[摘要] 以太鋼供水廠熱連軋水處理工段中冷卻循環(huán)水系統(tǒng)為例，論述太鋼運(yùn)用的水質(zhì)在線監(jiān)測儀器，對冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)進(jìn)行時時監(jiān)控，為節(jié)水、節(jié)能、降耗、減少污染提供可***的一手資料，帶來了可喜的成效。
[關(guān)鍵詞] 在線水質(zhì)分析儀；節(jié)水減排；冷卻循環(huán)水
1太鋼供水系統(tǒng)的情況介紹
太鋼水資源的利用與再生都是由太鋼供水廠來負(fù)責(zé)，近年來供水廠致力于走可持續(xù)發(fā)展和節(jié)約型企業(yè)的建設(shè)，狠抓節(jié)能降耗，加大管理力度，積極吸納國內(nèi)和國際上的節(jié)水新技術(shù)、新工藝和管理經(jīng)驗，對原有的給排水系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模的改造；對新上馬的生產(chǎn)項目，都堅持采用節(jié)水型生產(chǎn)工藝。 “十五”期間，淘汰落后產(chǎn)能120萬噸，投資12億元，建成冶煉廢水處理、焦?fàn)t除塵等30項重點(diǎn)環(huán)保項目，工業(yè)水循環(huán)利用率超過96% ，噸鋼能耗下降了27.05% ，噸鋼新水消耗下降了65.97% 。
供水廠主要有低溫用水供水系統(tǒng)、生產(chǎn)循環(huán)供水系統(tǒng)及水處理系統(tǒng)。低溫用水供水系統(tǒng)主要是供太鋼廠區(qū)及附近部分居民生活低溫用水、生產(chǎn)低溫用水；生產(chǎn)循環(huán)供水系統(tǒng)主要是供太鋼生產(chǎn)循環(huán)用水，生產(chǎn)循環(huán)供水系統(tǒng)又分凈環(huán)供水系統(tǒng)、濁環(huán)供水系統(tǒng)、軟水供水系統(tǒng)、冷凍水供水系統(tǒng)、大循環(huán)供水系統(tǒng)、除鹽水供水系統(tǒng)；水處理系統(tǒng)又分污水處理系統(tǒng)、廢酸中和處理系統(tǒng)、酚氰水處理系統(tǒng)。
在鋼廠中最主要的廢水來源是冷卻水，大概占有70%左右的份額，所以對循環(huán)冷卻水用量的有效控制可以得到很好的節(jié)水、節(jié)能和節(jié)省藥劑用量的效果。目前太鋼供水廠在新建熱軋循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中安裝了具有世界水平的水質(zhì)在線分析儀器對冷卻水質(zhì)進(jìn)行時時監(jiān)測，同時實現(xiàn)對循環(huán)水用量、加藥量的理想控制。下面我們對在線水質(zhì)監(jiān)測儀器的實際應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析。
2太鋼新熱軋循環(huán)冷卻水系統(tǒng)控制
2.1太鋼熱軋循環(huán)冷卻水系統(tǒng)簡介
太鋼新熱軋項目中的循環(huán)水部分主要包括間接冷卻循環(huán)水系統(tǒng)（凈環(huán)）、直接冷卻循環(huán)水系統(tǒng)（濁環(huán)）和層流冷卻循環(huán)水系統(tǒng)。
太鋼熱連軋廠的各種加熱爐、各種熱處理爐、潤滑油系統(tǒng)冷卻器、液壓系統(tǒng)冷卻器、空壓機(jī)、主電機(jī)冷卻器、通風(fēng)空調(diào)以及各種儀表用水等均為間接冷卻水用戶。間接冷卻水的水質(zhì)不受污染，僅水溫升高，一般只需要經(jīng)冷卻塔降溫達(dá)到用水設(shè)備對水溫的要求后，即可循環(huán)使用。但是由于在循環(huán)中仍然會受到塵泥和微生物的污染，所以間接冷卻水通常也要采取過濾的手段進(jìn)行處理。
精、粗軋機(jī)工作輥冷卻、支撐輥冷卻、精軋機(jī)立輥冷卻、輥道冷卻、沖氧化鐵皮和?；盟裙に嚩蔚睦鋮s水都是直接冷卻水用戶。因為直接冷卻水與被冷卻物質(zhì)直接接觸換熱， 所以需經(jīng)沉淀、過濾等方式進(jìn)行處理后才可用于回用或串級使用。
層流冷卻水主要是為了控制帶鋼精軋過程中熱量輸出輥道上的溫度，在冷卻過程也與物料直接接觸，但是其鐵渣含量比較低，經(jīng)過一步沉淀、過濾、冷卻后即可回用。
2.2循環(huán)冷卻水進(jìn)行監(jiān)測的必要性
從上述分析可以看出，在熱軋工藝中冷卻水的用途廣泛，而且對生產(chǎn)有重要的影響意義，因此保證冷卻水系統(tǒng)的正常運(yùn)行就顯得尤為重要了。為了保證冷卻水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，應(yīng)該對其運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測，保證其循環(huán)管路不被腐蝕、無結(jié)垢，并且要保證回用水水質(zhì)達(dá)到用戶的要求。
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)經(jīng)清洗、預(yù)膜處理，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行后，應(yīng)按設(shè)計規(guī)定嚴(yán)格控制各項工藝指標(biāo)和不斷監(jiān)測系統(tǒng)中換熱設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕情況，以便及時發(fā)現(xiàn)問題加以解決。采用磷系列配方的冷卻水系統(tǒng)要控制以下項目：
① pH值 磷系配方中，pH是一個極為重要的項目，必須嚴(yán)格按設(shè)計的指標(biāo)加以控制，這有助于聚磷酸鹽膜的生成和維持。pH值控制過高，容易結(jié)垢；pH值偏低，對膜有破壞作用，且使腐蝕傾向增加。因此pH值的控制應(yīng)穩(wěn)定，波動范圍要小。在系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置pH自動記錄和自動調(diào)節(jié)加酸裝置，這樣對提高處理效果有很大的作用。
②Ca2+ 聚磷酸鹽螯合水中的Ca2+沉積在陰極表面形成一層保護(hù)膜起到緩蝕作用，故水中必須要有足夠的Ca2+，但Ca2+過高，易于生成碳酸鈣和磷酸鈣的垢。Ca2+控制適當(dāng)才能達(dá)到緩蝕和阻垢的效果。我們可以通過在線硬度分析儀來對碳酸鈣的多少進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，這樣就可以保證水中Ca2+存在但是不會超標(biāo)。
③濁度 濁度高是冷卻水系統(tǒng)形成沉積的主要原因，因此要求濁度越低越好。發(fā)現(xiàn)濁度有較大的變化時，應(yīng)及時查找原因采取措施，這是由于濁度的變化直接反映了冷卻水水質(zhì)的變化，菌藻繁殖和補(bǔ)充水的水質(zhì)都會影響濁度。在線濁度分析，可以讓管理者更加及時的發(fā)現(xiàn)冷卻水水質(zhì)的變化動向，盡快采取有效的措施。同時在線監(jiān)測濁度還可以為幫助用戶對濁度的長期變化趨勢進(jìn)行分析，了解水質(zhì)的變化規(guī)律，根據(jù)這些經(jīng)驗對系統(tǒng)做進(jìn)一步的優(yōu)化控制。
④總磷 總磷是有機(jī)磷酸鹽和無機(jī)磷酸鹽的總和，對總磷酸鹽在冷卻水中的含量進(jìn)行監(jiān)測，可以了解水中磷系藥劑投加量是否恰當(dāng)，保證緩蝕和阻垢的效果，也可以保證藥劑的投加量始終保持狀態(tài)的同時還能限度的減少藥劑的投加，節(jié)約運(yùn)行成本。在磷系配方中，總磷的控制量是非常重要的，它直接反映出系統(tǒng)對藥劑的需求量，操作控制人員不必再盲目的投加藥劑，使系統(tǒng)的運(yùn)行更加科學(xué)更加可***，不會因為經(jīng)驗值或者估計值的滯后造成的藥劑太少而發(fā)生腐蝕，也不會因藥劑太多造成結(jié)垢的同時還大量浪費(fèi)了藥劑。
⑤濃縮倍數(shù) 濃縮倍數(shù)對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是非常重要的參數(shù)，提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍率，可以減低補(bǔ)充水的用量，從而節(jié)約水資源，還可以降低排污水量，從而減少對環(huán)境的污染和廢水的處理量，同時提高濃縮倍率還可以節(jié)約水處理劑的消耗量。但過高的濃縮倍率也會使水的結(jié)垢傾向增大，從而使結(jié)垢控制的難度增大。因此，因地制宜根據(jù)實際情況控制合理的濃縮倍率對于整個循環(huán)水處理過程意義很大。一般的系統(tǒng)都把濃縮倍數(shù)控制的3~5之間，但是濃縮倍數(shù)的值很難監(jiān)測出來，我們可以通過對電導(dǎo)率的監(jiān)測來反映出濃縮倍數(shù)的大小，這樣就可以非常方便的觀測出其變化情況，把其控制在合理的范圍內(nèi)，并在發(fā)生變化時采取相應(yīng)的措施。當(dāng)濃縮倍數(shù)高于或者低于規(guī)定值時，應(yīng)自動加大或減小排污量，使其穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。
另外，除了上述分析中提到的重要參數(shù)需要時時監(jiān)測外，正確控制余氯對保證殺菌滅菌和保護(hù)木質(zhì)塔也具有重要意義。如果通氯后，連續(xù)測不出余氯，則說明系統(tǒng)中出現(xiàn)異常情況，如有機(jī)物增加、漏氨或有NO2-存在，因為這些物質(zhì)都會與氯作用而消耗大量的氯。通過余氯測定，也可及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的問題，便于及時采取措施。
2.3太鋼新熱軋循環(huán)冷卻水系統(tǒng)控制現(xiàn)狀
目前新熱軋循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的直接冷卻水、間接冷卻水和層流冷卻水這三個系統(tǒng)中分別安裝了美國HACH公司的總磷、濁度、硬度和電導(dǎo)率在線分析儀，這些在線分析儀的共同工作，使操作人員能夠更加全面的了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，判斷系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的狀況。圖4至圖6是哈希在線儀器在現(xiàn)場的安裝及運(yùn)行狀況。
經(jīng)過幾個月的運(yùn)行后，三個系統(tǒng)的各參數(shù)監(jiān)測值已經(jīng)基本上穩(wěn)定，詳細(xì)數(shù)據(jù)見下表。
表1 各水質(zhì)參數(shù)日常數(shù)據(jù)
控制參數(shù) | 間接循環(huán)冷卻水 | 直接循環(huán)冷卻水 | 層流循環(huán)冷卻水 |
硬度（以CaCO3計mg/l） | 150 | 330 | 460 |
電導(dǎo)率（μS/cm2） | 430 | 760 | 860 |
濁度（mg/l） | 3 | 6 | 8 |
總磷（以PO4計mg/l） | 9.1 | 1.3 | 2.0 |
根據(jù)太鋼循環(huán)冷卻水系統(tǒng)藥劑配方以及循環(huán)水功能需要，各個工藝點(diǎn)的總磷、硬度都有相應(yīng)的變化，上表所列數(shù)據(jù)均在其系統(tǒng)要求范圍之內(nèi)，且儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定。
2.4 太鋼新熱軋循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在線儀器的日常維護(hù)
美國HACH公司的在線總磷、硬度、濁度和電導(dǎo)率分析儀的日常維護(hù)工作很少，可大大降低現(xiàn)場操作人員的工作量，所有儀器均可以無人看管正常運(yùn)行1個月左右，操作人員只需定期對儀器進(jìn)行常規(guī)的維護(hù)即可。
1）每個月對儀器進(jìn)行目測檢查，看其運(yùn)行是否正常，數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定；
2）每三個月更換總磷試劑，硬度分析儀因為可以調(diào)節(jié)測量時間間隔，所以試劑用量要看實際情況，在每個月的檢查中都要留意試劑的剩余量；
3）每六個月更換總磷儀器的各種軟管等備件及標(biāo)準(zhǔn)液，其他儀器進(jìn)行常規(guī)檢測。
具體的維護(hù)工作步驟按照HACH公司提供的操作手冊進(jìn)行即可。
3太鋼新熱軋循環(huán)冷卻水使用在線儀器后的成效
太鋼在舊熱軋工藝段中因為安裝了總磷等在線分析儀器后，藥劑節(jié)省1噸/月，而每噸藥劑價格在1.2萬元/噸，所以一年僅僅在藥劑方面就可以節(jié)省費(fèi)用14.4萬元/年。另外在有水質(zhì)在線分析儀器的狀況下，其新鮮水補(bǔ)充上面也有很大的節(jié)省。
在巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益面前，太鋼節(jié)水、減排和安全生產(chǎn)方面都取得了巨大的成效，因此新熱軋系統(tǒng)安裝了更全面的水質(zhì)分析儀器設(shè)備，預(yù)計新冷軋冷卻循環(huán)水系統(tǒng)依然會采用在線水質(zhì)分析儀，并配合現(xiàn)代化自動化控制系統(tǒng)，更加充分的發(fā)揮其功效。
