• 看鋼鐵扎堆的唐山如何利用海水淡化和廢水處理節省淡水資源?

    2019年07月29日

    “世界鋼鐵看中國,中國鋼鐵看河北,河北鋼鐵看唐山。”唐山周邊有約43個鋼鐵聯合體,可以說是個“鋼鐵扎堆”的地方。鋼鐵建起來的唐山也患有空氣質量差的重工業城市“通病”。在嚴峻的形勢下,部分鋼鐵企業選擇了勇敢轉型,在能源綜合利用、余熱廢水再利用、能源管控等方面闊斧改革,一改傳統“傻大黑粗”的形象,成為走在綠色清潔工業的“領頭羊”。記者近日走進唐山部分鋼鐵企業,一探究竟。

    河鋼集團唐鋼公司廠區

    華北地區最大的城市中水和工業廢水處理中心——河鋼唐鋼水處理中心

    海水淡化和廢水處理節省淡水資源

    華北地區人均水資源占有量是全國的1.5%左右,是世界平均的1/27,水資源嚴重緊缺。而鋼鐵企業作為水資源消耗的大戶,盡管噸鋼用水量已經從過去的5噸左右降低到3噸左右,但是,如何在高效節約用水上“做文章”,依然是鋼鐵行業能源資源綜合利用的一個重要話題。

    2007年開始,首鋼從北京搬遷至唐山曹妃甸,首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司(簡稱:首鋼京唐公司)成為我國第一個建在海邊的鋼鐵聯合企業。公司能源與環境部副部長汪國川回憶說,“過去在北京煉鋼主要水源是永定河以及地下水。搬到曹妃甸后,這一片都是填海形成,沒有地下水。唯一的水源就是離這里100公里外的唐山市陡河水庫,除了輸送距離遠,一旦出現斷流,對鋼廠生產都會帶來極大影響。所以,如何利用臨海的優勢解決用水的問題,是首鋼人從搬遷過來就開始的實踐。2009年海水淡化項目正式投產,現在利用海水淡化技術,日產水能力達5萬噸,可以滿足廠區生產一多半的用水需求。”

    在廠區海水淡化實驗樓,陳放著一座海水淡化模型,汪國川介紹說,海水淡化由4套采用低溫多效蒸餾工藝的主體蒸發器組成,項目建設分為兩步,一期一步2套裝置,全部引進法國技術,一期二步2套裝置,由首鋼自主設計并現場加工制造。主體蒸發器在國內屬于首次使用平行六面體形狀,節省了檢修單元的空間,便于更換換熱管束。同時,多種運行方式相結合,實現了鋼鐵廠余熱蒸汽使用量的動態調節,將熱能轉化為水儲存,煤氣、蒸汽零放散的目標。

    設備技術落地是解決用水的第一步,運行過程中,項目技術負責人吳剛也逐漸發現了一些問題,比如溶垢。“就跟家里燒水壺用久了會有垢一樣,如果控制得不好,設備每年將有10%的衰減。現在我們1~3年進行一次清洗,設備產水效率就可以保持在高水平。”

    汪國川補充說,淡化的海水用于鋼廠生產,而海水淡化產生的濃鹽水則供給附近的化工企業用于制堿或曬鹽,有效實現了區域循環、增值利用,示范效應非常明顯。

    走進河鋼集團唐鋼公司(簡稱:河鋼唐鋼)水處理中心,兩個巨大的蓄水池中的中水、工業廢水經旁邊一道道水池處理后,最后一道水已經較為清澈。水處理中心主任梁宏書介紹,河鋼唐鋼已關停全部深井水,工業用水全部來自城市中水與企業自身的工業廢水,采用超濾和反滲透等廢水深度處理技術建設大型城市中水與工業廢水處理設施,實現了城市中水與工業廢水深度處理及綜合利用。

    據了解,中水又叫再生水,是指生活污水或工業廢水等經適當處理后,達到一定水質指標,可以在非飲用領域替代自來水、地表水的水源,被稱為“城市第二水源”。城市工業生產耗水量巨大,然而很多情況下工業用水不必達到飲用水標準,這時處理后的廢水就派上了大用場。“華北地下水超采造成了漏斗區,因此水資源要格外注意保護。煉鋼本身是耗水大戶,全部采用廢水再利用對城市和企業都是好事情。”梁宏書具體介紹說,投資3.26億元建設的華北地區最大的城市中水與工業廢水處理項目。每天能夠處理城市中水和工業廢水各7.2萬立方米;從污水處理廠購買城市中水比直接購買凈水成本要低,投資建設水處理設備,經濟賬還是算得過來的。“希望政府對工業企業使用中水進行適量補貼,以鼓勵企業使用中水、節省水資源的積極性。”

    余廢利用成節能減排“主力軍”

    河鋼唐鋼能源環保部副部長袁學軍介紹說,為了進一步密切與城市和諧共生,河鋼唐鋼主要生產工序能耗指標不同程度地實現了優化,焦化、燒結、煉鐵、轉爐冶煉等工序能耗全部達到行業先進水平。二次能源進一步實現高效合理回收利用,企業總體余熱余能自發電比例達到60%以上。

    “過去人們覺得沒用的東西現在都是寶。別看芝麻粒大的東西,集起來是非常可觀的量,節能從來不能小視。”袁學軍介紹,河鋼唐鋼不斷進行先進節能技術的完善,例如加熱爐節能改造、高爐沖渣水余熱利用、退火爐尾部煙氣余熱利用、燒結大煙道余熱利用、高爐熱風爐自動燃燒節能改造、太陽能、光伏發電等新能源利用等。淘汰落后低效發電機組,建立高效率、大容量發電機組,進一步提高余熱余能利用水平。

    袁學軍舉例說,廠里的金屬油桶用完壓扁后進行煉鋼,一年也有幾百噸的產出。高爐沖渣水的溫度約80~100℃,冬季可以為200萬平方米的居民住宅區供暖,其他季節為企業食堂、浴室供熱。

    唐山市在全國重點城市中空氣污染綜合指數的排名中一直處于不利地位,環保治理形勢十分嚴峻。作為空氣污染綜合指數中主要污染物的一氧化碳在唐山比其他城市高2~3倍,是造成唐山空氣污染綜合指數的排名落后的一個主要因素。而一氧化碳正是鋼鐵企業的主要排放廢氣之一,河鋼唐鋼能源環保部副部長劉國良告訴記者,為此唐鋼在唐山市率先針對一氧化碳排放量較高的生產環節進行技術攻關,對軋鋼加熱爐與高爐爐頂均壓煤氣管道進行一氧化碳減排改造,得到了唐山市政府的肯定。

    “近幾年,公司在環保方面的投入超百億元,每噸鋼花在環保上的成本有200元,這個投入在國內目前是最高的。”汪國川告訴記者,作為沿海鋼鐵廠的示范廠區,公司依托海水淡化項目形成了循環經濟產業鏈,實現資源的高效利用。例如,在能源階梯利用上,以鋼鐵廠富余煤氣為熱源,通過煤氣鍋爐制備蒸汽用來發電,同時將發電后的乏汽以及利用余熱回收裝置回收的低品質能源供給熱法海水淡化制備淡化水,實現能量的梯級綜合利用,不僅實現了煤氣、蒸汽的的“零”放散,可大幅度降低海水淡化運行成本更好的實現熱、電、水的聯產。此外,公司自備電站兩臺30萬發電機組鍋爐采用煤-煤氣混燒技術,首先減少了鋼廠副產物煤氣的放散,有利于改善空氣環境質量。其次,煤氣的回收利用,直接減少了原煤的消耗。按照機組目前摻燒情況,每年大約減少原煤消耗60萬噸,減少二氧化硫產生量3600噸。

    能源管理系統還需多信息融合

    記者了解到,首鋼京唐公司在“十二五”期間已建成能源管控中心,通過燃氣系統實現煤氣“回收最大化”“利用最優化”“效益最大化”;通過供氣系統最終將達到氣態氧及氣態氮的零放散;通過供水系統實現原水、海淡和污水三水合一,污水零排放;通過電力系統結合上網售電,解決供用電成本以及供電可靠性問題;通過熱能系統實現蒸汽系統的智能動態平衡,降低蒸汽消耗,讓蒸汽成本最低。

    在汪國川看來,能源管理中心如何進行智慧能源系統技術升級;如何實現物質流、能量流與信息流以及物質流網絡、能量流網絡與信息流網絡之間的相互協同、融合與優化,成為鋼鐵行業能源管控中心升級改造的新命題。“目前,首鋼京唐公司新裝轉爐煤氣排水器全部采用新型智能煤氣排水器,徹底解決因巡檢周期長而造成的監護失控問題;氧氣智慧優化運行系統的應用,解決了空分氧氣生產穩定性與煉鋼用氧間斷性之間的矛盾;燃料資源的智能抉擇系統的應用,讓燃料真正發揮‘物盡其用、效益效率雙提升’的功效;在強排泵站、空壓機站、換熱站、污水處理站,輔助泵站等區域實現集中監視,遠程調控,做到無人值守。”

    河鋼唐鋼也從能源管理手段上完善了體系,實現了專業化的一貫制管理。“之前各部門在能源方面是各干各的,近年來從能源環保部,到主體生產廠,再到生產線,進行垂直化管理。采用這種方式運作起來更加高效有序。”他告訴記者,企業按需用能,可以避免“小馬拉大車”或“大馬拉小車”等能源不合理配置現象。

    除了改革管理體系,河鋼唐鋼五六年前在技術上將能源管理實現了信息化。運用信息化的手段,把各主要用能單元的各種參數實時統計并顯示在調度大廳,實現能源的自動化管理和運行,節省了不少人力成本。但是袁學軍也坦言,目前鋼鐵企業的能源管理系統還沒有完全實現用能單元的智能化調節和各種情況自動處理,仍然需要不斷完善,以實現鋼鐵企業能源更高效利用。

    來源:淄博普菲特水處理設備有限公司

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