的发展和钢铁生产的提升有所帮助。在未来的工作中，可以进一步完善成本控制模型，提高成本控制的精准度和效率，为钢铁产业的可持续发展做出更大的贡献。 

参考文献：

[1]  王明华，白杰. 钢铁企业循环水系统能耗成本分析[J]. 环境工程技术学报，2017，7(1): 123-130.

[2]   刘鹏，张磊. 钢铁企业循环水

[3]   肖志敏， 工业循环水系统节能分析［J］. 节能环保，2015，9：284-285.

[4]  杨杰 ， 钢铁企业循环水系统运行管理［J］. 科技资讯，2012,15:79-80