张桂莲

（天津铁厂有限公司，河北056404）

0 引言

钢铁企业是典型的耗能、耗水大户，为了满足日趋严格的节能降耗要求，达到降本增效的目的，各企业都在不断的改进设备和生产工艺、对标挖潜，降低企业的能耗和水耗。近年来，天津铁厂有限公司（下称天铁）持续对全厂动力系统进行节水、节能改造，取得了一些成效，但依然存在着改进空间。一是，动力厂9台在用锅炉的化学取样器均采用循环水冷却，循环水带走的热量不能被二次利用，同时循环水有可能进入取样管，造成化验结果误差大的风险；二是，高品质汽轮发电机组凝结水回收综合利用不合理，造成凝结水的低品位使用；三是化学反渗透装置产出浓水没有充分回收利用，造成水的浪费。

本文针对上述问题产生的原因进行了深入研究和探讨，通过生产实际考察和调研，对全厂动力系统水使用不合理和热量损失的问题提出了改进措施，并对改造后的运行情况进行了分析总结。

1 锅炉系统水使用不合理和热量损失问题分析

1.1 锅炉取样器冷却水使用不合理

一直以来，由于设计不合理，天铁动力厂9台锅炉化学取样器均采用循环水作为冷却水，与取样器盘管换热后的循环水回至循环水池，其携带的热量不能被利用，造成热量的损失[1]。另一方面使用循环水冷却有可能发生因取样管冷却管道泄漏，循环水窜入取样管，造成取样化验结果错误，无法判断锅炉给水及蒸汽是否合格，导致炉内化学加药误操作，对锅炉运行和设备构成隐患。同时用循环水冷却也极易造成管道结垢现象的发生。

1.2 9号汽轮发电机组凝结水利用不合理

天铁9号汽轮发电为纯凝汽式汽轮发电机组，是为充分回收利用炼钢系统3台45 t转炉、2台180 t转炉及热轧加热炉运行过程中汽化冷却产生的饱和蒸汽所建。其主要参数为：额定功率14 MW；进汽压力0.9 MPa（A）；进汽温度（～饱和176℃）；额定进汽量100 t/h。在炼钢系统产量不定或检修时，余热蒸汽量不足的情况下，为了发电机组稳定运行及发电量不出现大的波动，配套建有一台35 t/h的低压饱和蒸汽锅炉，用于补充9号汽轮发电机组蒸汽需要。

从投产到2020年9月，该发电机组凝结水全部经水泵送至循环水池，作为补充水使用，而35 t/h低压锅炉给水一直采用化学软化水。化学软化水与9号汽轮发电凝结水指标对比如表1所示。由表1可以看出，凝结水主要指标要好于软化水，仅是PH值略低，通过化学加药处理极易解决PH值的问题。因此9号汽轮发电凝结水一直被降低品位使用[2]，既造成水资源的损失，也造成了运行成本的浪费。

表1 化学软化水与9号汽轮发电凝结水指标对比

1.3 反渗透浓盐水未全部回收利用

化学水站有8套反渗透装置，全年平均5套运行、3套备用。每套反渗透装置运行每小时产纯净水（RO水）90 t，浓水（废水）27 t，即每小时5套装置共产浓水135t。每小时约20 t浓水用于冲洗多介质过滤器，剩余的115 t浓水直接输送到废水站集中处理排放，未回收利用。

因为已经过多介质过滤器、保安过滤器的处理，因此，反渗透浓水的水质状况只是硬度高、含盐量高，而浊度、色度、悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）等重要污染指标却都很低。目前，除了用于冲洗多介质过滤器，国内外大量企业将浓水已经进行多种利用[3]，因此，将浓水直接作为废水是对水资源的浪费。

2 技术改造措施

鉴于上述问题和生产现状，天铁动力厂从2020年9月开始对存在水和热量损失的系统进行技术改造。

2.1 化学取样器冷却水系统改造

将9台锅炉化学取样器冷却水由循环水改为除盐水，由锅炉除氧器除盐水来水管阀门前引出一条管道，接至锅炉化学取样器冷却水进水管，换热后的除盐水再回至锅炉除氧器。

2.2 9号发电机组凝结水回收利用改造

9号汽轮发电机组凝结水箱出口管路不再送至热轧循环水池，改引致热轧软水站。从凝结水箱出口引出一根管道，送至位于35 t/h锅炉除氧器[4]，在除氧器中加入磷酸三钠提高PH值至8左右，保证锅炉给水的品质，原有除氧器软化水给水管路作为应急备用。改造前后凝结水管路走向和锅炉除氧器给水示意图如图1、图2所示。

图1 改造前凝结水走向和锅炉除氧器给水示意图

图2 改造后凝结水走向和锅炉除氧器给水示意图

2.3 反渗透浓水回收利用

天铁动力厂目前有4台锅炉配有文丘里水磨除尘器，原以循环水为水源。而文丘里水磨除尘器对水质无特别要求，只要水中无明显悬浮物和大颗粒物以免堵塞喷嘴即可，因此将反渗透浓水引至4台锅炉文丘里水磨除尘器给水总管，可以替代部分循环水。

但是锅炉检修停炉或去往文丘里水磨除尘器浓水管路检修时，浓水则需停止供应。为避免浓水外排，将浓水箱加装一管路至炼铁冲渣循环水，作冲渣用水，冲渣用水通常要求不高，悬浮物不高于400 mg/L，粒径不大于0.1 mm，而浓水完全符合要求。

3 改造取得的效果

3.1 取样器冷却水改造效果

化学取样器改为除盐水冷却后，既可以规避因管道泄漏造成取样化验结果误差大的风险，以及管道结垢现象的发生，又可以回收利用热能，提高除氧器给水温度，同时可以节约循环水的供应。动力厂共9台在用锅炉，每台锅炉每年平均运行300天，每台锅炉化学取样器每小时消耗约10 t冷却水。

改造后，每年可节约循环水消耗量：9台×[10 t/h×24 h/d×300 d]/台=64.8×104t；循环水补水价格按0.3元/t计，年节可约成本：648 000 t×0.3元/t=19.44万元。

除盐水进口温度25℃（焓值h=105.38 kJ/kg），出口温度35℃（焓值h=147.17 kJ/kg），除盐水年可回 收 利 用 热 量：64.8×104t×103kg/t×（147.17-105.38）kJ/kg=2 707 992×104kJ，标 煤 热 量 按29307.6kJ/kg计，年回收标煤量：2 707 992×104kJ÷29 307.6 kJ/kg=92.399×104 kg。标煤单价按500元/t计，年可节约成本：923.99 t×500元/t=46.20万元。

两项合计可节约成本：19.44万元+46.20万元=65.64万元。

3.2 9号汽轮发电机组凝结水回收效果

天铁9号汽轮发电机组和35 t/h低压锅炉供暖季停运，每年运行时间约240天，9号汽轮发电机组每小时平均负荷10 MWh，消耗约85吨蒸汽，产生凝结水约85吨，其中回收至35 t/h锅炉除氧器约35吨，其余约50吨回收至热轧软水站。

凝结水管路改造后，35 t/h低压锅炉除氧器给水全部为凝结水，并且可以根据9号汽机发电负荷及软水箱水位调节送出水量，实现汽机凝结水全部合理回收利用，避免汽机凝结水的低品位使用。

改造后，每年35 t/h低压锅炉可节约化学软水量：35 t/h×24 h/d×240 d=201 600 t，化学软水与工业新水差价按3.5元/t计，年可节约成本201 600 t×3.5元/t=70.56万元。其余约50吨凝结水回收送至热轧软水站，年可回收水量：50 t/h×24 h/d×240 d=288 000 t，年可获益288 000 t×3.5元/t=100.8万元。凝结水全部回收利用，年可创效70.56万元+100.8万元=171.36万元。

3.3 反渗透浓水回收利用效果

天铁5套反渗透装置运行，小时产浓水135 t，除20 t用于冲洗多介质过滤器外，其余115 t不再外排，全部回收利用，主供锅炉文丘里水磨除尘器，其次供给炼铁冲渣用。因浓水PH值在7～8之间，呈弱碱性，而锅炉烟气含有酸性气体成分，浓水作为文丘里水磨除尘器水源，可以起到一定的中和作用。

115 t浓水用于文丘里水磨除尘器和炼铁冲渣用水，可替代了部分工业新水作为循环水的补水，年可节约新水补水量：115 t/h×24 h/d×365 d=1 007 400 t。工业新水按0.3元/t计，年可节约成本：1 007 400 t×0.3元/t=30.22万元。

综上所述，三项改造年可获益：65.64万元+171.36万元+30.22万元=267.22万元。而三项改造人工、材料、设备使用费等共投入约18万元，平均到今后每年生产当中，与节能、降本增效取得成效相比微乎其微，几乎可以不计。

4 结语

近年来天铁持续对全公司动力系统实施了节水、节能改造，通过对标挖潜、改进设备和生产工艺，取得了一些成效，但动力系统依然存在着挖潜空间。本文针对天铁动力系统的薄弱环节和节能潜力进行了深入研究和探讨，对水和能源回收利用不合理的地方提出了改进措施。

通过生产运行情况来看，此次节水、节能改造是成功的，各项经济技术指标达到预期目标，在节水、节能的同时还消除了锅炉安全运行隐患，取得了良好经济效益和社会效益。同时这些改进措施的实施促进了天铁循环经济和可持续发展战略，为企业的绿色发展提供了有益的借鉴。