基于焦化工序水流圖構建及其應用分析

李健偉

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司焦化廠，山東 萊蕪 271104）

鋼鐵生產的耗能、耗水量在整個工業體系中都排在前列，污染物排放量也排在整個工業體系的前列，隨著我國水資源的日益短缺，環境污染問題日益嚴重，鋼鐵生產領域的節能減排已經成為必然趨勢，焦化工序的節水和污水處理、污水回用十分緊迫。焦化工序水流圖、用水評價指標與鋼鐵生產過程中的節能減排有著莫大的關系，對于焦化工序的現狀和現存問題發現有著極大的推動力，文章從此兩方面入手，希望可以為我國鋼鐵領域節能減排發展提供微薄之力。

1 焦化工序水流圖構建

1.1 物質流分析法

在工業生產中，為了分析和研討一種物質在工業生產流程中的應用和產出，通常會研究此種物質在工業生產各環節中的“代謝”，從而發現物質主要的損耗環節，尋找到工業生產工藝、流程、設備的改良優化突破口。

1.2 水流圖特點

水在鋼鐵生產中有著與其他物質不同的特點，會因鋼鐵生產工序中的處理工藝出現物理形態變化，例如：由液態水蒸發為水蒸氣，從而被損耗，由入爐煤中水分子轉化為液態水，從而進入污水體系；會因鋼鐵生產工序處理工藝出現化學分子組成和種類上的變化。

1.3 焦化工序中的水流圖

鋼鐵生產焦化工序中有關用水、廢水的系統和設備主要有焦爐、熄焦、除塵、冷卻、煤氣凈化、化工產品回收和精制6個，在6個部分之中還可以根據用水水質需求、廢水產出進行進一步劃分，以用水水質劃分的話，焦爐、熄焦、除塵對水質要求不高，冷卻、煤氣凈化、化工產品回收和精制3個部分對水質要求較高，回收處理的循環水基本無法達到要求，需要添加新水；以廢水產出劃分的話，熄焦部分基本不產出廢水，輸入的水分大部分通過轉化為水蒸氣蒸發掉，小部分進入焦炭成為水分，其余部分均產出廢水。

1.4 焦化工序水流圖構建

在物質流分析法中，常以f代表新輸入物質，c代表循環物質，p代表總應用物質，e代表產出物質，i代表工序中損失的物質，b代表各系統串級中的物質，不同的物質在物質流分析法中會有比較特殊的符號代替特殊環節物質，以焦化工序水流圖為例，除上述符號所代表的相應的水含義外，還需要a代表回用的中水，st代表污水處理裝置中的各種水，α代表補充中水回用的低質量水，且在不同工序部分中用αj（j=1/2/3）代表分別使用的低質量水，β代表冷卻與除塵部分之間串級補充的排污水，并用相應的腳標來代表串級源頭和方向，w代表著各部分、各環節的實際水流量，單位為噸焦，w所攜帶的腳標著代表著各自水量所屬部分，p、f、e、i等均與上文水在不同部分代表的不同身份對應，如此明晰的符號劃分有助于焦化工序水流圖的構建和應用。具體的鋼鐵生產焦化工序水流圖構建完畢后，大致如下圖所示：

2 焦化工序水流圖的應用

根據圖1構建起的鋼鐵生產焦化工序水流圖可以大致了解到焦化工序中的水“代謝”情況，明確中水回用、串級用水在焦化工序中的作用，在此基礎上進行焦化工序節能減排改革優化有理有據，有助于將水資源的消耗和廢水產生進行量化和細化，有助于改革工作效率和質量。

2.1 水流圖應用基本要求

圖1 焦化工序水流圖

焦化工序水流圖在節能減排中應用，首先需要保證鋼鐵生產焦化工序的正常運轉，不可耽誤鋼鐵企業的正常生產，即保證焦爐、熄焦、除塵、冷卻、煤氣凈化、化工產品回收和精制6部分的正常水質、水量需求；其次，焦化工序中有應用中水回用技術、串級等部分，需要先進行水質處理以保證處理后中水的水質，保證串級的正常進行，保證熄焦、除塵等部分的串級水應用量需求；最后，保證焦化工序廢水分級處理及使用的正常進行，保證煤氣凈化部分高濃度氨廢水的處理效果，保證高濃度與低濃度焦化廢水的匯總處理效果，保證最后無法進行工序內使用消化的廢水進行有效排出。

2.2 水流圖具體應用方法

焦爐、熄焦、除塵3個部分對于用水水質的要求不高，連接中水回用系統可以有效補充部分生產運營需水量，降低對工業新水的需求量，降低對水資源的消耗；冷卻、化工產品回收和精制2部分產出的廢水可以通過中水會用系統串級補充至焦爐、熄焦、除塵3個部分；煤氣凈化部分比較特殊，會產生濃度不同的廢水，其中濃度較高的氨廢水需要進行分級處理后方可與低濃度廢水進行匯總處理，后續進行中水回用或直接排出也便宜。

3 結 語

通過焦化工序水流圖和用水評價指標可以有效評價鋼鐵生產企業在焦化工序上的用水水平，發現水資源浪費問題、污水回用問題，大致圈定當前生產和處理技術中的優化空間，進而對焦化工序進行優化和改良，推動鋼鐵生產行業的節能減排，為我國節約能源、改善環境問題現狀。