【“世界水日”案例分享】Hach在线仪器助力冶金企业循环水系统节能降耗！

济钢集团现有资产总额228亿元，主要生产工艺有焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢。经过近年来不断的技术革新和经营转型，业已发展成为全国最大的中厚板生产、出口龙头企业，产品出口比例、中厚板的产量、成本、市场占有率、出口量等多项指标居全国第一。集团还通过了质量、安全、环境管理国际认证，并在全行业率先实现三体系整合和营销服务体系认证。

济钢推行清洁生产，安全生产、发展循环经济，努力建成省级清洁文明工厂。钢铁工业发展循环经济的目的，是以最少的资源消耗、最小的环境代价实现可持续发展。发展循环经济的关键是做好工业物质和能源的大、中、小循环。按照上述三个循环层次，钢铁工业可主要从提高铁素资源利用效率、能源循环利用率、水循环利用率和固体废弃物利用率等四个方面入手实施循环经济。其中，钢铁工业的水循环利用，就是要建立工序内部、厂内、厂际多级用水循环思想，提高水循环的浓缩倍率，实现水资源消耗减量化，减少循环系统的工业废水排放量。

实现钢铁工业水循环利用的主要措施有：采用高效、安全可靠的先进水处理技术和工艺，提高水的循环利用率，进一步降低吨钢耗新水量。采用先进工艺对循环水系统的排污水及其他排水进行有效处理，使工业废水资源化，实现工业废水"零"排放。

济钢动力厂水循环系统的特点：用水单位多，地理位置分布较为分散，且不同生产工艺过程要求的水质指标和采用的处理手段、复杂性也各不相同。因此动力分厂在“分区域，小单位，闭路循环”的原则下，综合考虑系统的合理性、经济性以及技术可行性，统筹安排，化整为零，将整个水处理系统按职能、区域划为五个供水车间进行分而治之、集中管理、统一调度，并取得了斐然的成绩和显著的效果，为集团安全、正常、高速增长的生产过程和跨越式发展道路提供了有力的供水保障。

但这种分散式的格局也不可避免的带来了一系列问题：

（1）技术上，国内现有钢铁企业还没有成熟的、经济的综合水处理系统，无法采用先进的综合处理技术和工艺，也未找到处理量大、处理效果好、自动化程度高的新技术替代以手动调节为主的传统处理工艺。显然，自控化程度低的水系统已滞后于现代化钢铁生产过程。

（2）管理上，各供水车间的水处理工艺设施和设备，由于建设时间有先后，投入也各不相同，因此除了极个别的泵站和处理系统实现了自动化控制，其他的工艺过程多以手动控制为主，自动控制为辅。系统对于水处理工艺过程中因自然因素（如降雨等）突发出现的水质超标情况，仅能人为发现并采取现场人工启闭阀门、调节加药泵、排泥等手段来进行应急处理，具有不可预知性和不可控性，措施往往滞后而影响到供水水量和水质。

（3）设备上，由于缺乏先进、准确、在线的水质分析仪器，不能实时体现循环水的运行状况，大量的水质指标还必须通过水质化验中心由人工进行采样和分析，劳动量大，耗时长，效率低，时间滞后，往往不能及时指导供水生产工艺，发现水质超标的时候，已经严重影响到了炼钢、炼铁、发电等生产过程的供水安全，并且不能有效的控制浓缩倍率导致废水排放量的增加、新鲜水补充量过大。对于推行清洁生产，安全生产、发展循环经济都是非常不利。

于是济钢动力厂在美国HACH公司的配合下，在济钢燃气发电厂净环水系统建立了水质实时监测系统，为生产供水、完善生产工艺过程提供了科学的数据，实现了系统内集中管理和优化调度。在这个系统中使用了HACH公司生产的水质分析仪器，配合国产的数据采集单元，以及现场操作员站。水质在线分析仪器：根据水处理系统的给水水质要求和现场条件，安装在循环水供给用户之前，在线监测水中的固体悬浮物-Solitax、硬度APA6000、电导率E53、总磷PhosPhax、碱度APA6000、pH P53等，这些参数对钢铁生产供水工艺过程起着至关重要的作用，也是供水过程中需要严格控制的主要参数指标。

水质在线监测仪器对于燃气电厂净环水系统的作用主要体现在以下几个方面：

硬度/碱度APA6000的使用及时监测了循环水管道的结垢腐蚀情况，避免堵塞、泄漏和爆管事故发生

循环冷却水系统经常遇到的严重问题是污垢沉积，在水质处理长期达不到工艺要求的情况下，会造成管路腐蚀从而引起泄露，也可能会造成阻塞引起输水困难、能源浪费。硬度和碱度是反映水中结垢情况和腐蚀情况的重要参数，济钢以往都靠人工定期进行取样监测，不能够及时反映循环冷却水的水质情况，往往是监测到的数值有明显变化时，管路已经出现结垢和腐蚀情况，造成生产工艺的严重滞后。

自从在系统中安装了哈希公司的硬度/碱度APA6000测定仪，就充分显示了它的优越性，仪器实时采样、准确在线分析净环水系统中的硬度、碱度变化，测量结果以图形趋势曲线和数字格式显示，内置在仪器内部的SIO模块可采集并储存30天的详细历史数据。通过APA6000硬度和碱度仪，供水车间及时掌握管道净环水的循环水质的变化，并以此作为依据来控制稳定剂的投加，有效的保证了燃气电厂发电设备的正常运转。

总磷PhosPhax的使用实现了磷系缓蚀/阻垢剂投加量的自动化控制

和国内绝大多数循环冷却水处理工艺一样，燃气电厂净环水使用聚磷系的缓蚀/阻垢剂来防止管道结垢堵塞和腐蚀，因为磷系缓蚀/阻垢剂同时兼有缓蚀作用和阻垢作用且无毒经济。但是磷系缓蚀/阻垢剂容易水解，水解后使缓蚀/阻垢的效果降低，会出现管道被腐蚀或者堵塞的情况。那是不是说加大投药量就能保证好的缓蚀/阻垢效果呢？答案也是否定的，这是因为药量加大后就必须要加大排污量来防止水解生成的正磷酸盐生成磷酸钙垢，同样对管道造成损害。另一方面，投药量越大，浓缩倍率越高，管道腐蚀也会加剧，因此严格控制循环水中磷的含量是非常重要的。

燃气电厂在净环水加药系统上安装了哈希公司的总磷PhosPhax分析仪后，完全实现了对水中总磷含量的实时监控，反映出磷系药剂在循环水中的浓度，根据电磁流量计输入量，由PLC的输出模块，控制调节池的磷系缓蚀阻垢剂加药量（控制定量投加泵），构成闭环控制。一方面，严格控制了管道的结垢、腐蚀；另一方面，由于采用自动监测与控制，大量节省了人工检测时间和劳动量，也彻底改变了过去仅凭经验人工加药的工作模式。提高工作效率的同时，还达到了节药节电的目的，大大减少了生产成本，可谓一举几得！

电导率分析仪的使用可以使用户对循环水浓缩倍率的大小了然于胸

浓缩倍率表明了系统中盐分的浓缩程度，其值等于循环水的含盐量与补充水的含盐量之比，常以某种不易挥发、不易沉淀而且不往水中添加的离子，如Cl-、SO42-等的浓度来计算。提高循环冷却水的浓缩倍率，可以减低补充水的用量，从而节约水资源，还可以降低排污水量，从而减少对环境的污染和废水的处理量，同时提高浓缩倍率还可以节约水处理剂的消耗量。但过高的浓缩倍率也会使水的结垢倾向增大，从而使结垢控制的难度变得太大。因此，因地制宜根据实际情况控制合理的浓缩倍率对于整个循环水处理过程意义很大。

由于在线直接测量Cl-、SO42-有相当的难度，而且成本昂贵，在哈希公司的建议下，济钢动力厂采用E53电导率分析仪，通过测量水中的电导率来反映循环水的浓缩倍率，测量更加方便直观。从而保证了用户在循环冷却水浓缩倍率的控制上能握好这个度，合理适时进行补水和排污。