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在線水質分析儀在太鋼循環水工藝中的應用
日期：2025-10-30 02:39
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摘要： [摘要] 以太鋼供水廠熱連軋水處理工段中冷卻循環水系統為例，論述太鋼運用先進的水質在線監測儀器，對冷卻循環水系統水質進行時時監控，為節水、節能、降耗、減少污染提供可靠的一手資料，帶來了可喜的成效。 [關鍵詞] 在線水質分析儀;節水減排;冷卻循環水
在線水質分析儀在太鋼循環水工藝中的應用
[摘要] 以太鋼供水廠熱連軋水處理工段中冷卻循環水系統為例，論述太鋼運用先進的水質在線監測儀器，對冷卻循環水系統水質進行時時監控，為節水、節能、降耗、減少污染提供可靠的一手資料，帶來了可喜的成效。
[關鍵詞] 在線水質分析儀太鋼供水系統的情況介紹
太鋼水資源的利用與再生都是由太鋼供水廠來負責，近年來供水廠致力于走可持續發展和節約型企業的建設，狠抓節能降耗，加大管理力度，積極吸納國內和國際上先進的節水新技術、新工藝和先進管理經驗，對原有的給排水系統進行了大規模的改造;對新上馬的生產項目，都堅持采用節水型生產工藝。“十五”期間，淘汰落后產能120萬噸，投資12億元，建成冶煉廢水處理、焦爐除塵等30項重點環保項目，工業水循環利用率超過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、生產循環供水系統及水處理系統。低溫用水供水系統主要是供太鋼廠區及附近部分居民生活低溫用水、生產低溫用水;生產循環供水系統主要是供太鋼生產循環用水，生產循環供水系統又分凈環供水系統、濁環供水系統、軟水供水系統、冷凍水供水系統、大循環供水系統、除鹽水供水系統;水處理系統又分污水處理系統、廢酸中和處理系統、酚氰水處理系統。
在鋼廠中主要的廢水來源是冷卻水，大概占有70%左右的份額，所以對循環冷卻水用量的有效控制可以得到很好的節水、節能和節省藥劑用量的效果。目前太鋼供水廠在新建熱軋循環冷卻水系統中安裝了具有世界先進水平的水質在線分析儀器對冷卻水質進行時時監測，同時實現對循環水用量、加藥量的優化控制。下面我們對在線水質監測儀器的實際應用進行詳細的分析。
2太鋼新熱軋循環冷卻水系統控制
2.1太鋼熱軋循環冷卻水系統簡介
太鋼新熱軋項目中的循環水部分主要包括間接冷卻循環水系統（凈環）、直接冷卻循環水系統（濁環）和層流冷卻循環水系統。
太鋼熱連軋廠的各種加熱爐、各種熱處理爐、潤滑油系統冷卻器、液壓系統冷卻器、空壓機、主電機冷卻器、通風空調以及各種儀表用水等均為間接冷卻水用戶。間接冷卻水的水質不受污染，僅水溫升高，一般只需要經冷卻塔降溫達到用水設備對水溫的要求后，即可循環使用。但是由于在循環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行處理。
精、粗軋機工作輥冷卻、支撐輥冷卻、精軋機立輥冷卻、輥道冷卻、沖氧化鐵皮和粒化渣用水等工藝段的冷卻水都是直接冷卻水用戶。因為直接冷卻水與被冷卻物質直接接觸換熱，所以需經沉淀、過濾等方式進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，經過一步沉淀、過濾、冷卻后即可回用。
2.2循環冷卻水進行監測的必要性
從上述分析可以看出，在熱軋工藝中冷卻水的用途廣泛，而且對生產有重要的影響意義，因此保證冷卻水系統的正常運行就顯得尤為重要了。為了保證冷卻水系統的正常運行，應該對其運行情況進行詳細的監測，保證其循環管路不被腐蝕、無結垢，并且要保證回用水水質達到用戶的要求。
循環冷卻水系統經清洗、預膜處理，轉入正常運行后，應按設計規定嚴格控制各項工藝指標和不斷監測系統中換熱設備的結垢、腐蝕情況，以便及時發現問題加以解決。采用磷系列配方的冷卻水系統要控制以下項目：
;節水減排;冷卻循環水
1① pH值磷系配方中，pH是一個極為重要的項目，必須嚴格按設計的指標加以控制，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值的控制應穩定，波動范圍要小。在系統中應設置pH自動記錄和自動調節加酸裝置，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+控制適當才能達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行嚴格的監控，這樣就可以保證水中Ca2+存在但是不會超標。
③濁度濁度高是冷卻水系統形成沉積的主要原因，因此要求濁度越低越好。發現濁度有較大的變化時，應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的變化，菌藻繁殖和補充水的水質都會影響濁度。在線濁度分析，可以讓管理者更加及時的發現冷卻水水質的變化動向，盡快采取有效的措施。同時在線監測濁度還可以為幫助用戶對濁度的長期變化趨勢進行分析，了解水質的變化規律，根據這些經驗對系統做進一步的優化控制。
④總磷總磷是有機磷酸鹽和無機磷酸鹽的總和，對總磷酸鹽在冷卻水中的含量進行監測，可以了解水中磷系藥劑投加量是否恰當，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佳狀態的同時還能大限度的減少藥劑的投加，節約運行成本。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，使系統的運行更加科學更加可靠，不會因為經驗值或者估計值的滯后造成的藥劑太少而發生腐蝕，也不會因藥劑太多造成結垢的同時還大量浪費了藥劑。
⑤濃縮倍數濃縮倍數對循環冷卻水系統是非常重要的參數，提高循環冷卻水的濃縮倍率，可以減低補充水的用量，從而節約水資源，還可以降低排污水量，從而減少對環境的污染和廢水的處理量，同時提高濃縮倍率還可以節約水處理劑的消耗量。但過高的濃縮倍率也會使水的結垢傾向增大，從而使結垢控制的難度增大。因此，因地制宜根據實際情況控制合理的濃縮倍率對于整個循環水處理過程意義很大。一般的系統都把濃縮倍數控制的3～5之間，但是濃縮倍數的值很難監測出來，我們可以通過對電導率的監測來反映出濃縮倍數的大小，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，并在發生變化時采取相應的措施。當濃縮倍數高于或者低于規定值時，應自動加大或減小排污量，使其穩定在規定的范圍內。
另外，除了上述分析中提到的重要參數需要時時監測外，正確控制余氯對保證****和保護木質塔也具有重要意義。如果通氯后，連續測不出余氯，則說明系統中出現異常情況，如有機物增加、漏氨或有NO2-存在，因為這些物質都會與氯作用而消耗大量的氯。通過余氯測定，也可及時發現系統中的問題，便于及時采取措施。
2.3太鋼新熱軋循環冷卻水系統控制現狀
目前新熱軋循環冷卻水系統中的直接冷卻水、間接冷卻水和層流冷卻水這三個系統中分別安裝了美國HACH公司的總磷、濁度、硬度和電導率在線分析儀，這些在線分析儀的共同工作，使操作人員能夠更加**的了解系統的運行情況，判斷系統運行中出現的狀況。圖4至圖6是哈希在線儀器在現場的安裝及運行狀況。
經過幾個月的運行后，三個系統的各參數監測值已經基本上穩定，詳細數據見下表。
表1 各水質參數日常數據
根據太鋼循環冷卻水系統藥劑配方以及循環水功能需要，各個工藝點的總磷、硬度都有相應的變化，上表所列數據均在其系統要求范圍之內，且儀器監測數據基本穩定。
2.4 太鋼新熱軋循環冷卻水系統在線儀器的日常維護
美國HACH公司的在線總磷、硬度、濁度和電導率分析儀的日常維護工作很少，可大大降低現場操作人員的工作量，所有儀器均可以無人看管正常運行1個月左右，操作人員只需定期對儀器進行常規的維護即可。
1）每個月對儀器進行目測檢查，看其運行是否正常，數據是否穩定;
2）每三個月更換總磷試劑，硬度分析儀因為可以調節測量時間間隔，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準液，其他儀器進行常規檢測。
具體的維護工作步驟按照HACH公司提供的操作手冊進行即可。
3太鋼新熱軋循環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省費用14.4萬元/年。另外在有水質在線分析儀器的狀況下，其新鮮水補充上面也有很大的節省。
在巨大的經濟和社會效益面前，太鋼節水、減排和**生產方面都取得了巨大的成效，因此新熱軋系統安裝了更**的水質分析儀器設備，預計新冷軋冷卻循環水系統依然會采用在線水質分析儀，并配合現代化自動化控制系統，更加充分的發揮其功效。
來源：中國測控網
[關鍵詞] 在線水質分析儀太鋼供水系統的情況介紹
太鋼水資源的利用與再生都是由太鋼供水廠來負責，近年來供水廠致力于走可持續發展和節約型企業的建設，狠抓節能降耗，加大管理力度，積極吸納國內和國際上先進的節水新技術、新工藝和先進管理經驗，對原有的給排水系統進行了大規模的改造;對新上馬的生產項目，都堅持采用節水型生產工藝。“十五”期間，淘汰落后產能120萬噸，投資12億元，建成冶煉廢水處理、焦爐除塵等30項重點環保項目，工業水循環利用率超過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、生產循環供水系統及水處理系統。低溫用水供水系統主要是供太鋼廠區及附近部分居民生活低溫用水、生產低溫用水;生產循環供水系統主要是供太鋼生產循環用水，生產循環供水系統又分凈環供水系統、濁環供水系統、軟水供水系統、冷凍水供水系統、大循環供水系統、除鹽水供水系統;水處理系統又分污水處理系統、廢酸中和處理系統、酚氰水處理系統。
在鋼廠中主要的廢水來源是冷卻水，大概占有70%左右的份額，所以對循環冷卻水用量的有效控制可以得到很好的節水、節能和節省藥劑用量的效果。目前太鋼供水廠在新建熱軋循環冷卻水系統中安裝了具有世界先進水平的水質在線分析儀器對冷卻水質進行時時監測，同時實現對循環水用量、加藥量的優化控制。下面我們對在線水質監測儀器的實際應用進行詳細的分析。
2太鋼新熱軋循環冷卻水系統控制
2.1太鋼熱軋循環冷卻水系統簡介
太鋼新熱軋項目中的循環水部分主要包括間接冷卻循環水系統（凈環）、直接冷卻循環水系統（濁環）和層流冷卻循環水系統。
太鋼熱連軋廠的各種加熱爐、各種熱處理爐、潤滑油系統冷卻器、液壓系統冷卻器、空壓機、主電機冷卻器、通風空調以及各種儀表用水等均為間接冷卻水用戶。間接冷卻水的水質不受污染，僅水溫升高，一般只需要經冷卻塔降溫達到用水設備對水溫的要求后，即可循環使用。但是由于在循環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行處理。
精、粗軋機工作輥冷卻、支撐輥冷卻、精軋機立輥冷卻、輥道冷卻、沖氧化鐵皮和粒化渣用水等工藝段的冷卻水都是直接冷卻水用戶。因為直接冷卻水與被冷卻物質直接接觸換熱，所以需經沉淀、過濾等方式進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，經過一步沉淀、過濾、冷卻后即可回用。
2.2循環冷卻水進行監測的必要性
從上述分析可以看出，在熱軋工藝中冷卻水的用途廣泛，而且對生產有重要的影響意義，因此保證冷卻水系統的正常運行就顯得尤為重要了。為了保證冷卻水系統的正常運行，應該對其運行情況進行詳細的監測，保證其循環管路不被腐蝕、無結垢，并且要保證回用水水質達到用戶的要求。
循環冷卻水系統經清洗、預膜處理，轉入正常運行后，應按設計規定嚴格控制各項工藝指標和不斷監測系統中換熱設備的結垢、腐蝕情況，以便及時發現問題加以解決。采用磷系列配方的冷卻水系統要控制以下項目：
;節水減排;冷卻循環水
1① pH值磷系配方中，pH是一個極為重要的項目，必須嚴格按設計的指標加以控制，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值的控制應穩定，波動范圍要小。在系統中應設置pH自動記錄和自動調節加酸裝置，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+控制適當才能達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行嚴格的監控，這樣就可以保證水中Ca2+存在但是不會超標。
③濁度濁度高是冷卻水系統形成沉積的主要原因，因此要求濁度越低越好。發現濁度有較大的變化時，應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的變化，菌藻繁殖和補充水的水質都會影響濁度。在線濁度分析，可以讓管理者更加及時的發現冷卻水水質的變化動向，盡快采取有效的措施。同時在線監測濁度還可以為幫助用戶對濁度的長期變化趨勢進行分析，了解水質的變化規律，根據這些經驗對系統做進一步的優化控制。
④總磷總磷是有機磷酸鹽和無機磷酸鹽的總和，對總磷酸鹽在冷卻水中的含量進行監測，可以了解水中磷系藥劑投加量是否恰當，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佳狀態的同時還能大限度的減少藥劑的投加，節約運行成本。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，使系統的運行更加科學更加可靠，不會因為經驗值或者估計值的滯后造成的藥劑太少而發生腐蝕，也不會因藥劑太多造成結垢的同時還大量浪費了藥劑。
⑤濃縮倍數濃縮倍數對循環冷卻水系統是非常重要的參數，提高循環冷卻水的濃縮倍率，可以減低補充水的用量，從而節約水資源，還可以降低排污水量，從而減少對環境的污染和廢水的處理量，同時提高濃縮倍率還可以節約水處理劑的消耗量。但過高的濃縮倍率也會使水的結垢傾向增大，從而使結垢控制的難度增大。因此，因地制宜根據實際情況控制合理的濃縮倍率對于整個循環水處理過程意義很大。一般的系統都把濃縮倍數控制的3～5之間，但是濃縮倍數的值很難監測出來，我們可以通過對電導率的監測來反映出濃縮倍數的大小，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，并在發生變化時采取相應的措施。當濃縮倍數高于或者低于規定值時，應自動加大或減小排污量，使其穩定在規定的范圍內。
另外，除了上述分析中提到的重要參數需要時時監測外，正確控制余氯對保證****和保護木質塔也具有重要意義。如果通氯后，連續測不出余氯，則說明系統中出現異常情況，如有機物增加、漏氨或有NO2-存在，因為這些物質都會與氯作用而消耗大量的氯。通過余氯測定，也可及時發現系統中的問題，便于及時采取措施。
2.3太鋼新熱軋循環冷卻水系統控制現狀
目前新熱軋循環冷卻水系統中的直接冷卻水、間接冷卻水和層流冷卻水這三個系統中分別安裝了美國HACH公司的總磷、濁度、硬度和電導率在線分析儀，這些在線分析儀的共同工作，使操作人員能夠更加**的了解系統的運行情況，判斷系統運行中出現的狀況。圖4至圖6是哈希在線儀器在現場的安裝及運行狀況。
經過幾個月的運行后，三個系統的各參數監測值已經基本上穩定，詳細數據見下表。
表1 各水質參數日常數據
根據太鋼循環冷卻水系統藥劑配方以及循環水功能需要，各個工藝點的總磷、硬度都有相應的變化，上表所列數據均在其系統要求范圍之內，且儀器監測數據基本穩定。
2.4 太鋼新熱軋循環冷卻水系統在線儀器的日常維護
美國HACH公司的在線總磷、硬度、濁度和電導率分析儀的日常維護工作很少，可大大降低現場操作人員的工作量，所有儀器均可以無人看管正常運行1個月左右，操作人員只需定期對儀器進行常規的維護即可。
1）每個月對儀器進行目測檢查，看其運行是否正常，數據是否穩定;
2）每三個月更換總磷試劑，硬度分析儀因為可以調節測量時間間隔，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準液，其他儀器進行常規檢測。
具體的維護工作步驟按照HACH公司提供的操作手冊進行即可。
3太鋼新熱軋循環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省費用14.4萬元/年。另外在有水質在線分析儀器的狀況下，其新鮮水補充上面也有很大的節省。
在巨大的經濟和社會效益面前，太鋼節水、減排和**生產方面都取得了巨大的成效，因此新熱軋系統安裝了更**的水質分析儀器設備，預計新冷軋冷卻循環水系統依然會采用在線水質分析儀，并配合現代化自動化控制系統，更加充分的發揮其功效。
