冶金水夹点技术-2009全国冶金节水与废水利用技术研讨会PPT教学课件
冶金废水会议技术讲座-教材课程
05
新技术和新方法在冶金废 水处理中的应用
新技术的特点和优势
高效性
新技术的处理效率高，能够快速降低废水中的 污染物浓度。
节能环保
新技术通常采用低能耗或无能耗的处理方式， 减少对环境的影响。
自动化程度高
新技术通常采用自动化控制系统，减少人工干预，提高处理过程的稳定性。
新方法的实施和效果
01
02
03
教材课程介绍
教材课程的目标和内容
目标
培养学员掌握冶金废水处理的基本原 理、技术方法和实际操作技能，提高 学员解决实际问题的能力。
内容
涵盖冶金废水的基本概念、处理工艺 流程、主要设备、运行管理等方面的 知识，以及实际案例分析和操作实训 。
教材课程的教学方法
理论教学
通过课堂讲授、PPT演示、视频资料 等方式，使学员全面了解冶金废水处 理的基本理论和技术。
冶金废水会议技术讲 座-教材课程
目录
• 引言 • 冶金废水处理技术概述 • 教材课程介绍 • 冶金废水处理技术案例分析 • 新技术和新方法在冶金废水处理中的应用 • 结论和建议
01
引言
会议背景和目的
01
当前冶金行业快速发展，但废水 处理问题日益突出，亟需解决。
02
本次会议旨在汇聚行业专家，共 同探讨冶金废水处理技术，促进 技术交流与合作。
生物法
利用微生物代谢作用分解废水 中的有机物，如活性污泥法、 生物膜法等。
物理化学法
结合物理和化学方法处理废水 ，如吸附、离子交换、萃取等
。
冶金废水的特点和处理要求
成分复杂
冶金废水含有多种重金属离子、酸碱物质、油污 和悬浮物等。
处理难度大
由于废水成分复杂，处理难度较大，需要采取多 种方法组合处理。
夹点技术及其应用
综 述文章编号:1002-1124(2004)06-0045-02 夹点技术及其应用张济民(大庆联谊石化股份有限公司,黑龙江大庆163852) 摘 要:介绍了夹点技术的原理,综述了夹点技术的应用领域、作用、效果,国内应用情况及发展方向。
关键词:夹点技术;过程综合;节能中图分类号:T Q05115 文献标识码:BPinch point technique and its applicationZH ANGJi -min(Daqing Lianyi Petrochem ical Joint -S tock C o.,Daqing 163852,China ) Abstract :I t introduces the principle of pinch point technique ,summare its application fields ,effect ,and applicationand development in our country.K ey w ords :pinch point technique ;process synthesize ;energy conseration收稿日期:2004-02-16作者简介:张济民(1968-),男,工程师,毕业于大庆石油学院化学工程专业,毕业以来一直从事化工生产工作。
夹点技术(Pinch T echnology ,pinch 又译作窄点、狭点、挟点)是英国Bodo Linnhoff 教授等人于70年代末提出的换热网络优化设计方法,后来又逐步发展成为化工过程综合的方法论。
夹点技术是能量回收系统分析的重大突破,80年代以来夹点技术在欧洲、美国、日本等工业发达国家迅速得到推广应用,现已成功地用于各种工业生产的连续和间歇工艺过程,应用领域十分广阔,在世界各地产生了巨大的经济效益。
1 夹点技术基本原理简介工艺过程存在多股冷、热物流,过程综合就是要设计出能使冷热物流充分换热以尽可能回收热量,并同时满足投资费用、可操作性等方面的约束条件的过程系统。
水夹点技术在钢铁企业节水减排中的应用
水夹点技术在钢铁企业节水减排中的应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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水夹点技术在节水减排中的应用_汤小玲
环境保护水夹点技术在节水减排中的应用汤小玲1,2 戴友芝11.湘潭大学化工学院(湖南省湘潭市411105)2.中国石油化工股份有限公司长岭分公司(湖南省岳阳市414012)摘要:介绍了水夹点技术,利用浓度间隔图表和浓度组合曲线寻找最少新鲜水用量夹点,在夹点上方的用水操作可采用水回用而实现节水减排,应用水夹点技术对焦化用水操作进行了详细分析。
关键词:水夹点 水回用 延迟焦化装置 经济效益1 水夹点技术简介水夹点技术[1]由英国曼彻斯特理工学院的YP Wang 和Robin Smith 于1994年首次提出,将20世纪90年代得到极大发展的过程集成技术应用于新鲜水用量最小化、废水产生量最小化和废水处理系统设计。
水夹点技术包括三个方面的内容:一是通过对用水操作进行分析,判别一个预先的新鲜水消耗和废水产生的最小值;二是通过水回用、再循环技术,设计一个用水网络以实现新鲜水消耗和废水产生量的目标值;三是通过有效的过程改变,改造现有的用水网络以使水回用最大化(即减少新鲜水用量)和废水产生最小化。
2 用水操作描述图1是工业用水操作的一种简便分析方法,图中的杂质可以是SS,COD 、盐含量等一切限制工业排放水回用的因素,图中过程流股从相反方向逆流与水接触。
图2是杂质浓度及其与杂质传质负荷的示意图,由图1,2可知:只要富杂质流和贫杂质流两个流股中存在推动力,贫杂质流就可以回用于富杂质流。
3 水夹点技术应用选取某炼油厂用水系统中的焦化单元进行分析,焦化用水对回用水的水质要求不高,且用水操作中已含有循环过程(见图3)。
焦化冷焦、除焦用水不是连续流,而是序批式。
3.1 数据提取焦化各用水操作中既有水量补充,也有水量损失,用水过程中还有水处理。
图3中标明的损失又分为蒸发损失(不带走质量负荷)和流失损失(焦炭出厂流失的废水带走的质量负荷,不能回收),计算废水排放量时要包含增加和损失的水量。
计算质量传递时可不考虑补充水,补充水和沉焦池可看作再生装置,沉焦池上的浮油通过溢流排放。
夹点技术在冶金企业节水减排中的应用研究
，
然 后 综 合 一 个 用 水 网络 满 足 这 个 流 量 。 它也 是
： 已有 用 水 网 络 的 有 效 方 法 。首 先 ，在 浓 度 间 隔 图
．
供 水 曲 线 的 斜 率 代 表 供 水 量 。极 限 水 复 合 曲 线 给 出 了
水 系统 的 整 体 状 况 ，可 以直 观 地 看 出 当 前 用 水 系 统 的
常规 的 节 水 策 略 通 常 着 眼 于 单 个 的 单 元 操 作 或 局 『 网 络 ， 只 能 达 到 局 部 节 水 目的 ， 不 能 使 整 个 用 水 统 的新 鲜 水 用 量 和 废 水 排 放 量 最 小 化 。 而 水 夹 点
把 企 业 的 整 个 用 水 系 统 作 为 一 个 有 机 的 整 体 来 对
设 其 极 限 进 口浓 度 为 ０。 计 算 结 果 需 要 根 据 这 些 假 设 进 行还原 ，以 反映 实际情 况 。 对 于 循 环 水 系统 ，只 考 虑 补 充 水 和 排 放 废 水 ，将
其 视 为 一 个 常规 水 单 元 。 因 为 除 盐 水 、软 化 水 以 及
夹点位置 ，
、
、
／ ， 一 ／
／Ｉ
图 １
污染物负荷
水夹点示意 图
合 理 分 配 各 用水 单 元 的 水 量 和水 质 ， 以使 系统 中水
采用 类 似于 能量 优化 过程 中热夹 点的 构造 方法 ，
复利 用 率 达 到 最 大 ， 同 时废 水 的 排 放 量 达 到 最 小 。
用 了水 夹 点 ，新 鲜 水 耗 用 量 每 天 减 少 １ ８ ｔ，减 少 部 ２ ０ 分 废 水 处 理 和 处 置 费 用 ，每 年 利 润 增 加 ２９． ２２万 美 元 ，而 投 资 费 用 仅 为 ５万 美 元 ，投 资 回收 期 为 ６个 月 。
水夹点技术分析与废水减量化
【水资源】水夹点技术分析与废水减量化冯 涛,高康宁,王石斌,纪淑娜,王亚芹(兰州大学资源环境学院,甘肃兰州730000)摘 要:提高正好低于水夹点的用水操作过程的进出口浓度,能抬高水夹点,进一步节水减污。
经实例计算,水夹点基础上过程改变较单纯水夹点技术多节水18.52%,效果显著。
关 键 词:水夹点技术;过程改变;废水减量中图分类号:X703;X131.2 文献标识码:A doi:10.3969/j .issn .100021379.2009.11.032 水资源短缺和水环境恶化严重制约着我国国民经济的可持续发展,而过程工业(包括化学、石化、炼油、制药和冶金等工业)是用水和排污大户,因此提高过程工业水资源利用率是缓解水资源紧缺形势的重要措施。
英国M anchster 大学科学技术研究所的W ang 和S m ith 在1994年首次提出的水夹点技术[1]是清洁生产的重要技术,是新鲜水节约和废水减量化的有效方法。
该技术已在我国部分过程工业中应用,取得了良好的成效[2-5],通常可以减少约10%～30%的新鲜水用量,然而在水夹点技术基础上精心计划的过程改变后,可以进一步减少20%左右的新鲜水用量[6]。
1 浓度组合曲线法水夹点技术水夹点技术自诞生以来,发展形成了许多典型方法,如浓度组合曲线法、用水和水源组合曲线法、D -S 组合曲线法、新目标图解法等[7]。
这里详细介绍浓度组合曲线法,并分析过程改变理论。
水夹点技术是质量交换集成技术在用水操作上的应用,需满足描述用水操作通用的杂质传质模型(图1)。
富杂质流股和贫杂质流股逆向接触,由于富杂质流股中的杂质浓度高于贫杂质流股中的杂质浓度,因此两流股间存在杂质传质浓度推动力,杂质从富杂质流股向贫杂质流股传质,达到降低富杂质流股杂质浓度的目的,使其满足下一个用水操作的要求,以提高水资源的有效利用率。
图1 杂质传质模型为了研究过程改变,就需理清水夹点的浓度组合曲线画法。
应用夹点技术确定再生水用量
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2009年第28卷第5期·784·化工进展应用夹点技术确定再生水用量刘彩洪1，贾小平1，李会泉2，项曙光1（1青岛科技大学炼油化工研究所，山东青岛 266042；2中国科学院过程工程研究所，北京 100080）摘要：工业节水及废水减排已成为过程工业持续发展的前提之一。
运用目标导向的夹点分析技术对过程用水网络系统进行系统地分析，可确定过程用水、再生水用量和废水排放量的最小目标。
以固定再生出口浓度为基准，提出基于累积流量-累积污染质量负荷组合曲线图的夹点分析方法来确定用水网络的最小再生水流量，并给出了详细计算步骤和案例验证。
关键词：水系统；夹点技术；组合曲线图；最小再生水用量中图分类号：TQ 021 文献标识码：A 文章编号：1000–6613（2009）05–0784–04Targeting regeneration water flowrate using water pinch analysisLIU Caihong1，JIA Xiaoping1，LI Huiquan2，XIANG Shuguang1（1Institute for Petroleum Refining and Chemical Industry, Qingdao University Science & Technology, Qingdao 266042, Shandong, China；2Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China）Abstract：Freshwater saving and wastewater reduction plays an important role in industrial sustainable development. To reach such a goal, target-oriented pinch analysis is required to determine the targets of minimum water usage, minimum regeneration water flowrate and wastewater discharge of water-using networks. The aim of this paper is to present a water pinch analysis approach which can help process analysts to target the minimum regeneration water flowrate at a fixed outlet concentration. Based on the diagrams of cumulative load versus cumulative flowrate, the detailed plotting and algebraic procedures for the composite curves are proposed. A hypothetical example is presented to illustrate the proposed approach.Key words: water system; pinch technology; composite curve; minimum regeneration water flowrate水夹点技术自UMIST的Wang和Smith首次提出后，至今已有长足的发展[1－4]。
3--冶金水夹点技术-2009全国冶金节水与废水利用技术研讨会
水夹点法有两个基本假定：第一， 水夹点法有两个基本假定：第一，水从每个用水过程中取出的污染物负荷 为常数；第二，在每个用水过程中， 为常数；第二，在每个用水过程中，此污染物的进口和出口浓度均有一个最 大极限值，这个极限值取决于溶解度、流量限制和结垢等。 大极限值，这个极限值取决于溶解度、流量限制和结垢等。 水夹点技术采用类似于能量优化过程中热夹点的构造方法， 水夹点技术采用类似于能量优化过程中热夹点的构造方法，以水中的污染 物浓度为纵坐标、要加以去除的污染物负荷为横坐标建立极限水复合曲线 极限水复合曲线。 物浓度为纵坐标、要加以去除的污染物负荷为横坐标建立极限水复合曲线。 极限水复合曲线与供水线的汇合处即为系统的水夹点 水夹点， 极限水复合曲线与供水线的汇合处即为系统的水夹点，供水曲线的斜率代表 供水量。极限水复合曲线给出了水系统的整体状况， 供水量。极限水复合曲线给出了水系统的整体状况，可以直观地看出当前用 水系统的优劣，指出制约用水的瓶颈(夹点) 水系统的优劣，指出制约用水的瓶颈(夹点)、最小新鲜水用量及最小废水产 生量的目标值。 生量的目标值。
2009年冶金节水研讨会
4.水夹点技术案例分析 水夹点技术案例分析
对排放水处理到TDS＝30mg/L后回用（不循环）夹点分析 ＝ 后回用（ 对排放水处理到 后回用 不循环）
对处理到30mg/L直流回用进行夹点分析可知，新水的夹点浓度为500mg/L， 系统的最小新鲜水用量为544.94t/h，平均排放浓度为2000mg/L。
未优化前，各单元均使用新鲜水，总计用量为2050t/h，排放水 （含蒸发、渗漏）也是2050t/h。
2009年冶金节水研讨会
4.水夹点技术案例分析 水夹点技术案例分析
不处理， 不处理，直接串级回用问题表
化工节能课件 第四章 夹点技术
由于传热需要一定的温差，可以通过技术经 济评价而确定一个系统最小的传热温差—夹 点温差。因此，夹点可定义为冷热复合温焓 线上传热温差最小的地方。
夹点的特征
夹点处的传热温差最小 夹点处系统的热通量为零
确定了夹点温差之后的冷热复合曲线图
T-H图上描述夹点
选用不同△Tm值对夹点位置的影响
问题表法（例题）
计算外界无热量输入时各温区之间的热通量：
第一温区：输入热量=0(外界无热量输入）， 输出热量=0+60=60 第二温区：输入热量=60，输出热量=60+2.5=62.5
第三温区：输入热量=62.5，输出热量=62.5-82.5=-20
第四温区：输入热量=-20，输出热量=-20+75=55
从能量角度看，三个子系统相互影响，密切 相关。工艺条件或路线的改变将影响对换热网络 和蒸汽动力网络的要求；换热网络回收率的提高 将减少蒸汽和冷却水的数量；蒸汽级别和冷却水 的温度也将影响热量回收和冷却水的数量。 夹点技术可用于新厂建设，也可老厂改造； 夹点技术可以以能量为目标，也可以经济为目 标； 夹点技术可用于换热网络的集成，合理配置热 机和热泵，确定公用工程的级别，消除瓶颈，提 高生产能力。
Qc,min
Qr,max
Qh, min
150
300
450
600
720
H
C、从夹点图上可以得出如下信息：
（a）该过程系统所需的最小公用工程加热负荷Qh,min， 及所需最小公用工程冷却负荷Qc,min。
（b）该过程系统所能达到的最大热回收Qr,max。 （c）夹点PQ把过程系统分隔为两部分：一是夹 点上方，称为热端（热阱），只需公用工程加 热；另一是夹点下方，称冷端（热源），只需 公用工程冷却。
夹点技术在冶金企业节水减排中的应用研究
术在理 论上 已经 比较 成 熟 ， 内外在 石化 、 工等 行 业应 用的报道 较 多， 国 化 但在 冶金 行 业鲜
有报 道 。介 绍 了水 夹点技 术 的原理 ， 出了将 其应 用 于冶金 行 业 工程 实践 的 实施 步骤 ， 提 并 以首钢 某公 司节 水 改造为 例 ， 出了用水 网络优 化方 案 。 实施 结果表 明节水 效果 良好 。 给
ｏ ｓｅ ａ ｅ ． Ｔ ｏ ｇ ｔｒｐ ｎ ｈ ｔｃ ｎ ｌｇ ｓｒ ｌｔ ｅｙ ｍａｕ ｅ ｉ ｈ ｏ ｙ， ａ ｄ ｍａ ｎ ｅ ｐｉｅ ｆｗａ ｔｗ ｔｒ ｈ ｕ ｈ ｗａｅ ｉ ｃ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｅａｉ ｌ ｔ ｒ ｎ ｔｅ ｒ ｖ ｎ ｎｙ ｅ ｔｒ ｒｓ ｓ
张建 红 ， 陈志新 吴礼云 ３ ， 刘正发 ４徐 明 ５ ， ， 邱冬英
（ ． 钢技 术研 究 院 ， １首 北京 １０ ４ ； ００ ３
２ 北京首钢 国际工程 技 术有 限公 司 ， 京 １０４ ； ， 北 ００３
３ 首钢京唐钢铁联合有限责任公 司， 。 河北曹妃甸 ０ ３０ ； ６２０ ４ 首钢 新钢 有 限责任 公 司动 力厂 ， ． 北京 １０ ４ ； ００ １ ５ 唐山首钢 业钢铁有限责任公 司， ． 北京 １０４ ） ￣０ １ ０
ｆ ．ｈ ｕａ ｇＲ ｓ ｒ ｓｔｔ ｏ ｃｎｌ ｙ Ｂ ｌ ｇ １０ ４ ， ｈｎ ； 。 ｅ ｎ ｈ ｕａ ｇ Ｓ ｏｇ ｎ ｅｅ ｃ Ｉ ｔｕ Ｔ ｈ ｏ ｇ ， ｅ ｎ ００ ３ Ｃ ｉ ２ Ｂ ｌ ｇＳ ｏｇ ｎ １ ａ ｈ ｎ ｉ ｅｆ ｅ ｏ ｉ ｔ ａ ｉ ｔ Ｉｔ ｎｔ ｎ ｌ ｎ ｉ ｅ Ｔｃｎｌ ｙＣ ．ｔ． Ｂ ｒ ｇ １０ ４ ， ｉａ ３ Ｓｏｇ ｎ ｎｔｎ ｎｔ ｎｅ ａｉ ｇｎ ｒ ｅ ｏ ｇ ｏＬｄ ， ｅｉ ００ ３ Ｃ ｎ ； 。ｈｕａ ｇＪ ｇａｇ Ｕ ｉｄ ｒ ｏ Ｅ ａ ｅ ｈ ｏ ｎ ｈ ｉ ｅ
8-1-李素芹---全国冶金行业用水节水与废水综合利用技术研讨会-青岛2016.6.27-30
3.思路与方法
3.思路与方法
集约化控制- 循环链接技术
• 物质的集成
• 能量的集成
• 水系统的集成
• 技术的集成
• 信息的共享 • 设施的共享
3.思路与方法
基本原则
① 价值增值原则。通过LCM控制技术，在达到节水减排的同 时实现价值增值。 ② 整体性原理。施行自原料开采至产品产出整个生命周期 的全过程集约化管理与控制。 • 水系统集成与优化。把企业的整个用水系统作为一个有 机的整体来对待，考虑如何合理分配各用水单元的水量 和水质，能取得最大程度的节水效果。 • 水处理技术集成。不同水处理技术合理匹配，协同作用 ，达到效益最大化。 ③ 3R原则，即减量化、再利用、再循环原则。 • 源头:通过工艺变革达到减量化节约用水的目的； • 过程:提高系统自身效率前提下再循环，合理串接回用； • 末端:强化处理效果，满足排放标准或再利用需要。
对人体健康产生影响
每年新发癌症病例 200 万人，因癌症死亡人数为 140 万；每死亡 5 人中，就有 1 人死于癌症；在不 少大城市恶性肿瘤已经超越心脑血管疾病，成为 跟水污染密切相关！ 第一死亡原因。 癌症的形成原因多样，因污染而形成的“癌症村 ”正在中国大陆逐年增多。 资料显示，全国癌症村已超过 200个，197个已确 认，有 2 处分别描述为 10 多个村庄和 20 多个村庄 ，还有 9 处区域不能确认癌症村数量，预计癌症 村的数量应该超过 247 个，涵盖中国大陆的 27 个 省份。
危机与机遇 并存！
School of Metallurgical and Ecological Engineering, USTB
提纲
1 2 3
现状分析
水处理的作用及必要性
冶金废水会议技术讲座
第二十二页，共23页。
内容总结
冶金废水会议技术讲座。COD＜50,氨氮＜10。进料液内Li2SO4浓度约为8.7%、 Na2SO4浓度约为0.82%。案例介绍3 浙江衢州化友钴业。案例介绍4 云南祥云飞龙再生科
No 技股份有限公司。案例5 广西银亿科技矿冶有限公司。鼓舞我们前进 Image
冶金废水会议技术讲座
第一页，共23页。
议程
一、公司简介
二、MVR技术介绍 三、MVR技术优势 四、MVR及常规多效蒸发器对比 五、MVR与常规蒸发器经济指标 六、MVR零排放技术介绍
七、MVR资源再利用技术介绍
八、MVR成功案例介绍
第二页，共23页。
一、瑞升华科技有限公司简介
深圳市瑞升华科技有限公司成立于2006年6月，是国内首家引进MVR概念并开拓性研发、生产及销售为一体的国家高新技术企业。 公司成立以来，技术研发、市场推广方面不断投入，在冶金高盐废水、化工废水（高盐、有机）、环保行业等领域成绩斐然，行业 、市场认知度逐步提高。坚持技术领先、至精至诚的原则，遵循国家节能减排的政策规定，将节能环保、零排放、资源再利用作为首要任 务，努力提升自己，服务社会、造福大众。 瑞升华科技实力雄厚，拥有多名法国、瑞士资深专家和国内机械、化工、冶金、环保等行业多名高级工程师，拥有先进实验室、专业 研发基地和生产基地。公司拥有多项自主知识产权，公司总部位于深圳市盐田区，研发生产基地位于东莞市凤岗镇联兴路30号，占地面积 36000㎡，主要用于设计、研发、生产、调试、仓储等相关工作。
目前，已有100多套MVR高盐废水处理设备遍布全球，其中有十几套应用于冶金行业的高盐高COD废水。
第三页，共23页。
工厂外观
第四页，共23页。
工业用水节约和废水减量
" ( ’ 根据综合分析的结果最终确定详细的过程设计和 改造， 以实现预先的性能目标。 水夹点技术的目标 " $ ’ 减少新鲜水消耗， 在全厂范围内寻找可回用水源； " & ’ 减少废水流量和污水排放量； " ( ’ 实现零排放—— — 最终的理想目标。 水夹点技术能帮助解决的问题 " $ ’ 生产过程当中水回用最大目标值和废水产生最小 目标值是多少 ) " & ’ 如何设计一个新的用水网络或改造一个现有的网 络来实现这些目标) " ( ’ 在生产过程中的一个废水处理系统的处理流量的 最小目标值 ) " # ’ 如何设计一个新的废水处理系统或改造一个现有 的系统来实现最小处理流量 ) " * ’ 如何修正一个生产过程使水回用最充分和废水产 生最少) 水夹点技术的内涵 " $ ’ 水夹点分析， 在用水操作中， 判别一个预先的新鲜 水消耗和废水产生的最小值； " & ’ 水夹点综合， 通过水回用、 再循环技术， 设计一个 用水网络来实现新鲜水消耗和废水产生量的目标值； " ( ’ 水夹点改造， 通过有效的工艺改变， 改造现有的用 水网络实现水回用最大化和废水产生最小化。 — 单杂质系统新 " 通过水回用实现废水量最小化—— 鲜水流量最小 思路：用杂质传质问题来描述水操作过程，具体 就是将过程描述为从富杂质过程流股到水流的传质 化学耗氧量 过程。这里杂质可以是固体悬浮物 " ++ ’ ， " ,-. ’ ，也可以是过程中某些限制工业排放水回用水 质的浓度工 业 用 水 节 约 和 废 水 减 量
文 飚 湖南工程学院科研处 ! "###$" % 湖南岳阳林纸集团博士后科研工作站 " #$#%%& ’
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2020/12/09
2009年冶金节水研讨会
1
水夹点技术在冶金企业
Application of Water Pinch Technology
节水减排中的应用
in Water Reusing and Wastewater Reducing in Metallurgical Industry
首钢技术中心 张建红 E-mail:
2009年9月
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2009年冶金节水研讨会
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内容提要 ➢ 水夹点技术背景 ➢ 水夹点技术原理 ➢ 水夹点应用 ➢ 案例分析
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2009年冶金节水研讨会
3
1. 水夹点技术背景
20世纪70年代提出并应用的夹点技术经过不断完善和发展，作为一种 简便有效的方法，应用在节能、降耗、减污等方面，能在不改变工艺的 条件下达到清洁生产的目的，收到良好的经济效益和环境效益。目前， 热交换网络的热夹点技术已趋于成熟，逐渐成为工厂节能设计和改造的 标准工程实践方法。
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2009年冶金节水研讨会
8
4.水夹点技术案例分析
不处理，直接串级回用问题表
浓度
工序 工序 工序 工序
质量负荷
累积质量负荷 新鲜水流率
c /(mg/L) 1
2
3
4
M i /(kg/h)
Mi /(kg/h)
F /(t/h)
10.00
0Байду номын сангаас00
0.00
1.00
30.00
1.00
33.33
2.选定用水单元；一般选取用水量不小于5t/h的用水设备或 工序。
3.确定污染物组分； 4.确定极限进出口浓度和负荷；水夹点技术在工程应用中遇 到的最大困难就是难以得到极限数据。 5.计算目标最小新鲜水用量，构造用水网络； 6.调整用水网络。
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2009年冶金节水研讨会
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4.水夹点技术案例分析
如今水夹点在理论上已经趋于成熟，但国内企业主要还是使用一些传
统的节水技术方式，水夹点技术在工程应用方面尤其是在冶金行业还存在
一些困难。
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2009年冶金节水研讨会
5
2.水夹点技术原理
水夹点法有两个基本假定：第一，水从每个用水过程中取出的污染物负荷 为常数；第二，在每个用水过程中，此污染物的进口和出口浓度均有一个最 大极限值，这个极限值取决于溶解度、流量限制和结垢等。
某厂有除盐水4、软化水3、净环水2、浊环水1四个独立的系统，用水情况如下：
工序 极限流量
Operation
t/h
1
50
2
200
3
1000
4
800
极限进口浓度 mg/L 10 50 125 800
极限出口浓度 mg/L 30 100 500 2000
质量负荷 kg/h 1 10 375 960
未优化前，各单元均使用新鲜水，总计用量为2050t/h，排放水 （含蒸发、渗漏）也是2050t/h。
统作为一个有机的整体来对待，合理分配各用水单元的水量和水质，以 使系统中水的重复利用率达到最大，同时废水的排放量达到最小。
水夹点的通俗理解：满足合理地、系统地串级用水的关键组分的浓度
值。
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2009年冶金节水研讨会
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1. 水夹点技术背景
水夹点技术在国外已有成功应用。1994年～1995年，英国英国威尔士 的孟山都公司首次使用了水夹点技术，使新鲜水消耗量降低了30％，新建 的废水处理设施的投资从1500万美元降至350万美元，年操作费用和原材料 成本降低了100万美元。
20世纪90年代中期以后，夹点思想更加广泛地延伸到其他方面。1994 年Wang和Smith发表了著名的“废水最小化”论文，提出了直接计算最小 新鲜水用量的目标值方法，并用这种方法找到最佳回用水方案，为这种 基于概念的图解方法奠定了基础。1996年Dhole及Ramchandani等在推广
应用这种方法时，称之为“水夹点”。水夹点技术把企业的整个用水系
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4.水夹点技术案例分析
不处理，直接串级回用
直接回用时的TDS夹点分析
直接回用的用水网络图
对上述过程进行水夹点分析可知，系统的夹点浓度为500mg/L，系
统的最小新鲜水用量为772.00t/h，平均排放浓度为1743.52mg/L。
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图1 过程水应用模型
图2 水夹点示意图
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3.水夹点技术应用
在实际操作中，对企业首先进行的是对全厂用水排水状况 的调查，以及数据采集。然后分析可回用的个股，最后应用水 夹点技术优化用水网络，达到节水的目的。
1.选取目标系统；合理选择目标系统非常重要，目标系统过 大将大大增加系统优化的难度，过小则可能降低水系统集成技术 的节水效果。另外，多个目标系统之间的用水和排水也可以进行 进一步的调配。
水夹点技术采用类似于能量优化过程中热夹点的构造方法，以水中的污染 物浓度为纵坐标、要加以去除的污染物负荷为横坐标建立极限水复合曲线。 极限水复合曲线与供水线的汇合处即为系统的水夹点，供水曲线的斜率代表 供水量。极限水复合曲线给出了水系统的整体状况，可以直观地看出当前用 水系统的优劣，指出制约用水的瓶颈(夹点)、最小新鲜水用量及最小废水产 生量的目标值。
0.00
50.00
1.00
20.00
10.00
100.00
11.00
110.00
0.00
125.00
11.00
88.00
375.00
500.00
386.00
772.00
0.00
800.00
386.00
482.50
960.00
2000.00
1346.00
673.00
由水夹点定义可知： 4
F m Wi n ma ic x 1 pM in ic h 3 58 .0 0 m 6 k 0 0 /g g L /L77 t/2 h
1996年～1997年，台湾某石化工业区在包含五个石化厂的范围内成功 应用了水夹点，新鲜水耗用量每天减少1082吨，减少部分废水处理和处置 费用，每年利润增加292200美元，而投资费用仅为50000美元，投资回收期 为6个月。
英国的Linnhoff March公司宣称：根据他们做过的30多例项目的经验， 实施夹点法，对炼油厂可有10％～30％的节水潜力；在食品工业有30%～ 40%的潜力；而对精细化工可高达60%。