水平衡测试对促进钢铁行业节水的关键作用
时间：2023-06-30 17:40:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
□ 邢金良 王绍温 武建国
我国钢铁行业产能巨大，是生产用水量和废水排放量均属最大的工业行业之一。提高钢铁行业用水效率无疑是促进工业节水减排、实现“十四五”规划目标的关键，同时也是落实习近平总书记有关“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”新时期治水方针的重要举措。通过树立源头减量、过程控制、分质处理、污水回用的节水理念，推广应用先进适用的节水工艺技术，钢铁行业已奠定了一定的节水基础，并取得显著成效。“十三五”期间，吨钢取水量由3.53 m3下降至2.53 m3，累计下降28.3%，用水效率达到历史最高水平，并处于国际领先地位。
2022年初国家发布《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》（工信部联原〔2022〕6号）首次提出钢铁行业“十四五”水资源强度降幅量化指标，明确“到2025年，水资源消耗强度降低10%以上”，对行业用水提出了新要求，给企业带来新的挑战。
从当前钢铁企业用水控制方式看，大多存在“头痛医头，脚痛医脚”的弊病，主要是通过局部整治，采用粗放的截流方式以达到用水效率控制指标；
部分号称废水“零排放”的企业往往仅是通过终端封堵废水外排口的盲目粗暴方式实现，实则内部用水混乱，各用水系统间缺少整体水量水质规划。这些做法在短期内可能问题暴露不明显；
但长此以往，极易造成管道结构腐蚀、设备寿命减短、能源介质浪费等问题，增加生产运行成本，甚至造成整体水系统崩溃，废水排放不可控，引起重大环境问题。
基于行业整体用水水平、存在的问题和面临的瓶颈，以及当前正处于用水方式向精细化管理、精准控制转变的重要时刻，钢铁行业提升用水效率除了加强政策标准约束引导、加大先进工艺技术推广应用外，更需夯实用水基础，推动向全流程用水集成发展。其中，水平衡测试工作至关重要，该项工作不仅是对用水单位进行科学管理最行之有效的方法，也是进一步做好节水工作的基础。
1.响应政策法规要求
2008年4月，水利部令第34号下发《取水许可管理办法》第四十五条规定“取水单位或者个人应当根据国家技术标准对用水情况进行水平衡测试，改进用水工艺或者方法，提高水的重复利用率和再生水利用率”。《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》（国发 〔2012〕3号）、《国务院办公厅关于实行最严格水资源管理制度考核办法》（国发办 〔2013〕2号）等系列规章制度，为水平衡测试进一步明确了应用方向。近期国家发布的《国家节水行动方案》（发改环资规〔2019〕695号）、《“十四五”节水型社会建设规划》（发改环资〔2021〕1516号）等节水政策明确要求“重点企业要定期开展水平衡测试”，强调水平衡测试工作的基础性与重要性，以及其是企业开展节水工作必不可少的环节。
受国家政策影响，各地逐渐加强水平衡测试相关工作约束，明确相关用水单位水平衡测试频次、方式、责任部门，以及对未按规定施行水平衡测试企业的处罚方法。2021年7月起，天津市施行《天津市水平衡测试管理规定》，要求：超过年计划用水30%的非生活用水户应委托具有相应资质的专业测试机构开展水平衡测试并进行整改；
未按规定进行或者不合格未整改的，按《天津市节约用水条例》规定进行处罚。2021年1月江苏省实施《江苏省水平衡测试管理办法》，要求：重点计划用水户每3年开展1次水平衡测试；
未按规定开展或未对存在问题进行整改的，水行政主管部门在核定用水计划时适当核减其用水计划，并依照《江苏省水平衡测试管理办法》追究法律责任。2019年7月上海市施行《上海市水平衡测试管理规定》，要求：相关取水单位每5年开展1次水平衡测试工作；
未按照要求进行水平衡测试或者未按照要求备案的，按照《上海市水资源管理若干规定》有关规定予以处理。
国家及地方对企业水平衡测试工作重视程度不断提升，除出台相关管理办法外，完成该项工作逐渐成为企业用于申报各项节水、节能奖项的重要支撑条件。
2.坚实企业节水工作基础
钢铁企业用水量可观，据不完全统计，2020年重点用水企业吨钢取水量2.53 m3，吨钢总用水量（含循环水量）更是高达128 m3。依此，产能规模200万吨的钢铁企业年取水量达到580万立方米，年总用水量达到2.56亿立方米。目前，钢铁业循环水系统补水排水、工序间串接用水、全厂废水处理回用等用水不合理问题依然十分突出，同时，存在给排水管网漏损现象，工序及整体水系统水量水质不平衡极易导致“大马拉小车”现象，制约生产安全运行，造成能耗浪费。
水平衡测试是加强用水科学管理、最大限度节约用水和合理用水的一项基础工作，涉及用水单位管理的各个方面，具有较强的综合性和技术性。企业通过开展水平衡测试，可以坚实以下几方面的节水工作基础：首先，促进企业健全用水三级计量系统，检验用水量化指标准确性，为用水计量考核提供技术保障；
其次，充分掌握企业用水情况现状，建立健全用水档案，经合理化分析优化用水模式，同时，查找用水设施和管网泄漏点，及时采取修复措施，杜绝跑、冒、滴、漏现象；
再次，准确地层层分解用水指标，为实行目标管理、调动各方面节水积极性奠定基础，并为制定用水定额和计划用水指标提供准确的基础数据；
最后，提高人员节水意识、节水素质和技术水平，将用水向精细化管理方向推动。
3.助推行业高质量发展
近些年行业用水效率连年提升，仅从数据看是非常乐观的，但行业内仍存在管理粗放、技术瓶颈等各种问题。部分企业通过限制生产设施用水排水、强制封堵外排口的方式达到预定水效目标。此种方式在吨钢取水由10 m3降至5 m3时效果明显，短期完成水效目标尚可，但当前行业平均吨钢取水量已达2.53 m3的历史最好水平，粗放的节水方式已不再适合。钢铁行业已进入用水方式精细化转向的重要阶段。
在钢铁行业不断优化产业结构、增强创新能力的政策趋势下，水平衡测试作为节水工作最基础的手段，有利于明确企业用水真实情况，纠正不合理用水现象，综合考虑未来生产措施发展，规划最佳水资源配置，避免资源错配，为消纳低质废水提供合理途径和重要保障，助力钢铁行业率先实现零排放。更重要的是，水平衡测试可大幅提升行业管理水平，从根本上转变传统用水节水观念，推进行业绿色低碳高质量发展。
1.测试依据
《用水单位水计量器具配备和管理通则》（GB 24789）、《企业水平衡测试通则》（GB/T12452）、《节水型企业评价导则》（GB/T 7119）、《工业企业水量平衡测试方法》（CJ41）、《节水型企业 钢铁行业》（GB/T26924）等规范标准，明确了水表计量率、用水工艺设备、用水量和用水管理等方面的要求，总结凝炼了测试经验方法，有效指导了水平衡测试工作开展。
最新的《钢铁企业水平衡测试与计算方法》（YB/T4883-2020）规定了行业水平衡测试术语和定义、测试范围、测试方法等，为钢铁行业实施水平衡测试和编制报告提供指引。
2.测试方法
水平衡测试的开展需根据生产流程或供水管路特点，将整体水系统划分为若干个用水系统，选取生产运行稳定且有代表性的时段进行测试；
每次连续测试时间取48～72 h；
测试的参数包括新水量Vf，循环水量Vcy、V"cy，串联水量Vs、V"s，耗水量Vco，排水量Vd，漏失水量Vl；
并测定主要用水点和排水点的水质；
循环水进出口及对水温有要求的串联水的控制点水温；
同时，需对管网及其他可能漏水部位进行检测，测定漏失水量。用水单元水量平衡示意图见图1。
图1 用水单元水平衡示意图
输入输出平衡方程见式（1）：
实践发现，切实实施水平衡测试的企业在节水方面取得较大进展。如山西太钢不锈钢股份有限公司定期对太原主厂区部分开展水平衡测试，兼顾用水水质对水源结构、各主要工序用水、厂区内整体用水情况提出合理化分析，分两级绘制水平衡方框图，发现水系统问题，优化思路，挖掘节水潜力，与同期水平衡测试结果相比，在不锈钢产量大幅增加情况下，生产吨钢用新水量下降12%，在水资源节约方面效果显著，获得第一批“国家级重点用水企业水效领跑者”称号。再如，2014年德龙钢铁有限公司委托有资质的测试单位对企业主要生产用水工艺进行测试分析，结合测试结果及现场情况提出合理化分析及建议，在水平衡测试工作结束后，吨钢取水量由当年的2.53 m3降低至2017年的1.54 m3。
水平衡测试是国家法律法规、规范标准及地方相关政策的硬性要求。近年来，随国家节水重视程度逐步加强，不断出台节水相关政策性文件，促进节水工作力度还将再上一个台阶。水平衡测试工作是水行政主管部门摸清行业企业用水底数的主要手段，势必成为该项工作开展强而有效的推动力。
水平衡测试是企业开展节水工作、提升用水管理的基础途径。我国绝大多数钢铁企业均在水利部公布的《国家级重点监控用水单位名录》覆盖范围内，接受水行政主管部门专项监督检查。水平衡测试可以促进基础设施建设，建立健全用水档案，及时查漏纠偏，优化用水模式，为实施目标管理提供有效依据。
水平衡测试是行业用水效率提升、实现高质量发展的重要支撑。钢铁行业用水历史趋势向好，通用的节水工艺技术装备带来的节水效果基本达峰，借助水平衡测试推动精细化用水管理方式，系统性查找 “漏点难点”，优化企业用水方式，反作用于节水意识深化，提升整体管理水平，保障“十四五”钢铁行业水资源强度降幅指标实现。
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