大型钢铁企业节水减排新思考十五十一五国家科技攻关项目的启示钱雷

l一4182007中国钢铁年会论文集大型钢铁企业节水减排新思考—“十五”、“十一五”国家科技攻关项目的启示李戈雷(中冶集团建筑研究总院,北京100088)摘要本文针对钢铁行业节能减排现状,结合国家“十五”、“十一五”科技攻关课题的科研成果,提出钢铁工业要实现可持续发展,必须围绕节水和水安全保障技术研究与开发应用,走资源节约型、环境友好型的发展路线,并提出了钢铁工业节水减排工作的重点研究内容和新理念,开创和营造绿色钢铁企业生态环境。关键词钢铁行业节水减排循环经济废水生态化InnovatoyrIdeasonWaterSavingandEmissionReduotionof1ntegartedtSeelEnterPrisesQianLei(CenatrlReseaerhInstiutteofBuildingandConsturetion,MCCGROUP,Beijing,100088)Abs臼,ctAccodringothtePresentsiutationofenergyasvingandopllutionerduetioninsteelindustyr,aswellastheetseaJ弋hPdercutionofhtePojrecstofhteetnhtandhetelevenUIifve~yearPlan,htisPaperPro训sedhtatinorderotrealiezsusatinabledveelomPen仁steelenetprnsesshouldfollowtheersoucre一eonsevringandenviornmen-t衍endlyoruetbywatervsaingandwaterseeuiryttechniqueeser毗handaPPlieation.ItPersentedhtekeyesrearcheonetnstandnewhteoiresotinitiaetandbuildgerenseetlenteprirsesecologiealenviornment·Keywo川5steelindustyr,watersavignandemissionderuetion,reeyelingeeonomy’ecotyPiewastewaetr1问题的提出我国粗钢产量已经连续10年稳居世界第一,实现了钢铁大国之梦,但却未能实现钢铁大国向钢铁强国的转变。据国家统计局统计(20()4年底),全国共有钢铁企业3800家,其中具备炼铁、炼钢能力的企业1200余家,其中粗钢产业超过500万t只有巧家,300万一500万t有11家,100万一300万t有29家,2加4年全国25家300万t以上的企业的产量之和占全国粗钢的比重只有35%,可见产业度非常低,这既是我国钢铁工业发展历史遗留的问题,也为钢铁工业持续发展和水资源有效利用带来致命问题。为了钢铁工业的可持续发展和落实科学发展观,国家发改委于2005年7月发布了《钢铁产业发展政策》,对钢铁工业发展循环经济、节约能源和资源、走可持续发展道路提出明确目标和具体的要求;提出“到2010年,钢铁冶炼企业数量要较大幅度减少,国内排名前十名的钢铁企业钢产量占全国比重达到50%以上,到2020年力争达到70%以上”。同时,按照可持续发展和循环经济理念,对能耗、水耗和排放废气、废水、固体废物等提出了严格的定量指标要求。与此同时,国家又相继发布了《促进产业结构调整暂行规定》、《产业结构调整指导目录》、《关于钢铁工业控制总量淘汰落后加快结构调整的通知》、《关于防止高耗能行业重新盲目扩张的通知》、《国务院关于加快推进产能过剩行业结构调整的通知》、《关于加强固定资产投资调控从严控制新开工项目意见的通知》、《中国节能技术政策大纲》、《中国节水技术政策大纲》、《钢铁行业清洁生产标准(H价189一2006)))以及即将出台的《钢铁工业资源综合利用设计规范》、《钢铁企业节水设计规范》等一系列与钢铁工业有关的产业技术政策,大型钢铁企业节水减排新思考l一419这些政策和规定的核心是节能、节水与减排问题。对资源能源密集型钢铁工业而言,无疑是严峻的挑战,必须认真审视与对待。2钢铁工业节水减排的现状与分析根据近年来调查统计分析,年产钢量大于500万t的企业,吨钢取水量最低值为5.31m3,上下值相差约6倍多;年产钢量在400万t至500万t之间的企业,吨钢取水量最低值为10.07m3,上下值相差.25倍;年产钢量在200万t至400万t之间的企业,吨钢取水量最低值为.454m3,上下值相差.62倍;年产钢量在100万t至200万t之间的企业,吨钢取水量最低值.468m3,上下值相差.72倍;年产钢量小于100万t的企业,吨钢取水量最低值为.429m3,上下值相差n倍。且吨钢取水量接近高限的企业基本上位于多水地区,各企业中水的重复利用率最低为65%,在缺水地区的企业基本上均大于90%,与国外一些钢铁企业比较,国内缺水地区企业比国外低1一8个百分点,在多水地区企业比国外低8一33个百分点。说明我国钢铁工业节水潜力还有较大空间,同时加强节水意识教育与节水统一管理是非常重要的。为了掌握和分析节水途径,某大型钢铁公司组织了从原料、烧结到冷轧钢管开展了系统的水平衡测试分析,包括输入水量、输出水量、冷却水量、进出水量、循环率、新水补充量及排污量等进行了水量平衡测试。其各工序用水量与工序耗水量分析结果见表1、图ll[]。表1各工序用水量结果(万口月)年年份份2002年年2003年年2创)4年1一5月份份序序号号用户户水量量水量量水量量!!!!!化工公司司56.29995770005344422222炼铁铁118.74441!4.0777102.77733333炼钢钢80.244486.988882.533344444条钢钢10.0111.764446.333355555钢管管8.59996.93333.699966666热轧轧50.200045.811144.677777777冷轧轧61.533362.611161.066688888能源部部50.455558.988854.988899999其它部门门24.077725.588825.7999lll000施工用水水973338.31115.0111llllll损失失43.033342.933332.4999合合计计512.8999517乃555472.6555图1各工序耗水情况根据表1数据分析:说明系统水的损失漏水率较高,损失水量40多万灯月,占总用水量约.83%,炼钢工序用水量最大,月平均用水量达110万t以上,占公司总用水量的25%,炼钢工序次之水量在80万灯月,l一4202007中国钢铁年会论文集占总水量的17%,其它大部分用户的用水量占总水量的比例大致在5%~15%之间,月用水量为10万~60万t,条钢和钢管工序用水量较小,占用水量的2%。20()4年中国钢铁工业协会从30家重点企业抽样调研结果,其吨钢耗新水量见表22[]。表230家,点企业工序吨钢耗水情况(m3)工工工序吨钢耗水量最小值值工序吨钢耗水量最大值值工序吨钢耗水量平均值值焦焦化化0.32223331.69444烧烧结结.0oooo!.776660一63555炼炼铁铁0.5557.55999259888炼炼钥钥0.5556一87772.1555轧轧钥钥0.3336.7888.2oooo表2表明,焦化工序吨钢平均耗新水为1.694m3、烧结工序为.0635m3、炼铁工序为.2598m3、炼钢工序为2.15m3、轧钢工序为.20,m3。其耗水程度依次按炼铁一炼钢一轧钢一焦化一烧结递减。如采用干熄焦、高炉煤气、转炉煤气干式除尘的企业其相关工序的新水消耗指标有明显优势,如宝钢的焦化和转炉炼钢、莱钢的炼铁与转炉炼钢工序耗新水指标都位居调研企业的领先水平;如以特钢和以板带材为主要产品的企业其轧钢工序新水耗量更多一些,节水难度更大一些,如图l所示。其工序耗水量(从大到小)依次为冷轧一炼铁一焦化一.炼钢一烧结。这也是国外按板材和长材制定不同用水标准的原因。图2是近年来我国钢铁企业节水潜力调研与分析结果。图2钢铁企业各工序`},的用水与节水潜力分析图2表明,串级供水技术在炼铁工序中的利用率最高,达到了22.5%,在烧结、焦化、炼钢工序中的利用率相差不大,分别为11.2%、1.45%、1.49%,而在轧钢工序中利用率最低,只有.631%;生产废水回用技术在炼钢、轧钢工序中利用率最高,分别达到了57乡%、41.2%,而在焦化工序中利用率最低,仅5.74%。图2表明,我国钢铁工业节水潜力尚有很大空间。串级供水技术、污水回用技术等节水技术的应用使钢铁企业水的重复利用率大幅提高,为解决钢铁工业水资源短缺做出巨大贡献。但是这些节水技术的有效运用有一个前提,那就是必须对钢铁企业各工序废水进行有效处理,以满足工序用水要求与水质标准。3钢铁工业节水减排工作新思考“十五”期间,在中国钢铁工业协会的组织下,中冶集团建筑研究总院联合我国几个大型钢铁企业,承担了国家科技部下达的“十五”国家重点科技攻关计划《水安全保障技术研究》项目中《钢铁企业用水处理与污水回用技术集成研究与工程示范》课题。课题己于2005年12月顺利通过国家科技部鉴定,取得多项科研成果。在“十五”攻关课题的良好工作基础上,’2006年,中冶集团建筑研究总院又联合几个大型钢铁企业,作为国家五个重点耗水行业中的钢铁行业科研团队,承担了国家科技部“十一五竺国家科技支撑计划项目“重大型钢铁企业节水减排新思考l一421点耗水行业节水技术开发与示范”的子课题《大型钢铁联合企业节水技术开发》。本课题的总体目标是:形成钢铁企业分质供水技术及模式实用技术成果;制定钢铁企业综合污水回用的水质指标(行业或国家标准);建成2一3项工程示范,其中包括分质供水节水工程示范及综合污水处理回用工程示范,示范工程吨钢耗水降低约20%以上,水的重复利用率提高到约为97.5%;在已有研究成果基础上,进一步深化自主知识产权的核心处理设备开发,降低设备投资25%以上。力争通过节水技术成果在我国钢铁行业的实施,对实现国家“十一五”规划中的节水减排目标做出卓有成效的贡献。其主要研究内容有如下几个方面l3]:11钢铁企业分质供水技术研究及示范本专题研究内容可分为两部分:(l)通过对我国具有标杆性的节水先进钢铁联合企业以及一些具备典型意义的大型钢铁企业的调研及技术论证,形成具有显著节水效益、在钢铁企业全厂范围及各主体工艺水系统均有合理性及指导性的分质供水模式;(2)开发与研究支撑上述分质供水模式所对应的水处理优化技术体系及用水管理原则等。本专题最后的科研成果,要比照国内外的钢铁企业节水技术,达到国际先进水平,并最终使技术成果可在钢铁行业广泛应用。12钢铁企业综合污水处理回用技术研究及示范(l)建立综合污水回用的水质指标体系,参照“十五”期间建立的国内市政污水回用标准体系,以及《工业循环冷却水处理设计规范》和现场调研的水质数据,根据不同的回用目标,完成综合污水回用水质指标国家标准。(2)建立综合污水回用的实施指南。包括:综合污水处理厂规模的确定原则,综合污水处理厂处理工艺、主体设施的确定、回用目标及回用方式的确定,以及回用于不同的目标是否需深度处理等。(3)钢铁企业综合污水处理工艺技术及设备集成。以自主创新为宗旨,对外排污水处理回用工艺核心设备进行研制、开发。总之,通过国家“十五”科技攻关、“十一五”科技支撑计划课题的研究,我们体会到:钢铁工业要实现持续发展,必须围绕节水及安全保障技术研究与开发利用,走资源节约型、环境友好型的发展路线,从以下几个方面要有所突破,开创和营造环境友好型绿色钢铁企业生态环境。(l)以企业用水和废水排放少量化为核心,以规范企业用水定额、循环用水、废水处理回川的水质指标为研究内容,实现企业用水与废水循环利用的目标;(2)以保障钢铁企业综合废水安全回用为核心,以经济有效的处理新工艺与配套设备和以出厂水脱盐为主要研究内容,最终实现钢铁企业废水“零排放”的目标;(3)以保障落实“焦化废水不得