钢铁厂的水资源管理

 钢铁厂的每个车间都在使用水，实际上水的所有功能在钢铁厂都得到了利用。在钢铁厂，水被用于工艺和传热目的；而工艺中的水损失是不可避免的（蒸发、漂移），为了环境、能源效率、改善操作和经济原因，还有进一步改善水使用的余地。

钢铁厂的用水量差别很大，取决于水的可用性、采用的技术、设备和设备的年龄和状况、工艺的种类以及设备的操作程序。在综合钢铁厂中，水的循环利用也有很大的差异。 水的可用性是决定回收率的主要因素之一。钢铁厂的水消耗主要是通过蒸发、从冷却塔喷出或融入产品中。

在钢铁工业生产中使用的各种水的术语如下：

工艺水 - 它是与最终产品或与纳入最终产品的材料接触的水。

冷却水 - 它是专门用于冷却目的的水。

锅炉给水 - 它是引入锅炉以转换为蒸汽的水。

卫生和服务水 - 它是用于饮用、淋浴、一般清洁和冲洗废物的水。

进水 - 是指从水源地抽到钢铁厂的水。

补水 - 它是添加到水系统的水，以补偿水的损失。

循环水 - 它是在水系统内的封闭循环中重新使用的水，通常在水处理后。

出水 - 是指从水系统中排出的水。

消耗性用水 - 是指因蒸发或融入产品而损失的水。

总用水量 - 它是等于化妆水加上系统内循环水的水。

其他用途的水 - 它是用于灰尘控制、车间地面清洗、园艺等的水。

钢铁厂的大部分用水是用于冷却、保护设备和改善员工的工作条件。少量但仍然相当多的水被用作工艺水，用于铁矿石的选矿、原气（焦炉气、高炉气和转炉气）的净化、焦炭和矿渣的淬火以及钢铁的除锈等。工艺水也被用作化学处理的一部分，如酸性酸洗的溶剂、轧制乳剂的基体、清洗、脱脂或冲洗钢板表面等。工艺水也用于电化学处理，如电镀锌或镀锡。少量的水被用于锅炉给水和卫生及服务用水。用于粉尘控制的水被归类为其他用途。

不同钢铁厂的用水量差别很大。这种巨大差异取决于水的获取，主要由地理位置和当地法规决定。一项对钢铁厂的全球调查显示，输入水的数字从1到超过148累积/吨粗钢不等，排放水的数字从1到145累积/吨粗钢。补给水的需求取决于设备的水处理和再循环设施，通常在每吨粗钢2到4立方之间。

水管理有很多方面对钢铁行业很重要。以下是这些方面。

水作为热传导的媒介，因此与能源效率有关

水的来源，在质量和数量方面

水处理和循环，循环系统

水的平衡和水流图

与水有关的成本

水的质量水平取决于其使用的过程

水处理技术的发展

出水（生物需氧量、化学需氧量和悬浮固体等）的趋势正朝着更高的标准发展

水软化需要在每个工艺的基础上进行优化

水的使用会产生特定的健康和安全问题以及环境问题

水是淤泥和盐水的主要组成部分，这引起了具体的处理问题，因为不经处理的填埋越来越少，即使是临时性的。

尽管水对钢铁厂有巨大的重要性，但水的使用方式和钢铁厂的生产过程一样没有标准化。在每个特定情况下，没有 "一刀切 "的策略或技术来使用水。当然，每个钢铁厂都对自己的用水情况有更深入的了解，通常向监管机构报告，以证明符合法规和设备运营许可的要求。

水处理技术在不断发展，环境标准所规定的目标也在不断收紧。这种趋势可能会在未来继续下去。

一些钢铁厂的水净化策略通常是将不同来源的废水混合在一起，这在水排放的质量和处理成本方面可能不如一个具体的、更有针对性的、逐案处理的方式有效。

水工业方面的技术包括各种水的前处理和后处理技术，即化学（有机、无机、生物化学）、物理学（膜等）、生物学、电解、高温工艺等。尽管这些技术都不是新技术，但它们一直在定期进步。这些技术可以有效地应用于钢铁厂，以适应基于环境的法规和减少水的成本。

在钢铁厂和水行业之间有必要进行良好的努力和合作，以发展创新的伙伴关系，从而在钢铁厂持续保持最高水平的有效水管理。有六个问题被认为对钢铁厂和水行业都很关键。这些问题描述如下：

为钢铁厂制定工艺流程图 - 工艺流程图是一个工艺流程的示意图，显示设备、进出设备的水流和主要的工艺控制。这些流被编号，每条流的体积和质量流量以及物理和化学特性都被标明。还显示了与水处理厂有关的处置流。每条水流的方向都被标明，提供的信息有：（i）工作条件下的流速，单位为kg/h；（ii）工作条件下的流速，单位为com/h；（iii）工作温度，单位为摄氏度；（iv）工作压力，单位为bar（绝对）；工作条件下的密度，单位为kg/cum；（v）动态粘度，单位为mPa.s；以及（vi）污染物浓度，单位为mg/l。制定工艺流程图的重点是建立元素、质量和能量的质量平衡，描述综合钢铁厂水网的运行情况，深入到每个工艺的水平和不同车间之间的关系。这也应该包括测量定义完整水系统的所有关键参数的程序。 有了关键参数的测量，在需要的地方进行控制就变得更容易。一个典型的初步水流量图如图1所示。

图1 典型的初步水流量图

当前水处理技术的选择--钢铁厂管理部门和水务行业都必须考虑将智能制造和工艺集成方法应用于钢铁厂水系统的设计，特别要关注现有设施的翻新，以实现改进水管理。

将水作为能量传输介质的新技术概念，同时将能量破坏降至最低--水正被广泛用于冷却温度有时高达2000摄氏度的工艺，以管理其平稳、可靠、快速、大批量的运行，并保护设备的完整性。今天使用的冷却技术代表了现代工程所提供的一些最先进的技术。然而，其缺点是产生低温水或低压蒸汽，其能量比热源的能量低很多。为了更好地管理水，钢铁厂和水工业必须寻找突破性的概念，以执行同样苛刻的功能，并有保存能源的额外限制，从而回收更高质量的能源用于其他用途。

从废水、盐水和淤泥中回收产品和资源--钢铁厂的含水残留物来自很多工艺车间，在安全和水质方面要进行适当的处理，准备排放，而一些主要是固体的残留物会留下较高浓度的工艺产生的辅助元素。在法规推动下，再利用和循环作为节约资源的一般原则，根据新的法规和不断出现的新处理技术重新审视目前的做法，是使设备实践与社会目标持续一致的合理步骤。当然，有些水流可能表现出如此低的浓度，对其进行处理目前可能没有经济意义，但新的概念必然会出现。

能源和水流量的同时优化 - 夹层分析原则上是优化水或能源流量的有力工具，尽管它们在钢铁厂的应用仍处于起步阶段。同时优化这两种流量，并将这一概念进一步扩展到其他环境流量（影响），构成了一个相当新的多标准优化原则，任何钢铁厂都需要进行开发。

利用废热作为分离技术的驱动力--这里提出的方法是寻找废物和水处理之间的积极协同作用，例如利用未回收的高温热量来干燥污泥。 目前，它还处于非常原始的阶段，创新的方法将来自于同时解决这两个问题。