鋼鐵廠的水資源管理

鋼鐵廠的每個車間都在使用水，實際上水的所有功能在鋼鐵廠都得到了利用。在鋼鐵廠，水被用于工藝和傳熱目的；而工藝中的水損失是不可避免的（蒸發、漂移），為了環境、能源效率、改善操作和經濟原因，還有進一步改善水使用的餘地。

鋼鐵廠的用水量差别很大，取決于水的可用性、采用的技術、設備和設備的年齡和狀況、工藝的種類以及設備的操作程序。在綜合鋼鐵廠中，水的循環利用也有很大的差異。 水的可用性是決定回收率的主要因素之一。鋼鐵廠的水消耗主要是通過蒸發、從冷卻塔噴出或融入産品中。

在鋼鐵工業生産中使用的各種水的術語如下：

工藝水 - 它是與最終産品或與納入最終産品的材料接觸的水。

冷卻水 - 它是專門用于冷卻目的的水。

鍋爐給水 - 它是引入鍋爐以轉換為蒸汽的水。

衛生和服務水 - 它是用于飲用、淋浴、一般清潔和沖洗廢物的水。

進水 - 是指從水源地抽到鋼鐵廠的水。

補水 - 它是添加到水系統的水，以補償水的損失。

循環水 - 它是在水系統内的封閉循環中重新使用的水，通常在水處理後。

出水 - 是指從水系統中排出的水。

消耗性用水 - 是指因蒸發或融入産品而損失的水。

總用水量 - 它是等于化妝水加上系統内循環水的水。

其他用途的水 - 它是用于灰塵控制、車間地面清洗、園藝等的水。

鋼鐵廠的大部分用水是用于冷卻、保護設備和改善員工的工作條件。少量但仍然相當多的水被用作工藝水，用于鐵礦石的選礦、原氣（焦爐氣、高爐氣和轉爐氣）的淨化、焦炭和礦渣的淬火以及鋼鐵的除鏽等。工藝水也被用作化學處理的一部分，如酸性酸洗的溶劑、軋制乳劑的基體、清洗、脫脂或沖洗鋼闆表面等。工藝水也用于電化學處理，如電鍍鋅或鍍錫。少量的水被用于鍋爐給水和衛生及服務用水。用于粉塵控制的水被歸類為其他用途。

不同鋼鐵廠的用水量差别很大。這種巨大差異取決于水的獲取，主要由地理位置和當地法規決定。一項對鋼鐵廠的全球調查顯示，輸入水的數字從1到超過148累積/噸粗鋼不等，排放水的數字從1到145累積/噸粗鋼。補給水的需求取決于設備的水處理和再循環設施，通常在每噸粗鋼2到4立方之間。

水管理有很多方面對鋼鐵行業很重要。以下是這些方面。

水作為熱傳導的媒介，因此與能源效率有關

水的來源，在質量和數量方面

水處理和循環，循環系統

水的平衡和水流圖

與水有關的成本

水的質量水平取決于其使用的過程

水處理技術的發展

出水（生物需氧量、化學需氧量和懸浮固體等）的趨勢正朝着更高的标準發展

水軟化需要在每個工藝的基礎上進行優化

水的使用會産生特定的健康和安全問題以及環境問題

水是淤泥和鹽水的主要組成部分，這引起了具體的處理問題，因為不經處理的填埋越來越少，即使是臨時性的。

盡管水對鋼鐵廠有巨大的重要性，但水的使用方式和鋼鐵廠的生産過程一樣沒有标準化。在每個特定情況下，沒有 "一刀切 "的策略或技術來使用水。當然，每個鋼鐵廠都對自己的用水情況有更深入的了解，通常向監管機構報告，以證明符合法規和設備運營許可的要求。

水處理技術在不斷發展，環境标準所規定的目标也在不斷收緊。這種趨勢可能會在未來繼續下去。

一些鋼鐵廠的水淨化策略通常是将不同來源的廢水混合在一起，這在水排放的質量和處理成本方面可能不如一個具體的、更有針對性的、逐案處理的方式有效。

水工業方面的技術包括各種水的前處理和後處理技術，即化學（有機、無機、生物化學）、物理學（膜等）、生物學、電解、高溫工藝等。盡管這些技術都不是新技術，但它們一直在定期進步。這些技術可以有效地應用于鋼鐵廠，以适應基于環境的法規和減少水的成本。

在鋼鐵廠和水行業之間有必要進行良好的努力和合作，以發展創新的夥伴關系，從而在鋼鐵廠持續保持最高水平的有效水管理。有六個問題被認為對鋼鐵廠和水行業都很關鍵。這些問題描述如下：

為鋼鐵廠制定工藝流程圖 - 工藝流程圖是一個工藝流程的示意圖，顯示設備、進出設備的水流和主要的工藝控制。這些流被編号，每條流的體積和質量流量以及物理和化學特性都被标明。還顯示了與水處理廠有關的處置流。每條水流的方向都被标明，提供的信息有：（i）工作條件下的流速，單位為kg/h；（ii）工作條件下的流速，單位為com/h；（iii）工作溫度，單位為攝氏度；（iv）工作壓力，單位為bar（絕對）；工作條件下的密度，單位為kg/cum；（v）動态粘度，單位為mPa.s；以及（vi）污染物濃度，單位為mg/l。制定工藝流程圖的重點是建立元素、質量和能量的質量平衡，描述綜合鋼鐵廠水網的運行情況，深入到每個工藝的水平和不同車間之間的關系。這也應該包括測量定義完整水系統的所有關鍵參數的程序。 有了關鍵參數的測量，在需要的地方進行控制就變得更容易。一個典型的初步水流量圖如圖1所示。

圖1 典型的初步水流量圖

當前水處理技術的選擇--鋼鐵廠管理部門和水務行業都必須考慮将智能制造和工藝集成方法應用于鋼鐵廠水系統的設計，特别要關注現有設施的翻新，以實現改進水管理。

将水作為能量傳輸介質的新技術概念，同時将能量破壞降至最低--水正被廣泛用于冷卻溫度有時高達2000攝氏度的工藝，以管理其平穩、可靠、快速、大批量的運行，并保護設備的完整性。今天使用的冷卻技術代表了現代工程所提供的一些最先進的技術。然而，其缺點是産生低溫水或低壓蒸汽，其能量比熱源的能量低很多。為了更好地管理水，鋼鐵廠和水工業必須尋找突破性的概念，以執行同樣苛刻的功能，并有保存能源的額外限制，從而回收更高質量的能源用于其他用途。

從廢水、鹽水和淤泥中回收産品和資源--鋼鐵廠的含水殘留物來自很多工藝車間，在安全和水質方面要進行适當的處理，準備排放，而一些主要是固體的殘留物會留下較高濃度的工藝産生的輔助元素。在法規推動下，再利用和循環作為節約資源的一般原則，根據新的法規和不斷出現的新處理技術重新審視目前的做法，是使設備實踐與社會目标持續一緻的合理步驟。當然，有些水流可能表現出如此低的濃度，對其進行處理目前可能沒有經濟意義，但新的概念必然會出現。

能源和水流量的同時優化 - 夾層分析原則上是優化水或能源流量的有力工具，盡管它們在鋼鐵廠的應用仍處于起步階段。同時優化這兩種流量，并将這一概念進一步擴展到其他環境流量（影響），構成了一個相當新的多标準優化原則，任何鋼鐵廠都需要進行開發。

利用廢熱作為分離技術的驅動力--這裡提出的方法是尋找廢物和水處理之間的積極協同作用，例如利用未回收的高溫熱量來幹燥污泥。 目前，它還處于非常原始的階段，創新的方法将來自于同時解決這兩個問題。