【首鋼】京唐公司海水淡化項(xiàng)目 年節(jié)約2400萬噸水
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據(jù)了解，華北地區(qū)人均水資源占有量是全國的1/6左右，是世界平均的1/24，水資源嚴(yán)重緊缺。鋼鐵企業(yè)作為水資源消耗的大戶，全力推進(jìn)能源綜合利用成為了企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。作為國家“十一五”規(guī)劃綱要的重點(diǎn)工程，首鋼京唐公司年設(shè)計(jì)產(chǎn)能970萬噸，因其身處華北地區(qū)，對水資源利用產(chǎn)生了一定影響。首鋼京唐公司臨海而建，將海水淡化作為水資源開源增量的重要技術(shù)，進(jìn)一步降低鋼鐵廠對淡水資源使用量。
建設(shè)之初，海水淡化工藝選擇是個(gè)難題。首鋼京唐公司根據(jù)鋼鐵生產(chǎn)中煤氣、蒸汽的產(chǎn)生與使用的瞬時(shí)變化，總結(jié)煤氣、蒸汽資源供需關(guān)系的變化規(guī)律，科學(xué)地規(guī)劃制定煤氣、蒸汽供應(yīng)與使用間的“不平衡”策略，并多方權(quán)衡多級閃蒸、反滲透、低溫多效等各種海水淡化工藝的利弊，最終選取了低溫多效蒸餾工藝。充分利用煤氣鍋爐、低溫多效海水淡化裝置具有負(fù)荷適應(yīng)范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，解決了鋼鐵企業(yè)的煤氣、蒸汽動態(tài)平衡及零排放，形成鋼鐵企業(yè)內(nèi)特有的水-汽-水循環(huán)，為鋼鐵企業(yè)余能余熱的高效回收利用開拓了一條有效途徑，也起到節(jié)能環(huán)保的雙重作用。
首鋼京唐公司海水淡化低溫多效蒸餾工藝，操作溫度低、動力消耗低、系統(tǒng)熱效率高，是一項(xiàng)設(shè)備在真空情況下，鹽水的最高蒸發(fā)溫度低于70℃的淡化技術(shù)。項(xiàng)目由4套主體蒸發(fā)器組成，日產(chǎn)水能力50000噸，分兩步建設(shè)。一期一步兩套裝置，全部引進(jìn)法國技術(shù)。建設(shè)過程中，技術(shù)人員不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并大量翻閱世界各地海水淡化項(xiàng)目的資料，學(xué)習(xí)借鑒先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過一期一步項(xiàng)目建設(shè)的錘煉，在一期二步項(xiàng)目建設(shè)中，首鋼充分發(fā)揮集團(tuán)優(yōu)勢，使兩套海水淡化裝置實(shí)現(xiàn)了四個(gè)自主，并實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，獲得冶金科學(xué)技術(shù)二等獎、北京市科技進(jìn)步二等獎等多個(gè)獎項(xiàng)，獲得國家專利10項(xiàng)、制訂海水淡化行業(yè)規(guī)范1項(xiàng)，為新型技術(shù)的國產(chǎn)化應(yīng)用開辟了新的途徑。
在自主設(shè)計(jì)方面，首鋼京唐公司將一期二步主體蒸發(fā)器設(shè)計(jì)平行六面體形狀，屬于國內(nèi)首創(chuàng)。設(shè)備及管道布置合理，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省了檢修單元的空間，便于更換換熱管束。
在工藝調(diào)整上不斷推行創(chuàng)新技術(shù)，采取了多種工況相結(jié)合的運(yùn)行方式。由于鋼鐵生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生余熱蒸汽和汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組乏汽，通過調(diào)節(jié)兩種蒸汽的使用量，實(shí)現(xiàn)了余熱蒸汽作為主汽源;發(fā)電機(jī)組乏汽和低壓蒸汽結(jié)合使用作為汽源;乏汽作為主汽源的3種運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)了鋼鐵廠余熱蒸汽使用量的動態(tài)調(diào)節(jié)，將熱能轉(zhuǎn)化為水儲存，達(dá)到了煤氣、蒸汽零放散的目標(biāo)。其中，乏汽模式目前在國內(nèi)屬首次使用，海水淡化制水成本降至6.2元/噸。在此基礎(chǔ)上，主體設(shè)備增設(shè)了TVC裝置，可利用其它壓力較高的富余蒸汽將主體裝置中產(chǎn)生的末效蒸汽壓縮以得到更多的加熱蒸汽。
為不斷推動能源綜合利用水平，首鋼京唐公司研究推行了水電共生技術(shù)。將海水淡化蒸發(fā)器代替汽輪機(jī)凝汽器，利用發(fā)電后的低品質(zhì)乏汽作為海水淡化動力蒸汽，形成了一種新的余熱余能梯級利用模式，節(jié)省了為發(fā)電機(jī)組凝汽器設(shè)置直流冷卻設(shè)施的投資及運(yùn)行費(fèi)用，海水淡化制水成本也大幅降低。該項(xiàng)技術(shù)投用后，每年可節(jié)約標(biāo)煤13.86萬噸。
在自主制造、自主建設(shè)方面，首鋼機(jī)電公司承擔(dān)了海水淡化蒸發(fā)器、蒸餾水冷凝器、熱壓縮器等主體制造和安裝工作，單臺套總重達(dá)560噸。為提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，在制造過程中分別采用雙相不銹鋼焊接、零件防變形、鋼酸洗鈍化、管板支撐板的高效鉆孔等6項(xiàng)國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，共加工孔位73.6萬個(gè)，焊接雙相不銹鋼焊縫43公里，27.47萬個(gè)管口脹接無泄漏，優(yōu)質(zhì)高效完成了制造、現(xiàn)場總成低溫多效海水淡化裝置。
在自主運(yùn)營方面。海水淡化成作業(yè)區(qū)建制，由首鋼京唐公司能源與環(huán)境部自主運(yùn)行、管理，結(jié)合鋼鐵主工序生產(chǎn)實(shí)際，能源系統(tǒng)隨時(shí)調(diào)整海水淡化運(yùn)行參數(shù)，提高了鋼鐵廠能源綜合的協(xié)調(diào)同一性，實(shí)現(xiàn)了能源效益最大化。
為不斷深化水資源利用，首鋼京唐公司還規(guī)劃有膜法海水淡化，突破熱法之后的濃鹽水再利用(熱膜耦合)。由于膜法海水淡化工藝對原水溫度和水質(zhì)要求較高，而作為水源的低溫多效海水淡化排放出的濃鹽水，以及自備電廠直流冷卻水，其出水溫度、SS、NTU等指標(biāo)，完全滿足膜法海水淡化的工藝要求，能夠解決北方冬季水溫及污染物問題，并為濃鹽水提升至商品級、產(chǎn)業(yè)鏈延伸至鹽化工領(lǐng)域打好了基礎(chǔ)。目前，已經(jīng)完成熱中空纖維膜法海水淡化中試試驗(yàn)、膜耦合濃鹽水綜合利用中試試驗(yàn)及加壓與能量回收一體化裝置試驗(yàn)研究。
膜法海水淡化產(chǎn)水TDS≤150毫克每升主要用于循環(huán)冷卻水以及市政用水，熱法海水淡化產(chǎn)水TDS≤10毫克每升主要用于工業(yè)用水，使水資源利用合理化、精細(xì)化。由于首鋼京唐公司膜法海水淡化工藝所需的原水、電力均產(chǎn)自鋼鐵主工序，工藝運(yùn)行費(fèi)用低，今后還將充分利用價(jià)格杠桿，推行“競價(jià)上網(wǎng)”，在首鋼京唐公司二期海水淡化建成后，將熱法海水淡化產(chǎn)水與膜法海水淡化產(chǎn)水按一定比例勾兌后直供市政管網(wǎng)。
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