焦化企业用水与节水分析.pdf

第 1 期2024 年 2 月现代盐化工Modern Salt and Chemical IndustryNo.1Feb.,2024焦化企业用水与节水分析毛坤泽(贵州省盘江电投天能焦化有限公司,贵州盘州 553531)作者简介:毛坤泽,男,贵州盘州人,首席化工工程师,本科,研究方向:污水处理。摘要:焦化企业是以焦炭生产为主的重工业企业,其生产过程涉及复杂的煤气化、焦化、脱硫等环节,对水资源的高度依赖成为业内的共性问题。焦炭生产中需要大量的水资源进行冷却、洗涤等操作,而高温高压环境对水质和用水量提出了极高的要求。随着社会对资源环境的关切不断增强,焦化企业面临着水资源管理的严峻挑战。分析了焦化企业用水的特点,探讨了焦化企业节水的难题,在此基础上提出了对应的节水控制策略。关键词:焦化企业;用水难题;节水;策略探究 全球范围内的水资源紧缺和水污染问题日益凸显,使得企业面临着越来越复杂的法规和社会责任压力。焦化行业的高水耗特点使得水资源管理成为企业可持续发展中的瓶颈问题,研究焦化企业用水与节水的问题不仅有助于企业实现经济效益和资源环境的双赢,也为推动整个产业向更加可持续的方向迈进提供了必要的理论和实践指导1。此外,焦化企业用水与节水的研究背景既关乎企业自身的可持续发展,也与全球资源环境的可持续性密切相关,深入分析焦化企业用水问题,结合现代节水技术和管理理念,有助于找到切实可行的解决方案。通过充分了解焦化企业生产工艺中用水的关键环节、高耗水设备的运行特点以及废水排放和处理的现状,可以为制定有针对性的节水政策和技术方案提供科学依据,有助于企业提高水资源利用效率,还能够提升其在市场竞争中的可持续性和环保形象。1 焦化企业用水的特点焦化企业是一类以焦炭生产为主的重工业企业,其用水特点在生产过程中极为显著,焦化过程主要包括煤气化、焦化和脱硫等环节,这些环节对用水的需求呈现出独有的特征2。具体而言,相比于普通的生产企业,焦化企业的用水量庞大。焦炭的生产过程需要大量的水资源,其中最主要的用水环节包括煤气化锅炉的冷却、焦炉冷却以及煤气净化系统的洗涤等,对应环节对水的需求量大,因为在高温环境下,为了维持正常生产,必须通过冷却来保持设备的稳定运行。因此,焦化企业用水的特点之一就是其庞大的用水需求。焦化企业用水具有高度的循环利用性。考虑到水资源的有限性和环境保护的要求,焦化企业在用水过程中通常采用循环利用的方式。通过建立合理的循环系统,对用过的水进行处理和净化后再次利用于生产过程中,以最大限度地减少对新鲜水资源的依赖。这种循环利用不仅有助于节约水资源,还能减少对环境的负面影响。焦化企业用水的特点还表现在水质要求较高。由于焦化生产涉及高温、高压等苛刻的工艺条件,因此对用水的质量要求较高。水质的稳定性和纯净度直接影响到焦化生产的正常运行和产品质量。因此,焦化企业通常会投入较大的资源用于水质监控和处理,以确保用水符合生产的技术要求。综合而言,焦化企业用水的特点包括庞大的用水需求、高度的循环利用性以及对水质的高要求3。在当前全球关注资源节约和环境保护的背景下,焦化企业正不断探索更加可持续的用水管理方式,以促使行业向着更加环保、高效的方向发展。2 焦化企业节水的难题2.1 生产工艺高度依赖水资源相比于普通的企业而言,焦化企业的生产工艺决定了其对水资源的高度依赖。焦炭生产过程中涉及煤气化、焦化和脱硫等环节,这些环节对水的需求量较大,而且由于高温环境的存在,需要进行冷却等操作,增加了用水的复杂性,该情况下,要实现节水并非易事,因为必须确保生产过程正常运行的同时,寻找替代方案以减少用水量。(1)焦化企业面临的另一个难题是水资源的循环利用限制。虽然焦化企业通常采用水的循环利用来降31第 1 期2024 年 2 月现代盐化工专论与综述No.1Feb.,2024低对新鲜水资源的需求,但由于生产过程中水质受到特殊工艺条件的影响,导致水的循环利用存在一定的技术限制。处理高温、高压、高污染水质的难度较大,这就限制了焦化企业在节水方面的灵活性4。(2)焦化企业还需要应对环境压力和法规限制。在现代社会,对水资源的合理利用和环境保护日益受到关注,相关法规和标准也在不断提高,焦化企业必须在满足生产需求的同时,兼顾对水资源的可持续利用和环境的友好性,这就对企业的技术创新和管理水平提出了更高的要求。2.2 水资源循环利用限制焦化企业在实施节水措施时,面临着生产工艺高度依赖水资源的难题,这一问题主要体现在多个方面,焦炭生产的关键环节之一是煤气化过程,而煤气化过程对大量水资源的需求是不可避免的,需要通过水来进行煤气化锅炉的冷却,以确保设备在高温高压条件下能够正常运行。此外,焦炉冷却也需要大量的水资源,以降低焦炉温度,确保焦炭的正常生成,焦化生产工艺中的这些关键环节使得企业在生产过程中难以削减对水资源的高度依赖。除此之外,焦化企业的生产过程中涉及脱硫操作,而脱硫过程同样需要使用水资源。脱硫是为了减少排放中的硫化物,提高产品质量以及符合环境保护标准,该环节也需要水来进行废气的冷却和洗涤,以保障脱硫设备的正常运行。这使得焦化企业在实现节水目标时面临了与脱硫相关的挑战。此外,由于焦化过程中产生的废水通常富含有机物和污染物,需要经过处理才能进行循环利用或者排放。处理废水的过程不仅需要消耗额外的能源,还需要采用适当的技术来确保废水处理的效果和水质达标,在很大程度上增加了企业在实施节水措施时的技术和经济压力。3 焦化企业节水的有效策略3.1 生产工艺技术创新与优化焦化企业在面对水资源高度依赖的情境中,通过生产工艺技术创新与优化是实现节水的有效策略,在技术创新方面,焦化企业可以引入先进的生产技术和设备,以提高水资源的利用效率,在煤气化锅炉和焦炉冷却等高耗水环节中,采用高效的冷却技术和节水设备,降低冷却水的使用量5。通过更新设备,提升设备的性能和能效,可以实现在相同生产能力下更为节水的生产工艺。(1)通过生产工艺的优化,焦化企业可以调整工艺参数和改进操作方式,以减少不必要的用水环节。通过系统地分析生产流程,寻找并优化用水量较大的阶段,实现生产过程的节水化。例如在煤气化过程中,通过优化反应条件和循环系统,降低冷却水的需求,同时确保生产过程的稳定性。(2)焦化企业还可以探索新型的水资源替代方案。通过研究和开发替代性的冷却介质或采用封闭式水循环系统,减少对传统淡水的依赖,从而在维持生产需要的同时减少用水量。这种技术创新的手段有助于焦化企业更加灵活地应对水资源的挑战。(3)技术创新与工艺优化的有效策略还包括建立智能化的监控系统,以实时监测和控制用水情况。通过数据分析和反馈机制,企业可以更加精准地了解生产过程中用水的状况,及时调整和优化工艺,实现最佳的水资源利用效率。3.2 构建水资源循环体系焦化企业在面临水资源高度依赖的挑战时,构建水资源循环体系被认为是一种有效而可持续的节水策略,水资源循环利用系统通过收集、处理和再利用废水,实现了对水资源的多次利用,从而减少了对新鲜水的需求,该系统不仅有助于降低企业的用水成本,还减轻了对自然水源的压力,符合可持续发展的原则。具体而言,在水资源循环体系中,焦化企业可以采用先进的水处理技术,将产生的废水进行高效处理,去除有害物质,确保水质符合再利用的标准。通过建设完善的废水处理设施,企业可以将处理后的水重新引入生产过程,实现对水资源的内部循环,降低对外部水资源的依赖。(1)水资源循环体系有助于降低废水排放,减少对环境的负面影响。通过将废水进行处理和再利用,企业可以大幅度减少对水体的排放,降低污染物的释放,有利于保护周边环境水体的生态系统。这不仅有助于企业遵守环境法规,还提高了企业的环保形象,符合社会责任的期望。(2)水资源循环体系也为企业提供了对水质的更为精细的管理手段,通过监测水资源的循环利用情况,企业可以实时了解水质参数,及时调整水处理工艺,确保水质稳定达标。这种精细化管理有助于提高用水效率,减少水资源的浪费。3.3 生产过程的全面优化焦化企业实施全面优化的生产过程和有效的节水策略。通过对生产工艺的综合优化,企业可以降低对水资源的依赖,提高用水的效率,具体包括调整工艺参数、改进设备设计以减少用水量,并采用先进的水冷却和回收技术,以最大程度地降低生产过程中的用水需求。通过全面优化生产工艺,焦化企业可以在不影响生产效益的前提下实现经济而高效利用水源。(下转第 17 页)41第 1 期2024 年 2 月现代盐化工Modern Salt and Chemical IndustryNo.1Feb.,20243.4 耐腐蚀设计3.4.1 化学腐蚀与电化学腐蚀的预防针对化学腐蚀的问题,应了解在高温高压环境下,化工设备常受到酸碱、盐类等腐蚀性介质的侵蚀。为了有效预防化学腐蚀,可采用抗腐蚀合金或陶瓷涂层等先进材料,以提高材料对腐蚀介质的抵抗能力。此外,通过精确的腐蚀环境分析,制定相应的材料选择标准,可实施在材料表面引入抗腐蚀元素或采用表面改性技术,进一步增强材料的耐腐蚀性。电化学腐蚀的机理涉及电极反应、腐蚀电流等复杂过程。为了有效预防电化学腐蚀,可以通过实施缓蚀剂处理、电位极化技术,以及选择合适的保护电流密度等手段,降低电化学腐蚀的发生概率。3.4.2 材料表面处理与涂层的应用表面处理是通过改变材料表面的结构和性质,以提升其抗腐蚀性、耐磨性等特性的过程。在高温高压工况下,化工设备表面往往面临酸碱腐蚀、氧化、磨损等问题,因此通过采用物理或化学方法进行表面处理,如阳极氧化、镀层技术等,可以形成致密的保护层,有效隔离外界有害物质,提高材料表面的化学稳定性和机械强度。涂层技术是在材料表面覆盖一层特殊的保护性涂层,以提高其抗腐蚀、抗磨损等性能。在高温高压条件下,选用高性能的涂层材料,如陶瓷涂层、高分子聚合物涂层等,可以有效增强材料的表面硬度和耐磨性。此外,通过喷涂、浸渍、离子注入等工艺,将涂层牢固地结合在基体材料表面,确保其在复杂工况下不易脱落。4 结语在高温高压环境下,经济效益、特定化学反应和绿色环保是化工设备材料选择与设计的关键因素。通过平衡经济效益与长期运营、化学反应条件以及绿色环保之间的关系,企业可以构建出稳健可靠的材料选择与设计体系。在这一过程中,不仅提高了设备性能和可靠性,还实现了生产效率的提升,同时降低了对环境的负面影响。综合考虑经济、技术和环保 3 个维度,为化工设备在高温高压环境下的运行提供了全面而可持续的解决方案,实现了经济与环保的双赢。参考文献:1 池海.化工设备设计中材料的选择与应用J.中国设备工程,2021(1):97 99.2 李雷.化工设备设计中材料的选择与应用研究J.科技展望,2017,27(4):51.3 李万振.化工设备设计中材料的选择与应用研究J.中国化工贸易,2020,12(1):37,39.(上接第 14 页)除此之外,全面优化生产过程涉及废水的处理与再利用。通过引入高效的废水处理系统,焦化企业可以将处理后的水资源再次引入生产环节,实现水资源的循环利用,有助于节约水资源,还减轻了对外部水体的压力,符合可持续发展的原则6。其次,全面优化生产过程还包括采用智能化的监测系统,以实现对用水状况的实时监控,通过数据分析和反馈机制,企业可以更加精准地了解生产过程中用水的情况,及时调整和优化工艺,进一步提高水资源的利用效率。总之,焦化企业通过调整工艺、优化设备、实施废水处理与再利用以及采用智能化监测系统,企业可以在提高生产效率的同时降低对水资源的依赖。4 结语焦化企业在面对高度依赖水资源的情况下,可通过采用多层次的有效策略实现节水。生产工艺的技术创新与优化、构建水资源循环体系以及全面优化生产过程等综合性措施为企业提供了多方位的应对水资源挑战的手段,引入先进技术、建设智能监控系统、加强废水处理和再利用,都有助于在维持生产需求的同时降低用水量,提高水资源利用效率。上述策略不仅有益于企业的经济效益,减少了用水成本,同时也为企业更好地履行社会责任,符合环保法规,提升企业的可持续发展水平,焦化企业可以实现在水资源管理方面的可持续优化,为行业可持续发展和生态环境保护作出积极贡献。参考文献:1 杜在会,刘桥云,罗滔,等.某钢铁企业用水现状分析及优化建议J.当代化工研究,2023(17):48 50.2 李欢.浅谈钢铁企业焦化废水零排放措施J.资源节约与环保,2022(3):4.3 李素芹,王姜维,雷海萍,等.钢铁工业用水与节水的全生命周期集约化控制技术J.中国冶金,2023,33(8):131 140.4 张海英,王锐锋,高庆华,等.焦化厂水系统节水优化研究及应用J.华东科技:综合,2020(4):1.5 张杰琦.焦化废水处理与资源化利用关键技术分析J.山西冶金,2022(2):45.6 刘丹丹,解建仓,朱琪,等.钢铁工业用水过程可视化及节水评价J.水利信息化,2019(4):7.71