基于焦化工序水流图构建及其应用分析

2019-04-04李健伟

冶金与材料 2019年1期

李健伟

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司焦化厂，山东莱芜 271104）

钢铁生产的耗能、耗水量在整个工业体系中都排在前列，污染物排放量也排在整个工业体系的前列，随着我国水资源的日益短缺，环境污染问题日益严重，钢铁生产领域的节能减排已经成为必然趋势，焦化工序的节水和污水处理、污水回用十分紧迫。焦化工序水流图、用水评价指标与钢铁生产过程中的节能减排有着莫大的关系，对于焦化工序的现状和现存问题发现有着极大的推动力，文章从此两方面入手，希望可以为我国钢铁领域节能减排发展提供微薄之力。

1 焦化工序水流图构建

1.1 物质流分析法

在工业生产中，为了分析和研讨一种物质在工业生产流程中的应用和产出，通常会研究此种物质在工业生产各环节中的“代谢”，从而发现物质主要的损耗环节，寻找到工业生产工艺、流程、设备的改良优化突破口。

1.2 水流图特点

水在钢铁生产中有着与其他物质不同的特点，会因钢铁生产工序中的处理工艺出现物理形态变化，例如：由液态水蒸发为水蒸气，从而被损耗，由入炉煤中水分子转化为液态水，从而进入污水体系；会因钢铁生产工序处理工艺出现化学分子组成和种类上的变化。

1.3 焦化工序中的水流图

钢铁生产焦化工序中有关用水、废水的系统和设备主要有焦炉、熄焦、除尘、冷却、煤气净化、化工产品回收和精制6个，在6个部分之中还可以根据用水水质需求、废水产出进行进一步划分，以用水水质划分的话，焦炉、熄焦、除尘对水质要求不高，冷却、煤气净化、化工产品回收和精制3个部分对水质要求较高，回收处理的循环水基本无法达到要求，需要添加新水；以废水产出划分的话，熄焦部分基本不产出废水，输入的水分大部分通过转化为水蒸气蒸发掉，小部分进入焦炭成为水分，其余部分均产出废水。

1.4 焦化工序水流图构建

在物质流分析法中，常以f代表新输入物质，c代表循环物质，p代表总应用物质，e代表产出物质，i代表工序中损失的物质，b代表各系统串级中的物质，不同的物质在物质流分析法中会有比较特殊的符号代替特殊环节物质，以焦化工序水流图为例，除上述符号所代表的相应的水含义外，还需要a代表回用的中水，st代表污水处理装置中的各种水，α代表补充中水回用的低质量水，且在不同工序部分中用αj（j=1/2/3）代表分别使用的低质量水，β代表冷却与除尘部分之间串级补充的排污水，并用相应的脚标来代表串级源头和方向，w代表着各部分、各环节的实际水流量，单位为吨焦，w所携带的脚标着代表着各自水量所属部分，p、f、e、i等均与上文水在不同部分代表的不同身份对应，如此明晰的符号划分有助于焦化工序水流图的构建和应用。具体的钢铁生产焦化工序水流图构建完毕后，大致如下图所示：

2 焦化工序水流图的应用

根据图1构建起的钢铁生产焦化工序水流图可以大致了解到焦化工序中的水“代谢”情况，明确中水回用、串级用水在焦化工序中的作用，在此基础上进行焦化工序节能减排改革优化有理有据，有助于将水资源的消耗和废水产生进行量化和细化，有助于改革工作效率和质量。

2.1 水流图应用基本要求

图1 焦化工序水流图

焦化工序水流图在节能减排中应用，首先需要保证钢铁生产焦化工序的正常运转，不可耽误钢铁企业的正常生产，即保证焦炉、熄焦、除尘、冷却、煤气净化、化工产品回收和精制6部分的正常水质、水量需求；其次，焦化工序中有应用中水回用技术、串级等部分，需要先进行水质处理以保证处理后中水的水质，保证串级的正常进行，保证熄焦、除尘等部分的串级水应用量需求；最后，保证焦化工序废水分级处理及使用的正常进行，保证煤气净化部分高浓度氨废水的处理效果，保证高浓度与低浓度焦化废水的汇总处理效果，保证最后无法进行工序内使用消化的废水进行有效排出。

2.2 水流图具体应用方法

焦炉、熄焦、除尘3个部分对于用水水质的要求不高，连接中水回用系统可以有效补充部分生产运营需水量，降低对工业新水的需求量，降低对水资源的消耗；冷却、化工产品回收和精制2部分产出的废水可以通过中水会用系统串级补充至焦炉、熄焦、除尘3个部分；煤气净化部分比较特殊，会产生浓度不同的废水，其中浓度较高的氨废水需要进行分级处理后方可与低浓度废水进行汇总处理，后续进行中水回用或直接排出也便宜。