1.2　焦化生產用水系統與節水減排

1.2.1　焦化生產用水系統組成、功能與作用

1.2.1.1　用水系統組成與目的

水是焦化生產的血液，極其重要。焦化工業用水系統非常復雜，種類很多，有生產新水（如工業水、過濾水、軟化水及除鹽水等）用水系統；間接冷卻開路循環用水系統（簡稱凈循環冷卻水）；間接冷卻閉路循環用水系統（包括循環制冷水、循環冷凍水和溫水循環冷卻水等）；直接冷卻開路循環用水系統（簡稱濁循環冷卻水）、直接冷卻循環用水系統（簡稱濁循環水），以及直流冷卻水、串級水、再次利用水、廢水再利用水、生活用水與消防用水系統等。

設置這些用水系統的目的是：a.根據焦化企業不同工序的用水水質與用水要求，嚴格實行按需按質供水，實現用水少量化與科學化；b.以配套和建立焦化企業用水系統平衡為核心，以水量平衡、溫度平衡、懸浮物平衡和溶解鹽平衡為基礎，實現最大限度的循環用水、串接用水和節約用水；c.實現高端用水系統的排污水作為低端用水系統的補充水。如凈循環系統用水系統排污水可串接為濁循環用水系統的補充水；閉路循環用水系統排污水可作為開路循環用水系統的補充水，后者又可作為直流冷卻水或其他用水，以實現一水多用最大化的節水目標。

1.2.1.2　用水系統功能、作用與要求

焦化生產用水量大，其中冷卻用水約占總用水量的80%。因此，做到合理用水，搞好水量平衡，對節水減排、節能降耗均有關鍵性作用。應做到對用水量、水質、水溫和水壓等的最大限度回用或利用，做到能盡其用，水盡回用，重復利用，循環使用與廢水利用等，盡可能杜絕和避免不必要直流用水和排放水溫未能完全利用的冷卻用水。因此，在節水減排與水量平衡時，要分清各不同用水系統的功能、作用與要求。

①生產直接用水　生產直流用水有生產用新水和生產用冷卻水兩種。生產用新水主要用于新水用戶（如配藥、向工藝介質中加水、化驗用水及某些系統清洗等）和循環水系統補充水等。生產用直流冷卻水主要用于水源比較豐富和取水成本較低的地區（如直接取地表水或泉水供間接冷卻設備使用后又返回原水體或供其他用戶使用等），或者用海水的場合。生產直流供水可根據水源水質及用戶對水質的要求采用同管網或分系統供水。

②工藝介質或設備用冷卻水應優先考慮使用循環水或制冷水　一般間接冷卻給水可供給溫水循環冷卻水（給水溫度在50℃以上，回水溫度80℃以上）、清循環冷卻水（給水溫度在27～33℃之間，回水溫度45～50℃）、循環制冷水（給水溫度為5℃和16℃ 2種，溫升Δt=7℃）和循環冷凍水（給水溫度為-15℃）；介質直接冷卻可供給濁循環冷卻水（如瀝青池循環冷卻水，給水溫度在33℃左右，回水溫度50℃左右，該水只需要冷卻而不需要除懸浮物即可循環使用）或濁循環水（如熄焦循環水、濕式除塵循環水和瀝青焦冷卻循環水等，該類水需要進行重力沉淀或絮凝沉淀除懸浮物處理，無冷卻設施）^［6］。

③串聯用水　指上一級冷卻設備用后水直接供給下一級冷卻設備的用水，多出現在以制冷水為水源的用戶之間，如煤氣初冷器二段用后水溫度為20℃，而后供貧油冷卻器二段用水，而后再返回制冷機系統。該種供水方式應考慮到系統壓力平衡、回水余壓的合理利用和動力消耗等的優化問題。

④再次利用水　指多次重復用水，如二次用水、三次用水等。重復用水主要是供給一些對給水水質有要求，而對給水水溫不一定有要求的用戶。該類給水的水源一般為直流間接冷卻水用戶的排水，該水通常只是水溫有所升高，而水質沒有受到污染。對于以低溫水作水源的廠，應最大限度地利用水源的水溫資源，如水源來水先經某些低溫冷卻水用戶使用后，然后供作循環冷卻水系統補充水、制軟水或純水用水及其他新水用戶用水等，必要時在再次使用前可先經過過濾處理，即使是這樣經濟上也合理得多。特別是對那些所用新水是以低溫水為水源，且廠內又設有水循環制冷系統的情況，低溫水源水應優先供給某些低溫冷卻水用戶使用后，再供新水用戶使用，以最大限度地減少制冷水量。

⑤廢水再利用　主要有用清循環水系統的排污水作濁循環水系統的補充水、濕式除塵用水、污水處理稀釋水、熄焦補充水、煤氣水封水及焦爐煤氣上升管水封蓋用水等；處理后焦化廢水作熄焦補充水等；濁循環系統排污水作污水處理稀釋水。廢水再利用具有很大的實際意義，不僅可以減少新水的用量，而且可以減少廢水排放量。

1.2.2　焦化生產凈循環用水系統與節水減排

1.2.2.1　凈循環用水系統與組成

凈循環用水系統有兩種形式：一是密閉式循環用水系統；二是開路循環用水系統。

（1）密閉式循環用水系統

密閉式循環冷卻用水系統，具有十分顯著的節水效應。通常該系統用水循環常設計值在99.9%以上，補水率小于1%^{［19，20］}，是具有廣泛開發與發展前景的節水型循環冷卻工藝，已在各工業冷卻設備中大量應用。由于這些設備的間接冷卻水是在高熱負荷強度下運行，循環水水質通常采用純水、軟水或脫鹽水，以完全密閉循環冷卻系統運行，其水溫冷卻依靠空氣冷卻器（即水-空換熱器或水-水換熱器）進行熱交換冷卻。

（2）開路循環用水系統

開路循環冷卻用水系統是目前最基本的節水型凈循環冷卻用水工藝，可節水90%左右^［19］。尤其在水資源短缺和用水水質要求較高的工業生產企業使用廣泛。冷卻塔是循環水系統中必備的設備，是使循環水溫滿足工藝要求最基本的措施。因此，設置和管理好這一用水系統，對企業的節水減排具有決定的重要作用。開路循環冷卻用水系統，因受氣象條件冷卻水溫升降值的影響有所變化，一般循環率平均值應不小于95%^{［19，20］}，而在生產運行中確保循環率對節水減排有著關鍵的作用。

1.2.2.2　凈循環用水系統與節水減排

焦化行業凈循環冷卻用水系統種類較多，通常分為以下2類。

（1）煉焦工藝的冷卻用水與用水系統

主要用于煤調濕、地面站干式除塵、干熄焦系統的設備冷卻，以及煉焦工序煤氣上升管水封管水封用水等。凡供給設備冷卻用水的用水系統應根據用水特點與水質要求采用密閉循環或開路循環系統。

干熄焦工藝的凈循環用水主要取決于對循環惰性氣體所載熱量的利用方式。如用于產生蒸汽則需設置供給除鹽水與除鹽用水系統；如用于發電不僅有除鹽水用水系統，還需設置供發電設備冷卻的循環冷卻水的用水系統^［20］。

（2）煤氣凈化與產品精制的冷卻用水與用水系統

①煤氣凈化　煤氣凈化過程中的工藝用水與用水系統主要是工藝介質的冷卻與冷凝用水，根據被冷卻、冷凝介質的要求，冷卻水多為凈循環冷卻水、循環制冷水或地下新水。

②化產品精制　化產品精制主要是對煤氣凈化過程中回收的粗產品進行再加工。精制方法一般是先分餾后精餾，即先把粗產品經汽化冷凝分餾、化學洗滌除鹽、催化加氫蒸餾或熱聚合蒸餾等方法分餾為幾種單一餾分，然后再對單一餾分通過蒸吹、閃蒸、萃取、低溫結晶或高溫聚合等方法進行精加工得到精制產品。

化產品精制過程中介質溫度調節的方式有：a.管式爐煤氣加熱和直接或間接蒸汽加熱；b.高溫餾分與原料或低溫餾分間的間接換熱；c.利用廢熱和余熱生產蒸汽；d.空氣冷卻器冷卻、循環冷卻水冷卻和水汽化冷卻等。

化產品精制過程中的水分為工藝介質冷卻用水和工藝過程用水。工藝介質冷卻用水按水溫度分有：a.不大于33℃清循環冷卻水；b. 16～18℃低溫地下水或循環制冷水；c. 5℃左右循環深冷水（用于從排氣中回收低凝固點物質）；d. -15℃左右的循環冷凍水（用于晶體結晶）；e. 45～80℃之間的溫水循環冷卻水（用于高沸點油氣凝縮和冷卻）等^［6］。工藝過程用水主要有為防止介質析出鹽晶而加入的稀釋水、餾分洗凈用水、產品氣化冷卻或晶析用水、配制藥劑用水以及煤氣或可燃氣體的水封用水等。

上述用水系統，由于水溫、水質要求各異，應根據工藝特征要求，分別設置不同凈循環用水系統。這些系統的排污水可作為濁循環系統的補充水。

1.2.3　焦化生產濁循環用水系統與節水減排

1.2.3.1　煉焦濕式除塵濁循環用水系統

①備煤系統的煤的破粉碎機、成型煤混煤機分配槽、混捏機、冷卻輸送機等產生的煤塵和煤油煤氣，多采用文丘里或沖擊式濕式除塵；

②搗固焦爐裝煤除塵，多采用消煙車濕式除塵；

③焦炭轉運站、儲焦槽的落料口及篩焦和切焦設備等處產出的焦塵，且含有一定水汽，多采用濕式泡沫除塵器。

除塵后的廢水含有大量被洗滌的煙塵，特別是成型煤和焦爐裝煤系統，其除塵廢水含塵濃度一般為500～1000mg/L，需經處理后使其SS濃度不大于100mg/L后，方可進行濁循環用水系統循環使用。其中成型煤高溫焦油煙氣除塵廢水為酸性，需經中和處理方可回用。其補充水可用凈循環系統的排污水或其他凈環水。

1.2.3.2　濕式熄焦用水循環系統

①濕式熄焦噴澆冷卻濁循環冷卻系統，在循環冷卻時部分水被汽化進入大氣和被焦炭帶走，大部分水流入熄焦塔底部，經沉淀處理后循環使用。該系統無外排廢水，但需有補充水。由于用水量大，水質要求低，其補充水可采用煤氣上升管水封蓋排水、熄焦塔沖洗除塵水、搗固焦的消煙車排水、焦處理系統泡沫除塵水和處理后的焦化廢水。

②熄焦塔除塵用水。主要用于定期沖洗熄焦塔格板上集存的焦塵。其用水系統和熄焦補充水同一水源。熄焦塔除塵排水可直接排入熄焦塔底，進入熄焦濁循環用水系統中回用。

③焦臺補充熄焦用水。主要用以卸在焦臺上尚未熄滅的紅焦，以就近濁循環用水系統取水為宜。該水僅在熄焦車向焦臺上卸焦時使用，噴灑到紅焦上的水多數被焦炭帶走，由焦炭皮帶輸送機灑落下的少量廢水，由下設集水渠收集后再回用。

1.2.3.3　化產品精制濁循環用水系統

①焦油蒸餾工藝瀝青冷卻系統與酚鈉鹽分解煙道廢氣凈化用水系統。

②古馬隆樹脂生產系統排氣凈化用水系統。

③苯精制酸洗法系統的原料儲槽和外排分離廢氣凈化用水系統。

④酚精制系統脫水塔沖洗用水系統。

⑤吡啶精制系統排氣洗滌凈化用水系統。

⑥洗油加工系統NH₃洗滌用水系統。

⑦瀝青加工系統濁循環用水系統。

1）延遲焦水力切割循環用水；

2）延遲焦注水冷卻循環用水；

3）排污塔水循環噴灑冷卻用水；

4）瀝青焦噴水直接冷卻用水。

⑧化產品精制儲存與防火防爆安全用水系統。

上述用水系統通常經處理后循環回用。其排污水可用于焦化廢水生化處理前的稀釋水，其補充水可采用化產品精制凈循環用水系統的排污水。