1. 5 Нормы недопотребления

Необходимое для каждого производства количество воды, а также образующихся отработавших вод устанавливается технологическим расчетом или принимается на основании передового опыта. Они могут быть приняты по действующим ведомственным технологическим или укрупненным нормам (например, «Укрупненные нормы расхода воды и количества сточных вод на единицу продукции, для различных отраслей промышленности»). Черная металлургия является крупным потребителем воды. Ее удельный вес в общем водопотреблении всей промышленности страны — примерно 15%. Абсолютная величина общего водопотребления ежегодно увеличивается на 4-5% и в настоящее время составляет около 30 млрд. м³ в год.

В настоящее время расход воды определяют двумя методами в расчете:

1)на металлургический агрегат,

2)на единицу продукции.

Первый метод применяется при разработке технических проектов и рабочих чертежей, второй при составлении технико-экономических обоснований, перспективных и прогнозных разработок по водоснабжению промышленных районов. Основной технологической характеристикой каждого металлургического агрегата является производительность и сортимент выпускаемой продукции. В зависимости от этого определяется перечень необходимого оборудования, устанавливаются тепловые нагрузки на отдельные узлы и расход охлаждающей воды. Расход воды на металлургические агрегаты во многом зависит от уровня интенсификации технологического процесса (кислород, природный газ и др.), а также от характеристики газообразных, твердых и жидких выбросов. Металлургические печи одного и того же объема и тоннажа или прокатные станы с одним и тем же диаметром рабочих валков и шириной бочки могут потреблять разное количество воды.

Например, потребление воды на двух мартеновских печах одинакового тоннажа может различаться при прочих равных условиях на 40-50%, если на одной из них применяется кислород для интенсификации плавки и мокрая очистка газов. На двух конверторах одинакового тоннажа расход воды может различаться на 30-35% в зависимости от способа отвода газа — с дожиганием окиси углерода или без дожигания. Точно также потребление воды двумя одинаковыми прокатными станами может различаться на 30-40% в зависимости от наличия участка термоупрочнения проката.

Таким образом, производительность металлургического агрегата не всегда может быть единственным критерием, определяющим его водопотребление. Поэтому удельные нормы расхода воды на единицу продукции могут дать лишь весьма приближенную картину водопотребления Расход воды по проектным данным на некоторых металлургических агрегатах приведен ниже.

Агрегаты Расход воды м3\ч

Аглолента (с газоочисткой) площадью спекания, м²:

75 270-640

250 1400

Доменная печь (водяное охлаждение) объемом м²

1000 2200

2000 2500-3700

Мартеновская печь (при испарительном охлаждении) т:

150 125-200

300 300

650 430

Конвертор (без очистки газов) т:

100-130 300-480

250 2000

Блюминг:

1150 3100

1300 -6200

Слябинг 1150 4300-4650

Стан:

обжимной 1100 2100

рельсо-балочный 2100

среднесортный 15 00

мелкосортный 250 690-2750

проволочный 250 1315-1650

горячей прокатки 1700 14100

холодной прокатки 1700 5700-9700

Нормирования расхода воды играет важную роль в вопросе сокращения водопотребления и бережного отношения к воде:

Продукт Расход воды м3\ч

Сырая руда (обогащение гравитационно- магнитным способом) 11,75

Агломерат 7,40

Чугун (охлаждение) 18,50-23,0

Сталь:

мартеновская(испарительное охлаждение) 6,0

конверторная (охлаждение) 12,8

Доменный газ (очистка) 11,0

Конверторный газ (очистка, отвод без дожигания) 10,4

Непрерывная разливка стали 33,8

Прокат:

тонколистовой 36,0

холоднокатный 26,8

Имеются факторы, влияющие на сокращение водопотребления и способствующие увеличению расхода воды. К первым относятся:

а) испарительное охлаждение металлургических печей и кристаллизатаров машин непрерывного литья заготовок, позволяющее сократить потребление воды в охлаждаемых деталях в 50-60 раз;

б) сухие методы очистки отходящих газов, позволяющие в сочетании с пневмотранспортом пыли полностью исключить использование воды;

в) усовершенствование способов охлаждения прокатного оборудования и металла — замена малоэффективного способа охлаждения при помощи перфорированных труб форсуночным охлаждением, что позволяет в ряде случаев сократить потребление воды на 20-30%;

г) совершенствование способов промывки металла после травления путем применения каскадов, противотока и воздушной промывки;

д) использование электроприводов к воздуходувным машинам и компрессорам воздуходувных и кислородных станций, позволяющее исключить весьма существенный расход воды на конденсацию пара паротурбин;

е) воздушное охлаждение. Замкнутые циркулярные контуры умягченной воды или эмульсий, применяемые для охлаждения некоторых агрегатов и сред, например ртутных выпрямителей, электролучевых печей, могут охлаждаться воздухом.

Основные факторы, увеличивающие потребление воды:

1. Обогащение дутья доменных печей кислородом. В настоящее время расход кислорода для доменного дутья составляет в среднем 50 м на 1 т. чугуна, в то время как в новых мощных доменных печах объемом5000 м3 предусмотрен расход кислорода 160 м³\т. Интенсификация доменной плавки на всех доменных печах потребует сооружения новых кислородных станций и вызовет дополнительный расход воды.

2. Увеличение доли стали, разливаемой в машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) а также выплавляемой в конверторах и электропечах, за счет сокращения выплавки стали в мартеновских печах.

Выплавка стали в конверторах и электропечах в сочетании с разливкой в МНЛЗ является более водоемким процессом по сравнению с выплавкой стали в мартеновских печах и разливкой в изложницы за счет большего количества охлаждаемых деталей, вторичного охлаждения металла в МНЛЗ, вакуумирования стали очистки газов, применения кислорода и др.

3. Увеличение доли горячекатаного листа в общем производстве проката.

Производство листовой стали является более водоемким процессом, чем сортового проката (ориентировочно на 30-40%), за счет большего количества охлаждаемых механизмов-клетей, рольгангов, моталок и др. Перспективными планами развития черной металлургии намечается довести долю листа в общем прокате до 50-60%.

4. Увеличение доли термоупрочненного проката в общем производстве проката. Процесс термоупрочнения связан с использованием значительных расходов воды на быстрое охлаждение металла (с температуры 800 до 150-200 градусов С) во время его движения по рольгангу.

5. Увеличение доли холоднокатного листа, в том числе листа с различными покрытиями, а также жести в общем производстве проката. Производство холоднокатного листа и жести является дополнительным металлургическим переделом, сопряженным со значительными расходами воды. Так, на производство 1т холоднокатного листа с покрытиями расходуется около 40 м³, а на 1 т жести — 173 м³ воды.

6. Гранулация доменных шлаков в установках, расположенных при доменных печах, которая требует большего расхода воды по сравнению с грануляцией в гидрожелобных установках вследствие применения гидравлического транспорта гранулированного шлака, очистки отходящих газов и др. Грануляция шлаков в установках при доменных печах будет применяться на новых печах и некоторых реконструируемых. Общее количество гранулируемых огненно-жидких шлаков будет все время увеличиваться. В настоящее время гранулируется примерно только половина всех шлаков. Во ВНИПИ черметэнергоочистке изучено влияние перечисленных выше факторов на изменение расхода воды на единицу продукции В результате установлено, что влияние факторов, повышающих водопотребление в среднем по отрасли, в основном уравновешивается факторами, понижающими потребление воды. Поэтому усредненные по отрасли расходы воды на основные виды продукции не претерпят существенных изменений в ближайшее время.

Иногда удельные величины потребления воды в черной металлургии относят к производству 1т. чугуна или стали. Однако разные исследователи определяют эту величину по-разному. Одни включают в расход воды на производство 1т. чугуна или стали потребление воды по всем предшествующим и последующим металлургическим переделам, включая добычу и обогащение руды, горячую и холодную прокатку, производство метизов и пр. Другие не всегда оговаривают, что включает в себя величина удельного расхода воды на 1т. продукции. В результате часто получаются несопоставимые величины. У нас в стране удельный расход воды, включающий все металлургические переделы, отнесенные к 1 т. чугуна, составляет 300 м³, а на 1т стали 220 м³.

Для приближенных расчетов водопотребления удобно пользоватьс усредненными по отрасли комплексными показателями расхода водь: включающими все технологические операции данного вида производства, также расхода воды для энергоносителей (дутьевого и сжатого воздухе кислорода, пара) и на вспомогательные нужды общезаводского значения (таб. 1 . ). Усредненные удельные расходы нивелируют водопотребителей с различны! уровнем технического прогресса. В новых цехах, с современными агрегатами расходы воды могут отличаться от усредненных на 35-50% в сторон; увеличения.

Безвозвратное потребление и потери воды.

При рациональной организации водного хозяйства предприятий, когда во основные потребители снабжаются водой из замкнутых оборотных циклов величина безвозвратного потребления воды и потери ее определяют расхо, свежей воды, забираемой из внешних источников. В идеальном случае расхо; свежей воды равен безвозвратному потреблению и потерям воды. В условия: бессточного использования воды правильное определение этих величин имев' важное значение.

Безвозвратное потребление воды и потери слагаются из: безвозвратной потребления и потерь в производстве; расхода воды на водоподготовку ] котельных установках; потерь воды на испарение и унос ветром в охладителях; расход воды на полив полов, площадок и территорий. Основные виды потерь воды в производстве следующие:

а) увлажнение шихтовых материалов на фабриках агломерата и окатышей, в скипах доменных печей, на рудных дворах и др.

б) охлаждение отсева мелочи агломерата (возврата) перед подачей его на агломерационную ленту;

в) грануляция доменного шлака и шлакопереработка;

г) увлажнение сухой пыли из пылеуловителей доменных печей электрофильтров, мартеновских печей и др.;

д) шламоудаление из систем водоснабжения газоочисток, разливочных машин и удаление окалины из отстойников прокатных цехов;

е) охлаждение отходящих газов в газоходах путем впрыскивания воды в скрубберы полного испарения;

ж) каплеунос с очищенными газами.

Общая величина безвозвратного потребления и потерь воды, отнесенных к 1т продукции в % приведены ниже:

Агломерат

Газоочистка, гидрообеспылевание, гидротранспорт пыли, увлажнение шихты, тушение возврата, охлаждение оборудования 5,6

Чугун

Охлаждение печей (частично водяное), гидроудаление пыли из подбункерных помещений, газоочистка, грануляция шлака, разливка чугуна

ТЭЦ-ПВС с химводоочисткой и гидрозоло-удалением 3,85

Сталь

Конвектор 250т. без дожигания окиси углерода,газоочистка вакуумирование, непрерывная разливка стали 3,0

Прокат

Непрерывная, горячая прокатка листа (тонколистовой стан) термоупрочнение металла, огневая зачистка 1,6

Для агломерата чугуна и стали, суммарная величина безвозвратного потребления воды приведена без учета расхода на полив полов и территории.