摘要:目前,中国正在建设环境友好型、资源节约型社会,而冶金企业的耗水量很高,在很大程度上使城市的绿色清洁发展受到了制约。所以,在冶金企业生产中,较为关键的是给排水节能设计,为此本文对冶金业给排水节能设计进行了详细的论述,希望可以为相关业界人士提供有价值的参考。
冶金业可按照冶炼工艺和设备的不同需水量和生产废水排出的不同性,对不同的给排水系统进行设计。为了使冶炼企业的给排水达到环保节能的目的,许多给排水工程更重视节能设计,此理念既能促进冶金业排水技术持续进步,它的长期经济与环境效益也是传统排水设计比不了的。给排水节能设计可对冶金企业资源紧缺现状进行缓解,为此现代冶金给排水设计应对节能设计提高重视度,并有效应用节能设计措施,从而在冶金业中充分发挥出给排水工程巨大的作用。
1、废水处理设计
近年来,节水已成为世界各国的共同呼声。作为人类必需的能源,需求与储备的矛盾越发突出。从而使得冶金工业废水处理变得十分关键,我们需要通过合理的措施进一步减少冶金工业废水的排放,切实实现节能减排的目的。冶金生产废水种类繁多,成分复杂,污染物含量高。根据冶炼金属的不同,主要有三种废水处理方法:生物法、化学法、物理法。
物理处理法与废水性质变化无关。主要应用过滤、吸附、离心等方法或按杂质不同沸点、结晶点来分类废水中杂质。化学处理法,其中有相应的化学反应,利用置换、氧化化学反应法,为了实现废水净化,将杂质转化为离子态,生成固体化合物。生物处理方法与化学和物理等处理方法相比,其环保性非常强,生物处理法需要应用较长的时间,想要使废水处理速度提升,必须加强目标微生物的代谢。而生物处理只处理废水中的有机杂质,其局限性明显。
2、应用有助于节能的高炉水冷系统
脱盐水冷却循环系统仍然是当前冶金工业中应用最广泛的系统,据苏联相关统计,高炉正常使用工业冷却水的平均寿命为4.5年,与普通工业冷却水和脱盐水冷却相比,高炉平均使用寿命提高了一倍,最终让平均使用寿命达9年~12年,且水冷系统作为一项关键因素可切实实现最终的节能设计。现如今,普遍应用的脱水冷却循环系统就是高炉软水闭路循环冷却系统,下面为具体的几个关键特点:
(1) 良好的运行稳定性
现在使用的软水是化学软水加缓蚀剂,只要水质得到很好的控制,可使冷却设备的内表面长期不结垢,利用对冷却循环系统的改善,冷却水的可靠流速可明显提升,从而保证冷却设备拥有足够的冷却能力,为高炉冶炼稳定运行、长期应用提供保障。软水闭路循环系统相比于汽化冷却循环系统,其拥有更低的冷却水温,高炉炉墙能快速凝固渣皮,保证冷却设备运行正常,结合实际需要对循环水流量、水温进行适度调节,充分满足高炉冷却需要的同时,使其拥有显著的节能效果。
(2) 降低给水需求
软水闭路冷却循环系统具有一定的封闭性的特性,在系统内物质自成循环体系中,在蒸发冷却系统中不会有水分蒸发损失,从理论上讲,只有工艺制造不足造成的水损失,比如管道连接薄弱造成的渗漏,一般来说,本系统用水量不会太大,对供水系统流量设计要求低,运行中,平均1小时补给水低于循环水的1%,比工业水开式循环冷却系统的5%低。
3、冶金业给排水节能设计的作用
想要实现冶金业的节能减排,最重要的部分就是设计工作,在冶金业中节能设计发挥着举足轻重的作用,冶金行业一方面重视开发新工艺,同时也很重视改造原有工艺,并通过这样的方式在提高节能水平、工艺水平和设计水平的同时实现能耗的降低,进而最终达到合理、科学的节能目标。
例如,在具体实践中,高炉本体循环冷却水、转炉氧枪冷却水、VD精炼炉、RH精炼炉等设施的冷却水均也应用的是软水闭路循环系统,不仅节约了大量电能资源,而且有效地减少了水能的损失。此类设计理念同节能理念非常符合,也能受到大多数冶金企业的欢迎。比如,2500m3的高炉炉体冷却水系统一小时需要的水量是5000m3,用户有0.6MPa的接点供水压力;若使用的是传统的开式循环水系统,那么供水水泵扬程则应达到75m,且补水量大概是10%,也就是有500m3/h的水耗量;若通过设置补水定压系统,使冷却水系统成为闭式压力循环,那么此时循环供水泵扬程仅需达到40m,通过对比,两个循环水系统水泵扬程之差约为35m;并且系统补水量也下降到1%(50m3/h)以下,水耗量降到十分之一。据此可知,闭式循环冷却系统的节能效果更突出,通过对比两种方式,则人们会更加青睐于节能设计,并且业界行业中的节能设计也深受人们广泛青睐。
4、给排水具体节能措施
(1) 优化给排水工程设计
在设计给排水工程时,设计人员应充分发挥设计的作用,在保证设计质量的基础上,最大限度降低材料投入的成本,并且要合理、科学的设计管道连接位置以及接井和坡度间距等细部环节,这样可以降低材料成本。
(2) 按水质应串级用水
按冶金运行各环节对水质的要求应用串级用水,对满足下级水质要求的废水直接进行应用,降低污水排放和处理成本的方法,不用处理上级用水即可直接应用是串级用水较为显著的特征。此种节能措施需建立在高水位水产生的杂质中没有影响低水位需水量的物质的基础上,如果上层水中有对下层水质有害的物质,不允许直接串联使用,经处理后才能循环使用,以避免缩短操作设备的使用寿命,埋下安全隐患。
(3) 变频供水、供电
变频供水也作为一种给排水节能措施,是为连铸机生产运行而制定的。针对不同生产段、连铸机用水量,变频供水由变频器实现,可降低水的使用数量,达到节能的目的。并且,冷却塔风机等辅助设备也适合使用变频器,可通过有效应用变频器切实实现节能的目的。
(4) 利用高炉冲渣水余热
高炉冶炼中炉渣温度高达1500℃,所以冷却渣冲洗水含大量热能,这些热能的回收利用可以作为给排水设计的一个重要节能方向。但会有很多杂质存在洗渣水中,无法直接利用。故此应实施换热处理,处理后,居民可用这部分热能取暖,也可用于发电,换热后的水可持续当做冲渣水,进而形成个较为完整的循环,有效实现高炉余热的充分利用。对于高炉渣,其余的热量趋势有两部分,首先,利用冲渣水进行蒸发。其次,利用水的蒸发带入大气。高炉换热处理后,会使余热始终保持在稳定情况下,并使冲渣水流出高炉温度适中不改变。
5、结语
总体而言,有效降低冶金行业能耗的关键途径之一是给排水的节能设计,在工程应用中,必须以循环利用和减排为准则,降低生产成本,提升企业社会与经济效益。设计人员一定要跟上时代发展步伐,为了有效地实现节能减排,需要综合考虑和统筹兼顾的做好相应的节能设计,以期最终能实现真正的节能减排。
参考文献:
[1]张强.工业厂区给排水系统的节能设计[J].中国高新技术企业,2017(11):161-162.
[2]张博.科学处理冶金废水的思考与探索[J].绿色能源,2018,6(14):32-34.
辛红艳.冶金行业给排水的节能设计[J].世界有色金属,2020,(2):14-15.
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稀土金属常被添加于其他金属中制成具有特殊性能的新型特种合金,在新兴科技领域、国防科工领域、能源领域都有着广泛的应用,市场需求量大[1,2,3,4,5]。中国是世界上生产稀土和消费稀土的大国,随着国家对绿色发展的要求提高,作为高能耗产业的稀土产业也在逐步向着节能减排的方向发展[6,7]。因此,降低稀土金属生产的能耗、提高生产效率逐渐成为稀土冶金领域的一个热门研究方向。
2023-12-18整体承包模式能有效控制耐火材料的采购成本,是钢铁企业耐材采购和管理的发展趋势。北京利尔在推行耐材整体承包模式后,耐材吨钢成本呈逐年下降趋势,实现了资金利用效益的最大化;在促进耐材技术进步同时,提高了产品质量;采购和管理模式的进步,优化了工作流程,极大地提高了工作效率。当然,对现行的整体承包模式还需要逐步深入研究、推广及不断优化,以更好地满足钢铁企业的生产需求。
2023-12-18目前,我国钢铁生产以高炉-转炉长流程工艺为主,包括烧结、焦化、高炉炼铁、转炉炼钢、轧钢等重点工序,具有高能耗、高碳排放的特点,在此工艺基础上生产出的粗钢占我国粗钢总产量的90%以上[1]。虽然近年来我国在大力开发气基直接还原、电炉炼钢等短流程钢铁冶炼技术,但结合我国钢铁工业的生产现状可以预见,在未来相当长的一段时间内长流程工艺都会占据钢铁生产的主导地位。
2023-12-17近些年来,我国城市化进程发展迅猛,钢结构建筑由于其工期短、方便安装的优点被广泛使用,但建筑钢材在达到其使用寿命后的回收较少,容易造成资源浪费和环境污染等问题。而且我国人均矿产资源占有量很低,按照传统的发展模式,必将导致资源枯竭,所以大力发展循环经济,促进资源的循环利用是解决钢铁资源短缺的必然之路。建立建筑钢材的逆向回收网络进行合理回收,可以实现钢铁资源的再生[1]。
2023-12-17铝用炭阳极是电解槽的重要组成部分,被称为电解槽的“心脏”[1]。煅后石油焦作为铝用炭阳极生产的主要原料,其性质的优劣对阳极质量影响很大。随着我国铝工业的快速发展,对优质石油焦的需求量越来越大,但是随着我国原油进口对外依存比重越来越大及炼油中浆态床工艺的进一步应用,石油焦粉焦化趋势严重、硫含量不断升高、有害杂质元素不断升高、内在结构进一步劣化,导致优质石油焦的供应量下降[2,3,4]。
2023-12-17解决能源危机和CO2排放问题的另一个有效途径就是生物质炭替代化石煤炭,生物质来源极其广泛,包括农林产业中产生的废弃物(木屑、树皮、秸秆、甘蔗渣等)、城市生活垃圾以及人和牲畜的粪便等。生物质是取之不竭的资源宝库,根据生物学家估算,陆地每年产生约(1 000~1 250)亿t生物质,海洋年生产500亿t生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源的需求量,相当于世界总能耗的10倍左右[4]。
2023-12-17氯化物熔盐电解是生产锂、钠、镁、钙以及稀土等金属的主要方法。金属镁电解槽技术比较成熟,槽型大,目前已达到426 kA,但无水氯化镁制备难度高,低水合氯化镁熔盐电解研究受到重视。金属锂、钠、钙以及稀土电解槽槽型小、指标低,相对落后。电解槽的结构是熔盐电解过程的核心环节,开展其优化设计可促进节能降耗。
2023-11-23随着国内铝土矿储量减少、品位下降,铝土矿的进口量逐年递增[1],2019年开始中国铝土矿年进口量持续超过1亿吨,2022年达到1.25亿吨。进口铝土矿类型主要为三水铝石型、三水铝石与一水软铝石混合型[2]两种,其中进口量最大的几内亚矿和澳矿普遍为混合型铝土矿。
2023-11-23分析了现代高炉炼铁和非高炉炼铁(直接还原、熔融还原)工艺特点和发展现状,从多个方面比较现有生产条件下各工艺的优缺点。从能源结构、生产规模及工艺成熟度阐述高炉炼铁在当前仍是国内主流工艺,并结合当前国内外低碳发展趋势和政策要求,提出高炉工艺降低碳耗的措施,明确了以“短流程”替代“长流程”和以新能源替代碳素冶金的发展方向。
2021-05-15随着我国特种钢市场需求增高及纯净钢冶炼技术的提高,铁合金冶炼品种也由单一的合金元素向多元复合合金技术方向发展。尤其是铁合金各种元素成分的控制,对铁合金冶炼技术提出更高的要求。硅钡钙合金属于多元复合合金,主要在炼钢中起脱氧、脱硫及脱磷作用,有效改变钢的塑变形,提高钢的冲击韧性,净化钢液中的变质夹杂物,改善钢的洁净度,提高钢的微合金化程度。
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