摘要：高污染性、高耗能性是冶金行业的典型特征，在当前提倡可持续发展的时代背景下，必须对冶金行业进行一定的改革，从源头着手进行节能设计，通过改革冶金工艺，水资源循环利用等手段和措施减少冶金工业的水消耗量，同时也有利于减少由于冶炼金属造成的环境污染。
关键词:冶金；供水和排水；节能减排
冶金行业可以根据冶炼工艺的不同、冶炼设备的需水量和生产排放废水的特性，设计不同的给排水系统。为了实现冶炼企业给排水的环保节能目标，许多企业都重视给排水工程的节能设计。这种设计理念不仅可以推动冶金行业排水技术的不断进步，而且其长期的经济效益和环境效益也是传统排水设计无法比拟的。节能给排水设计有助于缓解冶金企业资源紧张的局面。因此，现代冶金工业给排水设计应重视节能设计，以便合理采取有效的节能设计措施，更好地实现冶金工业给排水工程的功能。给排水系统建设应充分考虑水源条件和生产废水处理要求，以节能减排为设计目标。
1废水处理设计
近年来，节约水资源已经成为全世界呼吁的话题。作为人类必需的能源之一，需求与储备的矛盾日益明显[1]。因此，冶金行业的废水处理变得尤为重要，必须采取合理的措施进一步减少冶金行业的废水排放，以实现进一步的节能减排。冶金生产过程排放大量污染物含量高、成分复杂的废水[2]。根据冶炼金属的不同，废水处理的主要方法包括物理处理、化学处理和生物处理。物理处理方法不涉及废水性质的改变，主要采用吸附、过滤、离心等。或者根据不同杂质的沸点和结晶点的不同，从废水中分离出杂质。化学处理涉及化学反应，通过置换、氧化等化学反应方法，将杂质从离子态转化为固体化合物，实现废水的净化。生物处理法主要是利用天然微生物，通过其代谢作用，将冶金废水中的有机杂质氧化分解，转化为无机物[3]。与物理和化学处理方法相比，生物处理方法更加环保。生物处理需要很长时间。为了加快其废水处理，需要加快目标微生物的代谢。而且生物处理只能处理废水中的有机杂质，有很强的局限性。
2.采用高炉水冷系统，有利于节能。
脱盐水冷却循环系统仍然是冶金工业中应用最广泛的系统。根据前苏联的统计，正常使用工业水冷却的高炉平均寿命为4.5年。与普通工业冷却水相比，高炉平均寿命提高一倍，平均寿命达到9-12年。同时，水冷系统也是实现节能设计的重要因素。目前主要使用的脱盐水冷却循环系统是高炉软水闭路循环冷却系统，其特点如下:
(1)良好的运行稳定性
软水就是所谓的脱盐水。与工业用水相比，软水可以避免冷却和结垢的弊端，这也是延长高炉寿命的主要支撑。目前使用的软水是添加了缓蚀剂的化学软化水。只要控制好水质，冷却设备的内表面可以长期保持无水垢状态。通过改进冷却循环系统，提高冷却水的可靠流量，使冷却设备随时保持足够的冷却能力，从而实现高炉冶炼的稳定运行和长期使用。与蒸发冷却循环系统相比，软水闭路循环系统的冷却水温度更低，高炉炉墙能快速凝固渣皮，保证了冷却设备的正常运行。同时，可以根据需要调节循环水流量和水温，满足高炉的冷却需要，从而达到节能的效果。
(2)减少供水需求。
软水闭路冷却循环系统是一个相对封闭的系统，其中物质形成自己的循环系统，不存在像蒸发冷却循环系统那样的水分蒸发损失。理论上只有工艺制造上的缺陷造成的失水，比如管接头不牢固造成的漏水。因此，一般情况下，系统用水量很小，供水系统的流量设计要求也相应降低。运行中平均每小时补水量不超过循环水的1%，远低于工业用水开路冷却系统的5%。
3给排水节能的具体措施
3.1给排水工程设计的优化
在设计冶炼行业给排水工程时，设计人员意识到设计的巨大作用。首先，在保证设计质量的前提下，他们要尽量减少材料成本的投入。同时，他们还要对管道接头、井连接、坡距等细节进行科学合理的设计，可以在一定程度上降低材料成本。此外，目前冶炼行业的给排水节能设计仍有很大的发展潜力。如何开发这些潜力，需要设计师在排水方式的设计上精益求精。排水系统是一个复杂的系统，涉及因素多，环节复杂。因此，在给排水系统的设计中应优化各个环节，提高整个系统的节能性能。
3.2根据水质要求梯级用水量
梯级用水是指根据冶炼作业不同环节的要求，直接利用满足较低水质要求的废水，降低废水排放和处理成本的用水方法。梯级用水最大的特点是上级水可以不经处理直接使用。有了这个节能措施，上层水位产生的杂质中一定不能有影响下层水位需求的物质。如果上水位中有对下水位有害的物质，水位不能直接梯级，必须处理后才能回收，避免运行设备使用寿命的缩短和生产隐患的积累。
3.3变频供水和供电
变频供水主要是连铸机生产运行的一种给排水节能措施。根据连铸机不同的生产工段和不同的用水量，采用变频供水可以有效降低用水量，达到节能的目的。当然，如果冷却塔风机等其他辅助设施适合使用变频器，也可以使用变频器实现节能。
3.4高炉冲渣水的余热利用
高炉冶炼过程中产生的炉渣可高达1500℃，所以冷却后的冲渣水中有大量的热能。这种热能的回收利用是给排水设计中一个重要的节能方向。但冲渣水含有大量杂质，不能直接使用，需要换热处理。经过换热处理后，这部分热能可以用于居民采暖和发电，换热后的回水可以继续作为冲渣水使用，形成一个完整的循环，有助于提高高炉余热的利用率。在高炉冲渣过程中，炉渣的热量被冲渣水吸收，使炉内温度逐渐上升到饱和状态，高炉蒸汽会带出一部分余热，约占总热量的五分之一。高炉炉渣余热的走向分为两部分，一部分被冲渣水蒸发，另一部分被水蒸发带入大气。高炉热交换处理后产生的余热保持稳定状态，冲渣后高炉温度保持不变。
4结束语
给排水设计节能是冶金行业降低能耗的重要途径。在工程应用中，应以回收和减排为基本原则，从而降低生产成本，提高企业效率。节能设计不可能一蹴而就，但仍需要在生产实践中探索和研究。
参考资料:
[1]张强。工业区给排水系统的节能设计[J].中国高新技术企业，2017(11):161-162。
[2]张博。冶金废水科学处理的思考与探索[J].绿色能源，2022，6 (14): 32-34。
[3]成岩作用。工业废水处理方法及发展趋势探讨[J].黑龙江环境公报，2017 (03): 30-32。
作者:闫芳单位:唐山科技职业技术学院
