背景和目的

我国人多水少、水资源时空分布不均,节水、治水、管水、兴水任务仍然十分艰巨。近年来,随着工业化、城镇化快速推进和全球气候变化影响加剧,我国水资源短缺、水灾害频发、水生态损害、水环境污染等问题愈加凸显,已经成为制约经济社会发展的突出瓶颈。党的十八大以来,明确提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时期水利工作方针,为加快水利改革发展提供了科学指南和根本遵循。

国家标准化体系建设发展规划(2016-2020年)提出了“到2020年,基本建成支撑国家治理体系和治理能力现代化的具有中国特色的标准化体系”。节水型社会建设“十三五”规划提出“规模以上工业企业(年用水量1万立方米及以上)用水定额和计划管理全覆盖”,并提出“制定钢铁水效标准和炼铁、炼钢、轧钢等工序用水定额”等工作要求。

我国是钢铁大国,钢铁行业用水量约占工业用水量的10%以上,位居工业行业第三位,属于高耗水行业。2002年国家颁布了《取水定额第2部分钢铁联合企业》国家标准,并于2012年进行了第一次修订。取水定额的颁布极大地促进了钢铁行业节水技术进步,全面采取工艺节水、循环用水、废水回用等技术措施,用水指标稳步提升。吨钢取水量由2005年的8.71立方米降至2017年的3.12立方米,水重复利用率从2005年的94.3%升至2017年的97.83%,节水总体成效显著。

然而,用水定额标准工作仍然滞后,尤其是工业用水定额普遍存在概念模糊、方法不规范、体系不完善、可操作性较差等问题,不能适应水资源管理的新形势要求。根据严格的水资源管理和水效管理创新制度的要求,有必要加强有关标准体系的深入研究。

为了更好地促进钢铁企业开展节水工作,需要构建完善的钢铁行业用水定额标准体系。

1.钢铁行业用水定额标准体系是采取国家节水行动有效支撑的措施。国家实施严格的水资源管理和考核制度,钢铁行业作为高耗水行业,有必要建立与此相适应的节水考核制度,而构建钢铁行业用水定额标准体系,可以系统地、有效的规范钢铁企业用水。

2.钢铁行业用水定额标准体系为钢铁企业节水工作提供了方向。在我国钢铁行业用水粗放的情况下,目前我国已执行近20年的钢铁联合企业取水定额,为促进钢铁企业节水提升用水效率起到了重要的作用。但是,随着钢铁行业节水水平的提高,在企业用水向精细化管理转变的新情况下,节水管理中的局限性愈来愈明显,已不能完全适应钢铁行业节水管理的需求,急需进一步完善钢铁行业用水定额标准体系,制定钢铁企业各生产工序和产品用水定额,需要从工序和产品用水方面增加约束条件,从而引领钢铁企业全方位精细化开展节水工作。

钢铁行业用水定额发展脉络及存在不足

(一)发展脉络:

钢铁工业用水定额的演变走过了一个从无到有的过程,从供水管理到需水管理的过程。从建国初期到21世纪以来,钢铁行业用水标准经历了从无到有,由单一到多元的发展历程。从时间轴上看,可分为建国初期到20世纪80年代、2002年、2007年、十一五以来等几个发展阶段。

(二)存在不足:

近年来,钢铁行业对节水的关注度日益下降,节水管理水平止步不前,很难适应新的节水形势要求。现行取水定额的局限性凸现,作用十分有限,尤其在节水考核评价和水效管理方面缺乏依据,节水工作陷入管理瓶颈,难有突破。主要问题如下:

1.现行用水定额缺乏科学性、系统性,尚处于用水量的初级综合评价阶段,存在很大的局限性,在水质、用水过程、产品规格等用水关键因素,对用水定额的干扰研究还不够。

2.现行用水定额在用水水平较低的粗放式管理模式下的作用还是明显的,但是一旦达到一个较高的用水水平,水管理瓶颈就会显现出来。

一是生产用水影响因素多元化。钢铁企业主要以钢铁联合企业的形式存在,其地理位置不同,供水条件不同、生产规模不同,生产工艺路线不同,生产的主要产品不同,这些因素均会对企业取水的可比性造成比较大的影响,仅通过取水定额进行简单的节水评价或评估是不科学的,也是不公平的。而且,单一的炼钢企业、轧钢企业也不在少数,用于联合钢铁企业的取水定额标准并不能完全满足这类企业的需求。

二是水源种类复杂化。用水定额的范围界定包括两个方面:一方面与用水结构有关的生产范围界定,为便于分析比较,范围界定为钢铁联合企业内部普遍存在的主生产、辅助生产和附属生产等生产设施,而自备电厂和矿山选厂等生产设施从中剥离出来,不计入取水定额中。另一方面对水种的范围界定,钢铁联合企业取水水种包括地表水、地下水、自来水、城市中水、海水等,城市中水和海水属于非传统水源范畴,属于国家鼓励利用类替代性水资源,不计入取水定额,其他三类均属于淡水资源,国家严格管理控制。在取用自来水和地下水的过程中,一般取多少用多少,而地表水则有一个净化的过程,在生产用水之前的净化过程中会产生取水的损失,这些因素在原先的取水定额中均考虑不足。

因此,为适应国家节水新形势,必须创新性地开展钢铁行业用水定额体系研究,建立一套科学有效的反映钢铁企业用水全过程具有可操作性的用水定额标准体系。

钢铁行业用水定额标准体系构建

(一)钢铁行业用水定额:

按照《国民经济行业分类》(GB/T4754-2017),钢铁工业涉及黑色金属矿采选、石墨及碳素制品制造、炼焦、铁合金冶炼、炼铁、炼钢、钢压延加工、金属丝绳及其制品的制造等方面,应该制定相关行业用水定额。

(二)钢铁工业企业分类组成分类:

钢铁工业生产是一个对冶金原料、辅料和产品进行采选、冶炼、加工、制造的复杂过程。

钢铁工业企业生产设施包括主要生产设施、辅助生产设施和附属生产设施等。钢铁联合企业主要生产设施包括烧结、球团、焦化、炼铁、炼钢、轧钢等;辅助生产设施包括自备电厂、石灰、鼓风机站、空压站、氧气站、锅炉、水处理等;附属生产设施包括洗浴、食堂、绿化等;铁辅助企业包括与钢铁生产密切相关并有一定独立性的采矿、选矿、铁合金、碳素制品、耐火材料、冶金石灰、金属制品等钢。

(三)钢铁行业用水定额标准体系构建和组成:

1.指标分级构建。

钢铁行业用水定额指标构建应从科学合理、节约用水、可操作性、有效覆盖等方面考虑,设定分级。依据我国现有的钢铁企业用水情况,用水定额指标宜分为领跑值、先进值、通用值三级指标。领跑值为节水标杆,用于引领企业节水技术进步和用水效率的提升,可供严重缺水地区新建(改建、扩建)企业的水资源论证、取水许可审批和节水评价参考使用;先进值用于新建(改建、扩建)企业的水资源论证、取水许可审批和节水评价;通用值用于现有企业的日常用水管理和节水考核。

2.指标分类构建。

钢铁行业用水定额按照主要企业类型、生产工序类型、产品类型等可分为企业用水定额、工序用水定额、产品用水定额等。依此,形成如下钢铁行业用水定额体系:

企业用水定额体系:钢铁联合企业、铁合金冶炼企业(锰铁、硅铁、铬铁、镍铁等)、烧结/球团企业、炼焦企业、钢压延企业(热轧、冷轧、镀锌、彩涂)、铁矿企业、钢金属制品企业、铸造企业等用水定额。

工序用水定额体系:焦化、烧结/球团、炼铁(高炉、非高炉炼铁)、炼钢(转炉、电炉、精炼)、连铸(板坯、方坯、异型坯)、热轧(宽厚板、中厚板、薄板、钢筋、高速线材、棒材、型钢等)、冷轧(连轧机、可逆轧机、镀锌、镀锡、电工钢、彩涂)、无缝钢管、焊接钢管、铸管等用水定额。

连铸产品用水定额体系:板坯、方坯、异型坯等用水定额;宽厚板、中厚板、薄板、钢筋、高速线材、棒材、型钢等热轧产品用水定额;冷轧板、镀锌、镀锡、电工钢、彩涂等冷轧产品用水定额。

结论和建议

本文较完整地提出了一套钢铁工业用水定额标准体系,从各工序入手,建立企业、工序、产品用水定额三级指标体系。钢铁工业用水标准体系是钢铁行业节水工作向精细化管理转化、满足水行政主管部门水资源管理需求的重要支撑。

现阶段,31个省(自治区、直辖市)均发布了省级用水定额标准,其中钢铁部分内容可根据各地水行政主管部门节水管理需求,参考本标准体系细化,从而实现钢铁行业用水定额标准贯彻执行,节水监管行之有效。