1.2 焦化生产用水系统与节水减排
1.2.1 焦化生产用水系统组成、功能与作用
1.2.1.1 用水系统组成与目的
水是焦化生产的血液，极其重要。焦化工业用水系统非常复杂，种类很多，有生产新水（如工业水、过滤水、软化水及除盐水等）用水系统；间接冷却开路循环用水系统（简称净循环冷却水）；间接冷却闭路循环用水系统（包括循环制冷水、循环冷冻水和温水循环冷却水等）；直接冷却开路循环用水系统（简称浊循环冷却水）、直接冷却循环用水系统（简称浊循环水），以及直流冷却水、串级水、再次利用水、废水再利用水、生活用水与消防用水系统等。
设置这些用水系统的目的是：a.根据焦化企业不同工序的用水水质与用水要求，严格实行按需按质供水，实现用水少量化与科学化；b.以配套和建立焦化企业用水系统平衡为核心，以水量平衡、温度平衡、悬浮物平衡和溶解盐平衡为基础，实现最大限度的循环用水、串接用水和节约用水；c.实现高端用水系统的排污水作为低端用水系统的补充水。如净循环系统用水系统排污水可串接为浊循环用水系统的补充水；闭路循环用水系统排污水可作为开路循环用水系统的补充水，后者又可作为直流冷却水或其他用水，以实现一水多用最大化的节水目标。
1.2.1.2 用水系统功能、作用与要求
焦化生产用水量大，其中冷却用水约占总用水量的80%。因此，做到合理用水，搞好水量平衡，对节水减排、节能降耗均有关键性作用。应做到对用水量、水质、水温和水压等的最大限度回用或利用，做到能尽其用，水尽回用，重复利用，循环使用与废水利用等，尽可能杜绝和避免不必要直流用水和排放水温未能完全利用的冷却用水。因此，在节水减排与水量平衡时，要分清各不同用水系统的功能、作用与要求。
①生产直接用水 生产直流用水有生产用新水和生产用冷却水两种。生产用新水主要用于新水用户（如配药、向工艺介质中加水、化验用水及某些系统清洗等）和循环水系统补充水等。生产用直流冷却水主要用于水源比较丰富和取水成本较低的地区（如直接取地表水或泉水供间接冷却设备使用后又返回原水体或供其他用户使用等），或者用海水的场合。生产直流供水可根据水源水质及用户对水质的要求采用同管网或分系统供水。
②工艺介质或设备用冷却水应优先考虑使用循环水或制冷水 一般间接冷却给水可供给温水循环冷却水（给水温度在50℃以上，回水温度80℃以上）、清循环冷却水（给水温度在27～33℃之间，回水温度45～50℃）、循环制冷水（给水温度为5℃和16℃ 2种，温升Δt=7℃）和循环冷冻水（给水温度为-15℃）；介质直接冷却可供给浊循环冷却水（如沥青池循环冷却水，给水温度在33℃左右，回水温度50℃左右，该水只需要冷却而不需要除悬浮物即可循环使用）或浊循环水（如熄焦循环水、湿式除尘循环水和沥青焦冷却循环水等，该类水需要进行重力沉淀或絮凝沉淀除悬浮物处理，无冷却设施）［6］。
③串联用水 指上一级冷却设备用后水直接供给下一级冷却设备的用水，多出现在以制冷水为水源的用户之间，如煤气初冷器二段用后水温度为20℃，而后供贫油冷却器二段用水，而后再返回制冷机系统。该种供水方式应考虑到系统压力平衡、回水余压的合理利用和动力消耗等的优化问题。
④再次利用水 指多次重复用水，如二次用水、三次用水等。重复用水主要是供给一些对给水水质有要求，而对给水水温不一定有要求的用户。该类给水的水源一般为直流间接冷却水用户的排水，该水通常只是水温有所升高，而水质没有受到污染。对于以低温水作水源的厂，应最大限度地利用水源的水温资源，如水源来水先经某些低温冷却水用户使用后，然后供作循环冷却水系统补充水、制软水或纯水用水及其他新水用户用水等，必要时在再次使用前可先经过过滤处理，即使是这样经济上也合理得多。特别是对那些所用新水是以低温水为水源，且厂内又设有水循环制冷系统的情况，低温水源水应优先供给某些低温冷却水用户使用后，再供新水用户使用，以最大限度地减少制冷水量。
⑤废水再利用 主要有用清循环水系统的排污水作浊循环水系统的补充水、湿式除尘用水、污水处理稀释水、熄焦补充水、煤气水封水及焦炉煤气上升管水封盖用水等；处理后焦化废水作熄焦补充水等；浊循环系统排污水作污水处理稀释水。废水再利用具有很大的实际意义，不仅可以减少新水的用量，而且可以减少废水排放量。
1.2.2 焦化生产净循环用水系统与节水减排
1.2.2.1 净循环用水系统与组成
净循环用水系统有两种形式：一是密闭式循环用水系统；二是开路循环用水系统。
（1）密闭式循环用水系统
密闭式循环冷却用水系统，具有十分显著的节水效应。通常该系统用水循环常设计值在99.9%以上，补水率小于1%［19，20］，是具有广泛开发与发展前景的节水型循环冷却工艺，已在各工业冷却设备中大量应用。由于这些设备的间接冷却水是在高热负荷强度下运行，循环水水质通常采用纯水、软水或脱盐水，以完全密闭循环冷却系统运行，其水温冷却依靠空气冷却器（即水-空换热器或水-水换热器）进行热交换冷却。
（2）开路循环用水系统
开路循环冷却用水系统是目前最基本的节水型净循环冷却用水工艺，可节水90%左右［19］。尤其在水资源短缺和用水水质要求较高的工业生产企业使用广泛。冷却塔是循环水系统中必备的设备，是使循环水温满足工艺要求最基本的措施。因此，设置和管理好这一用水系统，对企业的节水减排具有决定的重要作用。开路循环冷却用水系统，因受气象条件冷却水温升降值的影响有所变化，一般循环率平均值应不小于95%［19，20］，而在生产运行中确保循环率对节水减排有着关键的作用。
1.2.2.2 净循环用水系统与节水减排
焦化行业净循环冷却用水系统种类较多，通常分为以下2类。
（1）炼焦工艺的冷却用水与用水系统
主要用于煤调湿、地面站干式除尘、干熄焦系统的设备冷却，以及炼焦工序煤气上升管水封管水封用水等。凡供给设备冷却用水的用水系统应根据用水特点与水质要求采用密闭循环或开路循环系统。
干熄焦工艺的净循环用水主要取决于对循环惰性气体所载热量的利用方式。如用于产生蒸汽则需设置供给除盐水与除盐用水系统；如用于发电不仅有除盐水用水系统，还需设置供发电设备冷却的循环冷却水的用水系统［20］。
（2）煤气净化与产品精制的冷却用水与用水系统
①煤气净化 煤气净化过程中的工艺用水与用水系统主要是工艺介质的冷却与冷凝用水，根据被冷却、冷凝介质的要求，冷却水多为净循环冷却水、循环制冷水或地下新水。
②化产品精制 化产品精制主要是对煤气净化过程中回收的粗产品进行再加工。精制方法一般是先分馏后精馏，即先把粗产品经汽化冷凝分馏、化学洗涤除盐、催化加氢蒸馏或热聚合蒸馏等方法分馏为几种单一馏分，然后再对单一馏分通过蒸吹、闪蒸、萃取、低温结晶或高温聚合等方法进行精加工得到精制产品。
化产品精制过程中介质温度调节的方式有：a.管式炉煤气加热和直接或间接蒸汽加热；b.高温馏分与原料或低温馏分间的间接换热；c.利用废热和余热生产蒸汽；d.空气冷却器冷却、循环冷却水冷却和水汽化冷却等。
化产品精制过程中的水分为工艺介质冷却用水和工艺过程用水。工艺介质冷却用水按水温度分有：a.不大于33℃清循环冷却水；b. 16～18℃低温地下水或循环制冷水；c. 5℃左右循环深冷水（用于从排气中回收低凝固点物质）；d. -15℃左右的循环冷冻水（用于晶体结晶）；e. 45～80℃之间的温水循环冷却水（用于高沸点油气凝缩和冷却）等［6］。工艺过程用水主要有为防止介质析出盐晶而加入的稀释水、馏分洗净用水、产品气化冷却或晶析用水、配制药剂用水以及煤气或可燃气体的水封用水等。
上述用水系统，由于水温、水质要求各异，应根据工艺特征要求，分别设置不同净循环用水系统。这些系统的排污水可作为浊循环系统的补充水。
1.2.3 焦化生产浊循环用水系统与节水减排
1.2.3.1 炼焦湿式除尘浊循环用水系统
①备煤系统的煤的破粉碎机、成型煤混煤机分配槽、混捏机、冷却输送机等产生的煤尘和煤油煤气，多采用文丘里或冲击式湿式除尘；
②捣固焦炉装煤除尘，多采用消烟车湿式除尘；
③焦炭转运站、储焦槽的落料口及筛焦和切焦设备等处产出的焦尘，且含有一定水汽，多采用湿式泡沫除尘器。
除尘后的废水含有大量被洗涤的烟尘，特别是成型煤和焦炉装煤系统，其除尘废水含尘浓度一般为500～1000mg/L，需经处理后使其SS浓度不大于100mg/L后，方可进行浊循环用水系统循环使用。其中成型煤高温焦油烟气除尘废水为酸性，需经中和处理方可回用。其补充水可用净循环系统的排污水或其他净环水。
1.2.3.2 湿式熄焦用水循环系统
①湿式熄焦喷浇冷却浊循环冷却系统，在循环冷却时部分水被汽化进入大气和被焦炭带走，大部分水流入熄焦塔底部，经沉淀处理后循环使用。该系统无外排废水，但需有补充水。由于用水量大，水质要求低，其补充水可采用煤气上升管水封盖排水、熄焦塔冲洗除尘水、捣固焦的消烟车排水、焦处理系统泡沫除尘水和处理后的焦化废水。
②熄焦塔除尘用水。主要用于定期冲洗熄焦塔格板上集存的焦尘。其用水系统和熄焦补充水同一水源。熄焦塔除尘排水可直接排入熄焦塔底，进入熄焦浊循环用水系统中回用。
③焦台补充熄焦用水。主要用以卸在焦台上尚未熄灭的红焦，以就近浊循环用水系统取水为宜。该水仅在熄焦车向焦台上卸焦时使用，喷洒到红焦上的水多数被焦炭带走，由焦炭皮带输送机洒落下的少量废水，由下设集水渠收集后再回用。
1.2.3.3 化产品精制浊循环用水系统
①焦油蒸馏工艺沥青冷却系统与酚钠盐分解烟道废气净化用水系统。
②古马隆树脂生产系统排气净化用水系统。
③苯精制酸洗法系统的原料储槽和外排分离废气净化用水系统。
④酚精制系统脱水塔冲洗用水系统。
⑤吡啶精制系统排气洗涤净化用水系统。
⑥洗油加工系统NH3洗涤用水系统。
⑦沥青加工系统浊循环用水系统。
1）延迟焦水力切割循环用水；
2）延迟焦注水冷却循环用水；
3）排污塔水循环喷洒冷却用水；
4）沥青焦喷水直接冷却用水。
⑧化产品精制储存与防火防爆安全用水系统。
上述用水系统通常经处理后循环回用。其排污水可用于焦化废水生化处理前的稀释水，其补充水可采用化产品精制净循环用水系统的排污水。