报告--钢铁企业循环水处理标准化流程改进

宁波理工学院

《品质管理与生活艺术》期末大作业

人 数 学 号 姓 名 专 业 分 工 《品质管理与生活艺术》期末大作业评分表

指标分类 评分标准 选题视角新颖，重复率低（满分10分） 内容恰当充实，没有跑题与偏题（满分10分） 国内外文献综述较为完整，撰写的文献述评较好（满分10分） 报告 有具体的理论与方法，且较为新颖（满分10分） （70分） 有具体的调研数据、实证研究或案例研究等（满分10分） 参考文献中英文比例恰当，引用的时间较新（满分10分） 排版美观，图表规范，格式基本正确（满分10分） 答辩PPT制作认真，能较好反映报告内容（满分10分） 答辩 答辩使用多媒体（图表、视频、音频等）手段（满分10分） （30分） 答辩阐述清楚，回答问题准确，答辩时间控制到位（满分10分） 合计 评 语 分数 目 录

中文摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 关键词„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 文献综述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 正文„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12

一．中文摘要

钢铁企业中循环水处理是一项重要的工艺，该工艺的目的在与循环使用冷却水降低生产成本和提高产能。循环水处理的工作对象为各环节中循环水中出现的结垢、腐蚀、粘泥、压差、阻塞等问题。这些问题可能导致循环水泄露造成工人烫伤、工件损毁甚至炉灶爆炸造成人员伤亡和工厂损毁的严重后果。通过对钢铁废水循环及排放标准、企业安全生产标准化管理、钢铁企业污水处理现状、钢铁企业循环水处理现状有关的相关文献的研究对长江钢铁股份有限公司的循环水处理标准化流程进行了改进。主要采用了头脑风暴、因果分析、FMEA等方式对我们的改进方案进行了修正。

同时对工人循环水操作标准化和具体循环水处理标准化流程进行了详细的描述。对工人的具体操作有了具体的标准化，对具体的整体流程进行了概述。针对现有问题进行了讨论并提出了解决办法。 二．关键词

钢铁企业 循环水 标准化流程 改进 三．引言

在钢铁企业中循环水处理是一项重要的工艺，该工艺的目的在与循环使用冷却水降低生产成本和提高产能。循环水的处理是一个极其繁复的工艺，但其重要性与危险性都相对较高，这使得钢铁企业循环水处理的标准化改进有着巨大的市场价值。循环水处理在钢铁生产的烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢等方面都有应用，它的广泛性也使之的工艺要求进一步提高。具体而言，循环水处理的工作对象为各环节中循环水中出现的结垢、腐蚀、粘泥、压差、阻塞等问题。这些问题可能导致循环水泄露造成工人烫伤、工件损毁甚至炉灶爆炸造成人员伤亡和工厂损毁的严重后果。钢铁工业是耗水大户,也是水环境污染重户。为缓解我国水资源短缺的状况,保护水环境,实现国民经济的可持续发展,必须加强钢铁企业特别是大型钢铁企业水资源的利用的管理与革新,达到节水减排的目的。冷却塔中的水由循环水泵送至生产线，冷却动力设备及电器设备，吸收热量后送回冷却塔，保证生产线的正常工作。目前循环水系统存在的问题及危害冷却水在不断的循环过程中被蒸发浓缩，水中的各种杂质含量不断升高，从而对冷却水系统中的管道及设备造成危害。对钢铁企业循环水处理进行标准化无疑是规避以上风险有效措施。以下将是我们小组通过案例分析整合出的钢铁企业循环水处理标注话流程改进版。

四．文献综述

我组文献来源于网络，以标准化管理理论基础为主要内容，以钢铁企业标准化管理内容为核心，加以具体实例。文献多用于佐证相关观点与加强相关知识的进一步学习。其中主要内容与钢铁废水循环及排放标准、企业安全生产标准化管理、钢铁企业污水处理现状、钢铁企业循环水处理现状有关。实例文献来源于三家中小型钢铁公司与一家大型国有钢铁企业，他们对水循环处理标准化的进程参差不齐，我选取了其中两家作为了主要模板，由于部分内容来源于企业内部，有关企业机密，将不在文献中展示，望读者见谅。 五．正文

1. 案例分析与资料调查

由于资料来源限制我们选取了一家中型私人钢铁企业的循环水处理标准化流程作为基础模板。长江钢铁股份有限公司以黑色金属冶炼及其

压延加工与产品销售为主要产业。拥有公辅设施为4座变电所、4座共52000立方米的H制氧原料厂以及日供水10000吨水厂。

根据案例分析与世界一流水平对比该厂的循环水利用效率相对较低，排污水准不高，循环水利用效果与其设备能力不完全匹配，其循环水处理标准化流程仍有较大提升空间。根据资料调查显示该厂循环水处理能力按现有数据可上升10-15个百分点。

根据我们的总结分析得出以下相关要点： a. 钢铁企业循环水处理主要面对问题：钢铁厂循环水处理沉积

物（主要是垢）的析出和附着；冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀；氯离子引起的腐蚀；铜管脱锌腐蚀；微生物引起的腐蚀；微生物的滋生和粘泥。

b. 钢铁企业循环水处理常用方法：钢铁厂循环水处理系统清洗；

钢铁厂循环水处理化学清洗；

c. 钢铁企业循环水处理问题产生原因：天然水中溶解有重碳酸

盐，这种盐是冷却水发生水垢附着的主要成份。系统中，冷却水与空气充分接触（以便降温），因此水中溶解的氧可达饱和状态。当换热器与溶有O2的冷却水接触时，由于金属表面的不均一性和冷却水的导电性，在金属表面会形成许多腐蚀微电池，微电池的阳极区和阴极区分别发生氧化反应和还原反应，促使微电池中的阳极区的部分金属不断溶解而被腐蚀。由于微生物排出的粘液与无机垢和泥砂杂物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧的浓差电池，促使金属腐蚀。此外，在金属表面和沉积物之间缺乏氧，因此一些厌氧菌（主要是硫酸盐还原菌）得以繁殖，当水温为20~50℃下繁殖更快。它分解水中的硫酸盐，产生H2S，引起设备腐蚀。循环冷却水中的微生物一般是指细菌和藻类，在新鲜水中，一般来说细菌和藻类都较少。但在循环水中，由于养分的浓缩，水温的升高和日光照射，给细菌和藻类创造了迅速繁殖的条件。大量细菌分泌出的粘液像粘合剂一样，能使水中飘浮的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附在一起，形成粘糊糊的沉积物粘附在换热器的传热表面上。粘泥吸附在换热器管壁上，除了会引起腐蚀外还会使冷却水的流量减少，并降低换热器的冷却效率，严重时，会将管子堵死，迫使停产清洗。

通过与相关行业负责人沟通了解到了较为先进的相关技术，并获得了相关资料：

a. 静电水处理

静电水处理法又称高压静电法，它的核心部分是静电水处理器。静电水处理器由高压直流电源(供给高电压)和水处理器(水通过其腔体,经静电场处理后再进入用水设备)两部分组成。其处理的机理是使水分子进一步极化，从而增加碳酸钙在水中

的溶解度(阻垢作用机理),而高压静电场能破坏水中的细菌和藻类的细胞组织(杀菌灭藻机理)。把静电水

处理应用到循环冷却水中,阻垢率达到95%、灭藻率>98%、杀菌率为92%,具有良好的处理效果。 b. 磁化处理

循环冷却水的磁化处理工艺是在常规工艺的基础上,加入磁化处理装置,以降低系统的腐蚀率、污垢沉积率以及污垢热阻值,并具有一定的杀菌作用。目前该技术在含氧化铁皮颗粒的水中开始得到应用,如连铸二次喷淋冷却水、转炉炼钢烟气除尘水及轧钢浊环水等循环水处理。 c. 膜处理

膜技术是最近30年来发展起来的一种高新技术,是当今水处理研究中最活跃的领域之一。膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的总称。

2. 头脑风暴与因果分析

我们小组首先根据案例分析与资料调查就钢铁企业循环水处理工艺标准化流程进行了因果分析。

机职业操守 操 机械型号 械安全意识 作 材料型号 及操作能力 人 材料品质 材责任心 员 材料保存 料 工艺与材料的适应性 操 标准目标 操工艺与实际状况的匹配度 作 检测标准 作工艺的操作熟练度 工 工艺标准 标工艺的的安全性 安全要求 艺 准 头脑风暴记录 序号 问题 原因 解决办法 1 操作工人的专业高素质人力的成操作工人轮值培训逐渐素养较低 本过高 提高工人素养 2 工人责任心较低 工人的企业忠诚提高员工福利培养企业度较低 文化 3 工艺的适应性差 该厂直接引用了建立特别小组结合机械德国冷却工艺与操作特性与实际情况改美国机械技术存良操作工艺 在较大的的矛盾 4 检测指标与现行国标与国际接轨标准及时更新加强信息国标有出入 提高了要求该企汲取能力 业信息不对称 5 操作流程中存在对机械功能了解邀请机械制造厂商技术不全面错误使用机械 6 没有专门的材料储存仓库与合理的保存方式 7 探入式造成的器材内部问题难以在第一时间发觉 8 工人安全操作意识薄弱，没有系统的安全操作方式 9 水泵内管道复杂材质特别 10 H还原原料量较少，H的生产能力弱，外购所需费用过高 11 低温冷却水的水循环周期长，低温水室中沉降时间长易形成水垢 12 软水对水泵与管软水的溶氧能力道衔接处腐蚀严强，腐蚀能力较强 重 13 高炉水循环标准高炉要求长时间化执行难度较大 使用，需要工作中水循环清洁 14 高炉水煤气污染水体中污染成份严重 种类过多 记录人： 赵宏扬

漏洞在焦化环节中存在问题 材料的变质过期问题严重造成浪费 探入式的操作方式存在极大的安全隐患 安全要求较低，厂内相关安全事故多发 水泵管道清洁效果差，腐蚀严重 循环水中Mn含量相对较高有超出国标要求的可能 低温水室内的水垢清理困难 顾问前来指导 建立标准的材料储存仓库，建立合理的保存机制 采用国际先进的流体冲刷电磁引导的新方式 专人学习相关知识再投入生产活动中，针对一线操作工人进行培训 采用专用水泵清洁方式 加强公辅设备的建设 采用专用处理方法 加入一定量的缓蚀剂和杀菌剂 短时间使用风冷却代替水循环 延长沉淀时间 3. 具体改进内容

我组成员对头脑风暴结果进行了讨论得出了相应的具体改进内容 a. 头脑风暴内容分析研讨结果

1、完整保留内容：1、2、7、10、13（方案可行度高）

2、否定保留内容：5（成本过高，不能达到预定要求，问题存在但在其他问题解决时一起解决）

3、部分保留内容：3、4、6、8、9、11、12、14（解决方式不完善或存在更佳解决办法）

改进方案：3、激发工人的改善积极性采取高额悬赏的机制让一线工人根据工作经验来磨合工艺与机械之间的矛盾更加具有可行性。

4、建立相关信息网络第一时间掌握一手信息应时而生才是进步的关键。

6、与供货商进行协商缩短供货周期可以减少仓储成

本，并解决材料问题。

8、邀请专业人士直接辅导一线工人更加有效

9、采用电磁结合化学处理的方式，采取双重清洁方式效果更加彻底。

11、低温水室对水循环的影响相对较少可以定时采用物理方式直接处理。

12、采取管道镀膜也是一种较好的缓蚀措施。 14、加入一定的还原剂有利于沉淀效果。

b. 具体改进方案

1、人员方面:操作工人轮班制接受培训（培训内容应包括：安全操作流程、工艺原理、机械正确使用流程、操作工作标准流程、国家现行检测标准）；设立专门检查组对工人日常标准化操作流程进行评分，便建立相关奖惩办法规范工人操作；在职工中举行相关活动提高工人积极性；建立相关的企业文化，时刻提醒职工标准化流程的益处，适当提高职工福利，加强员工忠诚度，提供员工素质。

具体工人循环水操作标准：

做好标准防护措施后工人经过检验后进入工厂。

首先进行设备检验，对整个设备进行水压测试，对循环水统进行全面检查，着重对连接处和水泵进行检查，检查之后要求责任人签字，并对工件状况进行详细记录（测试时需保证测试水压高于正常水压20个百分点，如出现工件损坏及时更换，严禁简单维修了事）。用时20-25分钟。

之后进行材料清点与循环水准备工作，材料清点有两位工人平行负责，只有清点结果相同时方可进行下一步操作。核对所有投料的型号和数量。进行水厂水资源调度，选矿水处理池与清洁池进行投料，循环水池进行分流并进行温差处理。用时约30分钟。

调试工作完成后对水处理结果进行检测（具体检测方法见附录），测试结果达标后对投入量校对后。一切达标之后开始正常工作。待水循环正常运行一周后开始炼钢工作。

待炼钢工作结束后再停止水循环，让水循环正常运行一周并检测各工件状况，详细记录在案由负责人签字确认后结束工作，使用物理方式及电磁处理方式对剩余残留物进行彻底清洗。

完成后使循环水进入污水处理厂，处理后达标水可流入水厂进行再利用。

2、材料方面：与材料供应商达成协议高频率按时供给，减少储存成本与材料损毁率；材料购买取消竞标制，对供货商产品进行实践考察，择优使用；不签订免检长期供货合同，避免材料问题造成的损失。

3、工艺方面：低温给水系统改进：

低温水供水水温为16℃，回水水温为23℃。该系统由低温

水泵、溴化锂制冷机及低温水管网等组成。主要供给冷凝鼓风工段、脱硫工段、粗苯蒸馏工段、终冷洗苯工段等工段低温水设备冷却用。回水流回低温水吸水井，由低温。水泵加压，经制冷机

制冷后供设备循环使用。低温冷却水由于在低温状态下运行，不存在结垢现象，应根据补充水水质考虑腐蚀，如果补充水存在腐蚀的倾向可以考虑在系统中投加缓蚀剂。

强制排污水煤气净化制冷机冷却焦炉地面除尘站加药吸水池水泵余压回水冷却塔补水

煤气净化循环水系统改进：来自焦炉的荒煤气经冷却冷凝分

离焦油氨水和净化脱除焦油雾、萘、硫、氨及苯等后，成为净化煤气。在煤气净化的同时可回收或加工制取化产品。煤气净化工段组成为：冷凝鼓风工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、脱硫工段、硫酸工段、粗苯蒸馏工段及油库等组成。冷却设备主要有横管冷却器、螺旋板式换热器。

横管冷却器主要应用在焦化中对焦炉煤气的冷却。煤气由焦炉引向化学产品回收车间，经过气液分离器后温度一般在80～85℃，且含有大量的焦油气和水汽。为了便于输送，并减少鼓风机的动力消耗和有效回收化学产品，煤气须在初冷却器中进一步冷却至20～25℃。而现有大多采用的冷却方式为间接冷却，即采用横管式冷却器。 其工作原理如下：在冷却器中煤气走壳程并垂直于冷却水管，由上向下流动。水走管程，一段为循环水，二段为低温水，均由下向上流动。煤气在冷却器内冷却过程中，有大部分水汽和焦油被冷凝下来，并在一部分氨、硫化氢和二氧化碳溶解于所生成的冷凝液中，同时有大量萘析出溶解于焦油中，随煤气由上向下流动，并经液封槽排出。而煤气由鼓风机抽送至后面工序。

排污水煤气进口换热管束循环水出口循环水室循环水进口低温水出口低温水室低温水进口煤气出口

烧结系统改进：烧结机水冷隔热板设在点火器和布料器之

间，用来保持经布料器分布在烧结机上的混合料的温度和湿度，防止水份蒸发。水冷隔热板为一空心钢板，中间充满水，通过水的流动将点火器散发的热量带走。

抽风机电动机冷却器安装在电机颈部的通风柜中（图 3—2），冷却器的出风口与电机的进风口，冷却器的进风口与电机的出风口紧密配合与电机形成一个封闭的循环通风系统，它的功能是把电机损耗产生的热量（热空气）送至冷却器，通过冷却器把热空气进行冷却，冷却器内部排列着翅片吸热管，管内通冷水进行冷却，冷却后的空气经风机送入电机内，使之冷热空气密闭循环交换 。

原料仓一次混合机二次混合机炉料仓烟囱布料仓点火炉烧结台车破碎机引风机除尘器风箱主烟道冷却器振动筛成品仓炼铁高炉

4、具体水循环处理标准化流程：

c. 标准化及工艺改进理论依据：

《企业安全生产标准化管理模式研究》作者:于 洋

《企业标准化管理模式及运行机制研究》作者:冯艳英，郝素利，丁日佳 《钢铁企业制造过程质量的标准化管理系统研究》作者:李松 某大型钢铁企业内部资料

4. 案例模拟与FMEA

我们按照上图进行案例模拟发现除去工人因素可行度极高然而任有大量不确定因素存在，故而我们进行制作了FMFA（由于缺少专业数据的支持，我们的制作相对正规的FMFA要简易许多。 失效模式和效果分析（FMEA） 潜在的失效模式和后果分析（FMEA）作为一种策划用作预防措施工具，其目的是发现、评价产品/过程中潜在的失效及其后果；找到能够避免或减少潜在失效发生的措施并不断地完善。 FMEA的目的

1)能够容易、低成本地对产品或过程进行修改，从而减轻事后修改的危机。

2)找到能够避免或减少这些潜在失效发生的措施； 潜在的失效模式 潜在失效后果 严重度数S 清洁材料失误 管道堵塞，循环8/10 水不能循环，锅炉发生爆炸 沉淀不完全 水温控制失效 管道堵塞，循环9/10 水不能循环，锅炉发生爆炸，有害物质腐蚀机械造成泄露 锅炉降温效果差 4/10 控制预防措施 对清洁材料进行配置前校对，配置后检验，投放前再校对三重检验 沉淀后对循环水进行检测和过滤 管道接口不稳 管道中的循环水4/10 发生泄漏 冷却水不能到达9/10 既定工作点，管道堵塞，循环水不能循环，锅炉发生爆炸 空气处理装置损可能造成水泵损9/10 在备用管道上也坏 坏管道堵塞，循同时安装空气处环水不能循环，理装置 锅炉发生爆炸 选矿水直接进入管道堵塞，循环7/10 在连接口安装中冷水池 水不能循环，锅型过滤网 炉发生爆炸 5. 自我评价

关于该项改进我们做了自我评价，我们认为我们改进的钢铁企业循环水处理标准化流程适用于中小型钢铁企业的基础冶炼工艺，经过适当的修饰精细化之后可以投入使用产生一定价值。如诸位所见，矿石资源经济泡沫破碎之后大量实业企业面临严峻的挑战，钢铁企业首当其冲地受到重创。我们的研究有利于钢铁企业减少成本支出在逆流之下得到一定的缓冲从而获得生存下来的机会。同时我们的项目同时有利于改善生态环境，钢铁工业是耗水大户,也是水环境污染重户。为缓解我国水资源短缺的状况,保护水环境,实现国民经济的可持续发展,必须加强钢铁企业特别是大型钢铁企业水资源的利用的管理与革新,达到节水减排的目的。钢铁行业同时也会带来大量的水体污染。我们的改进减少了钢铁行业的工业用水需求和水体污染的排放。故而我们认为我们的工作有着正面积极

水泵损坏 在低温池内安装温度计和温度预警器 正式运转前对整个系统进行压力测试 安装备用管道水泵，可以随时更换。 的意义。

关于品管方面的专业知识储备，我们这些业余人员明显不足，项目中有多处都只能一笔带过，由于专业知识的缺乏，多处问题并不能完善，故而该改进方案到切实投入使用还有很远的距离。但我们坚信如果有专业人士建立相关品管圈，并投入尽力钻研深究，这个项目是能够为中小型钢铁企业带来福音的。

六．参考文献

一、参考文献名称：《企业安全生产标准化管理模式研究》 作者:于 洋

二、参考文献名称：《企业标准化管理模式及运行机制研究》 作者:冯艳英，郝素利，丁日佳 三、参考文献名称：《钢铁企业制造过程质量的标准化管理系统研究》 作者:李松

四、参考文献名称：《企业标准化管理中存在的问题与对策》 作者:钟世威、马广庆 五、参考文献名称：《流程性钢铁企业标准化体系建设研究一》

《流程性钢铁企业标准化体系建设研究二》

作者：王维兴

六、参考文献名称：《钢铁工业用水和节水技术》 作者：王维兴

七、参考文献名称：《现代标准化方法 ———综合标准化》 作者：李春田

所属刊期栏目：专家论坛（2011年08期）

八、参考文献名称：《低碳经济背景下我国钢铁企业环境绩效评价研究》 作者： 贾钦然

九、参考文献名称：《济钢千万吨钢生产规模的水循环模式研究》 作者：王文涛

十、参考文献名称：《钢铁工业水的资源效率研究》 作者：卜庆才、陆钟武 十一、参考文献名称：《中水回用在钢铁企业用水中的可行性研究》 作者：仲惟雷 刘 枫 金 焱 十二、参考文献名称：《浅析钢铁企业安全生产标准化建设》 作者：孟剑靖

十三、参考文献名称：《《钢铁企业信息化与标准化的融合》 作者：陈润泽 李靖 十四、参考文献名称：《企业标准化与信息化的关系及相互作用》 十五、参考文献名称：《安全生产标准化运行机制建模及优化研究》 作者：黄玥诚 罗 云教授 王晓桥 夏锋社 许 铭 张红涛

十六、参考文献名称《安全生产标准化管理信息系统设计与实现》 作者：陈友良

七．附录

1、 关于其他减少钢铁产业对水环境影响的想法：

a.通过一定的水体净化扩大工业用水选择范围 工业用水、生活用水 、地下水、矿井废水、城市污水、雨水、海水等。 b.遵守一定的用水原则 节约与开源并重，节流优先，治污为本，取消直排水，提高用水效率，实现多级、串级使用，提髙水的循环利用率。 c.遵守一定的则供水原则：

改变过去“按需供水”的概念，要实现科学供水。按水质和水温进行优化供水。建 立企业的生活水循环系统，浊水循环系统，污水循环处理系统，软水密闭循环系统和清 水循环系统等。不搞企业水系统的大猶环，实行专用水专供，最大限度减少污水处理量。 2、 关于水处理效果的监察：

果检查包括对水质分析数据的总结分析和现场调查。有些循环水系统通过水质分析数据可以判断水处理运行效果，如通过分析浊环水的悬浮物可以检验絮凝沉淀效果，通过分析循环水中的全铁可以检验缓蚀效果，通过计算阻垢率可以检验阻垢效果。另外有条件可以安装在线污垢热阻仪和循环水管道旁路安装检测挂片等。现场调查是检验水处理效果最直接有效的方法，做好现场调查要和技术人员及时沟通，有些设备运行参数可以反应出水处理效果，如发电厂凝汽器的端差、排气温度和水处理效果有关，等等。另外，在主体生产停产检修时打开换热设备可以直观看出结垢、腐蚀、粘泥等情况，必要时可以拍照存档。对现场调查情况不但要有记录，而且对记录数据和资料加以整理总结，为水处理方案的完善提供依据。

3、 循环水处理常见药剂

a. 放堵塞剂

型号:MJ710成份：环保型复合晶体成份；

性能特点：去除流体管道设备\\机器中生成的锈垢和污垢。适用于钢、不锈钢、铁、铜、铅、陶瓷、塑胶管等管路清洗。对设备本身结构没有影响。

b.沉膜防锈剂

型号：MJ740

成份：成膜剂，纳米氧化锌分散体，防腐抗氧化剂等。

性能特点：水基型，涂覆性优良；适用于不锈钢、碳钢、铸铁、铝、铜等内表面防腐防锈，有杀菌作用。 c.盐酸酸洗缓蚀剂

酸洗缓蚀剂为系列产品，属咪唑啉类。在用盐酸清洗金属时，加入盐酸酸洗缓蚀剂，即可抑制盐酸对钢材的腐蚀。将酸洗缓蚀剂按比

例加入到稀释好的酸液中，开启循环泵循环清洗，清洗过程中补加酸液时按比例补加酸洗缓蚀剂。