王 强

（山钢莱芜分公司能源动力厂，山东莱芜 271104）

1 现状

莱钢循环水系统耗水占车间耗新水量86%，随着新水不断劣化循环水系统耗用新水量逐日增大，通过分析影响补水率的各种可控因素，建立节水模型，探索循环水系统节水的科学控制参数，减少系统的蒸发损失和排污损失，实现节水目的。

存在的主要问题有：

（1）循环水水质控制浓缩倍率偏低，目前水平在3.0左右，科学数据浓缩倍率控制在4.5～5.5水平比较节水。

（2）补充至循环水系统的工业水含盐量过高，系统排污量太大，需要对目前的工业水进行部分除盐处理后再补充到循环水系统，有利于系统排污量的降低。

（3）冷却塔设备蒸发和风吹损失量大。

2 解决方案

2.1 循环水参数优化实验探究

优化参数控制提升循环水浓缩倍率，减少系统排污。

(1)循环水碱度控制与浓缩倍率的关系分析

根据循环水参数，绘制循环水碱度与浓缩倍率关系的回归图。发现碱度越低，浓缩倍率越高。降低碱度可以提高浓缩倍率，减少系统排污量。运行方式降低轴流风机对循环水的蒸发作用等措施减少循环水系统的蒸发和风吹损失。

(2)循环水关键参数控制优化

化水车间所用新水硬度6～10 mmol/L，按照GB规定为保证凝汽器不结垢，需控制循环水硬度≤22 mmol/L，此标准下浓缩倍率只能控制到2～3.5，由M/E关系曲线可知；浓缩倍率1～5时，补水量和排污量随着浓缩倍率增加而迅速减少，5倍以上时，节水效果已不明显，因此将目前的浓缩倍率提高至4左右，可有效节约水资源。统计2015年4月份循环水“Ca2+硬+M碱度”控制在20 mmol/L～22 mmol/L，平均值20.61 mmol/L，水质波动范围大，标差1.06，理论分析可以精准控制范围，按照指标上限控制循环水“Ca2+硬+M 碱度”至 21.6 mmol/L。

2.2 循环水系统优质补水工艺改进

(1)一级反渗透产水作为优质水补充至循环水系统

因长期干旱工业水水质严重劣化，理论分析循环水系统需要补充的软水（弱阳产水）比例应该增加，软水补充已由30 t/h增加至80 t/h，弱阳水补充已由80 t/h增加至180 t/h但是水质劣化致使软水和弱阳水生产能力大幅下降，不能满足向循环水系统的足量补充，经科学分析，综合考虑现有的供用水工序，除盐水夏季需求能力低，生产除盐水的一级反渗透工艺因有前置过滤，且应对工业水浑浊具备絮凝加药工艺，可以把富足的反渗透产水增加三通管路引入循环水补水系统，控制20 t/h。反渗透产水硬度为0，碱度极低，显弱酸性，按照回收率75%计算为4倍浓缩，将其作为循环水补水可在保证水质前提下提高循环水浓缩倍率，实现节水目的。

(2)进一步优化循环水补水模型

综合考虑春夏秋冬不同环境温度、循环水供水压力需求变化、工业水水质变化以及循环水水质控制等因素，在试验的基础上，制定科学的软水弱阳产水和工业水合理配比关系，建立循环水补水参数运行模型，实现最优节水目标。蒸发作用等措施减少循环水系统的蒸发和风吹损失。

(3)降低冷却塔蒸发损失技术

①对冷却塔收水器进行节能升级改造。把原来S型升级为先进的M型，提升冷却塔蒸汽冷凝回水量。M型相比S型收水器，增加了蒸汽流与冷凝壁的接触面积，提升蒸汽回凝效率。收水效果提升5%～10%

②冷却塔挡风板的回凝水蒸气作用。考虑深秋和初春季节，环境气温高于0℃低于15℃时，在不影响循环水系统散热交换的前提下，为降低循环水蒸发量，车间试验延长挡风板使用时间，

③调整运行方式降低轴流风机水汽蒸发量。考虑春秋季昼夜温差大，可以根据循环水温度，对机力塔风机间断运行，循环水温度低于17℃时，可以停运机力塔风机，有效降低蒸发量。

④冬季循环水上塔量参数优化冬季避免过度冷却，减少循环水上塔量，原旁通阀门开度20%左右，温升15～20℃，满足循环水温度前提下，提升旁通阀开度至30%～40%，减少上塔量至20%，温升控制在10℃左右。

3 实施过程

3.1 循环水“Ca2+硬+M碱度”参数控制空间提升

碱度越高，钙镁离子越容易结垢。碱度越低，浓缩倍率可以控制的越高。因此降低碱度可以提高浓缩倍率，减少系统排污量。试验优化循环水“Ca2+硬+M碱度”控制标准，由原来的19～22 mmol/L调整为21.5～22.8 mmol/L，以腐蚀挂片试验保证冷却设备不结垢。2016年平均值21.8 mmol/L，较2015年平均值20.5 mmol/L提高了1.3 mmol/L。

用加硫酸控制循环水pH 7.6～8.3（工艺要求6.8～9.5）之间，M碱度由原来的6.0～6.5 mmol/L降到 2.2～3.5 mmol/L 。

3.2 循环水系统优质补水工艺改进

(1)提升弱阳产能，增大弱阳补水输送能力。

(2)反渗透产水补循环水工艺改进。

3.3 降低冷却塔蒸发损失技术研究

(1)高效节水M型收水器技术应用。

(2)冷却塔挡风板的回凝水蒸气作用。

(3)调整运行方式降低轴流风机水汽蒸发量

(4)减少冬季循环水上塔量。

4 创新点

4.1 循环水补水模型。探究优质水源作为循环水系统的辅助补水：循一级反渗透优质产水、软水产水、弱阳产水。型综合考虑春夏秋冬不同环境温度、循环水供水压力需求变化、工业水水质变化以及循环水水质控制等因素，在试验的基础上，制定出了科学的软水（弱阳产水或者反渗透产水）和工业水合理配比关系，实现最优节水目标。

4.2 循环水关键水质参数上限位窄幅度控制，合理使用阻垢剂的前提下，由原来的控制循环水总硬（钙硬+镁硬）≤22 mmol/L优化为国标的“钙硬+M碱度”≤22 mmol/L，再经加硫酸降低循环水碱度，把循环水“Ca2+硬+M碱度”平均值控制在20.5 mmol/L时，相比原来水质总硬（钙硬+镁硬）提升至26 mmol/L，有效提升循环水浓缩倍率，减少系统排污。4.3 科学地降低冷却塔蒸发损失。通过改进冷却塔M型节能收水器结构、充分利用挡风板对蒸汽的回凝作用、冬季减少循环水上塔量以及优化运行方式降低轴流风机对循环水的蒸发作用等措施减少循环水系统的蒸发和风吹损失。

5 效益

该技术在莱钢水处理工序中逐步推广应用，效果显著。循环水水质得到较好控制，且在工业水水质极端劣化的情况下取得较好的节水效果。保证循环水水质控制良好前提下，提升了循环水系统的抗水源水质劣化的风险能力，为莱钢生产适应水源水质劣化和节水技术创新提供了科学思路，在经济、环保、质量、安全生产等方面的取得良好管理绩效，实现了设备安全经济运行效益最大化，取得了较好的经济效益和环保效益。

循环水“Ca2+硬+M碱度”平均至控制在21.6 mmol/L,循环水 浓缩倍率平均值由2015年的3.00提升到2016年的4.39。循环水补水率实际完成113 t/万 t，比 2016 年 121 t/万 t降低 8 t/万 t。

效益计算：2017年，化水车间外供循环水总量为38680万t，循环水补水率实际完成113 t/万t。2015年循环水补水率全年121 t/万t，技术改进后节水 38680×（121-113）=309440 t，节水 30.944 万 t，实现效益154.7万元。