焦化循环水运行优化措施及节水减排技术应用

摘要：焦化行业作为典型的高耗水、高污染产业，循环水系统的运行效能直接关系企业水资源利用效率与环保治理水平。本文综述焦化循环水系统的运行特征与技术发展现状，重点从运行参数调控、水质稳定优化、节水技术集成、减排协同治理四个维度，系统梳理领域内的优化措施与技术应用进展，分析各类技术的核心原理与实践价值，最后展望未来智能化、高效化的发展方向，为焦化企业循环水系统绿色升级提供理论参考。​

关键词：焦化循环水；运行优化；节水减排

一、引言​

焦化工业是钢铁产业链中的关键环节，其生产过程涉及焦炉冷却、化工产品冷凝等多个需大量用水的换热工序，循环水系统的用水量占企业总耗水量的主体部分。循环水系统的稳定高效运行，不仅影响焦化生产的连续性与安全性，更直接决定企业的水资源消耗强度与污染物排放水平。随着“双碳”目标的推进与水资源刚性约束政策的强化，焦化企业面临日益严苛的节水减排压力。传统循环水系统普遍存在运行调控粗放、水质处理工艺滞后、节水与减排环节脱节等问题，制约了企业的绿色转型进程。

二、焦化循环水系统运行特征与技术现状​

2.1 系统构成与运行特点​

焦化循环水系统由冷却设备、循环水泵、冷却塔、水质处理装置及管网等核心单元构成，承担着为焦炉、化产回收等工序输送冷却介质的功能。其运行过程具有显著的行业特殊性：一方面，换热负荷受焦炉加热制度、化工产品加工量等因素影响，呈现出明显的动态波动特征；另一方面，循环水易受生产过程中泄漏的酚、氰等有机污染物污染，水质成分复杂且稳定性差。​​

2.2 现存技术痛点与研究焦点​

当前焦化循环水领域的研究与实践主要围绕三大技术痛点展开：一是水质稳定性控制难题，污染物入侵导致的管道腐蚀、结垢与微生物滋生，不仅降低换热效率，还会缩短设备使用寿命；二是运行能效匹配问题，传统系统多采用定速运行模式，难以适应动态变化的换热负荷，造成能源浪费；三是节水减排协同不足，传统处理工艺多侧重于单一环节的水质达标，未形成“取水-用水-排水-回用”的闭环管理，导致水资源浪费与污染物排放问题突出。​

三、焦化循环水运行优化核心技术路径综述​

3.1 运行参数动态调控技术​

运行参数调控是实现循环水系统能效提升的基础，核心在于建立负荷与参数的动态匹配机制。在水泵运行优化方面，变频调速技术已成为主流应用方向，通过实时监测换热负荷变化，动态调节水泵的流量与扬程，确保水泵始终运行在高效工作区间，避免“大马拉小车” 式的能耗浪费。冷却塔的运行优化则聚焦于风量与布水方式的协同调节，通过安装在线监测与自动控制装置，联动调控风机转速，在保证冷却效果的前提下降低风机能耗，同时优化布水器结构与喷淋密度，提升冷却介质与空气的换热效率。此外，针对系统“大流量、低温差” 的共性问题，“分区供水、差异换热”模式得到推广，通过按负荷与温度需求划分供水区域，实现系统整体能耗的精准控制。​

3.2 水质稳定控制技术体系​

水质稳定是循环水系统安全运行的关键，当前已形成“预处理-循环处理-末端净化”的三级技术体系。预处理环节以去除补充水中的悬浮物与有机污染物为目标，常用技术包括高效沉淀、过滤及活性炭吸附等，通过降低进水浊度与污染物浓度，为后续处理奠定基础。循环处理阶段是水质控制的核心，主要采用缓蚀、阻垢、杀菌等化学处理技术。复合缓蚀阻垢剂因兼具多重功能且适应性强，已逐步替代单一药剂，结合非氧化杀菌剂的交替投加，可有效控制管道腐蚀与微生物黏泥滋生。针对焦化循环水易受酚类污染物污染的特性，高级氧化技术（如臭氧氧化、芬顿氧化等）被引入预处理或应急处理环节，通过降解有机污染物，提升水质稳定性。同时，在线监测技术的应用日益广泛，通过对腐蚀速率、结垢趋势、微生物浓度等指标的实时监控，实现药剂投加的精准调控。​

3.3 高效节水技术集成应用​

节水技术的发展方向是实现水资源的梯级利用与循环回用，核心在于减少新鲜水补给与水资源浪费。“梯级用水”模式通过按水质需求划分用水等级，将处理后的循环水排污水用于低水质要求的生产环节，如地面冲洗、焦炉荒煤气初冷等，实现水资源的分级利用。深度回用技术中，膜分离技术已成为关键支撑，超滤-反渗透双膜工艺因其脱盐率高、出水水质好的优势，被广泛用于循环水排污水的深度处理，处理后的产水可直接作为循环水补充水回用，大幅降低新鲜水消耗量。在水资源短缺地区，空冷替代技术得到推广，采用间接空冷塔替代传统湿式冷却塔，通过空气强制换热实现冷却，彻底消除蒸发与排污造成的水资源损失，成为极端缺水地区的优选方案。

3.4 减排协同治理技术路径​

减排治理与节水回用的协同融合是当前技术发展的重要趋势，核心在于构建“减污-回用-减排”的闭环体系。循环水排污水的处理聚焦于COD、氨氮、酚类等特征污染物的去除，常用“混凝沉淀-高级氧化-生物处理”的组合工艺，通过物理化学与生物处理的协同作用，确保外排污水达到行业排放标准。针对深度处理产生的浓盐水，零排放技术成为最终解决方案，蒸发结晶技术通过将浓盐水蒸发浓缩并结晶，实现盐类物质的固化分离，结晶盐可作为工业原料回收利用，避免二次污染。同时，污染物排放在线监测系统的建立，实现了排放数据的实时监控与异常预警，为减排效果的稳定达标提供保障，推动循环水系统从“达标排放” 向“近零排放”的转型。​

四、未来发展趋势与展望​

焦化循环水运行优化与节水减排技术的未来发展，将呈现智能化、高效化、低成本化的显著特征。在智能化方面，大数据与人工智能技术将深度融入系统运行管理，通过构建数字孪生模型，实现运行状态的精准预测、故障预警与自适应调控，推动传统运维模式向智能化运维转型。在技术创新方面，新型药剂与材料的研发将成为重点，低磷、无磷缓蚀阻垢剂的开发将适应环保政策的严格要求，高抗污染、长寿命的膜材料将提升膜分离技术的经济性与稳定性。同时，节水与减排技术的深度融合将进一步加强，通过构建“水资源-能源-污染物” 协同调控模型，实现节水、节能、减排的多重效益统一。此外，行业标准与技术规范的完善将推动技术应用的规范化，促进先进技术的规模化推广，为焦化行业的绿色高质量发展提供有力支撑。​

五、结论​

焦化循环水运行优化与节水减排技术已形成较为完善的体系，运行参数动态调控、水质稳定控制、高效节水回用、减排协同治理四大技术路径相互支撑，共同推动系统能效提升与环境效益改善。运行参数调控奠定能效基础，水质稳定控制保障系统安全，高效节水技术减少资源消耗，减排治理实现环境达标，构成了当前领域的核心技术框架。未来，随着智能化技术的深度融合与新型材料药剂的研发应用，焦化循环水系统将向更高效、更节能、更环保的方向发展，技术体系将进一步完善，为焦化企业的绿色转型提供持续动力。

参考文献：

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[2]卢书春.焦化厂循环水排污水预处理除硬效果分析[J].化工设计通讯， 2020， 46 （03）： 254-255.

[3]白海军，李丽娟.焦化生产中水循环利用的技术[J].神华科技， 2019， 17 （07）： 90-92.