QRD－2000型无回收焦炉的清洁生产分析

赵 强

（山西省化工设计院，山西 太原 030024）

众所周知，炼焦行业是污染物排放量较大、对区域环境危害相对严重的工业行业。环境污染长期以来就是制约炼焦工业健康发展的主要因素，因此，如何实现清洁生产一直是焦化行业的重要研究课题。清洁型焦炉的开发应用正是为了完成这一使命而产生的。由山西省化工设计院设计开发的QRD－2000型无回收捣固焦炉经过世界范围内数十家焦化企业的多年生产实践，确定了该型号的无回收捣固焦炉在经济性能、安全稳定，特别是清洁生产方面的佼佼者地位。

1 QRD－2000型无回收焦炉的发展过程

QRD－2000型无回收焦炉是山西省化工设计院设计开发，具有专利权且使用广泛的清洁型焦炉。无回收捣固焦炉大致可分为雏形、过渡、成型、后续发展4个阶段。首先是雏形炉型，代表焦炉为美国Jwell无回收焦炉，它属于同室炼焦操作，燃烧废气作为原料煤和空气的隔绝层，煤热解气燃烧后负压引出，再经公用废热管充分燃烧后进入余热发电机组和废气脱硫除尘装置。其次是过渡炉型，代表焦炉为DQJ－50清洁型焦炉。DQJ－50型焦炉是在Jewoll焦炉基础上吸收SJ－96型焦炉操作经验改进产生的。主要改进内容包括2项：1）相邻炭化室气孔联通，利用相邻炭化室中煤饼在不同炼焦时期煤气组成及产率存在的差异，使产生的煤气互相利用，维持炉温。同时，炉门开启时，这种相邻炭化室气孔联通、煤气互联操作有助于维持炭化室的负压环境，在一定程度控制装煤、出焦无组织逸散。2）捣固装煤，可增加弱黏型煤的配比，扩大煤种的适用范围。QRD－2000型焦炉是总结DQJ－50清洁型焦炉试验结果后完善的焦炉，其基本技术思路和操作方案与DQJ－50型焦炉一致，并结合DQJ－50型焦炉在生产期间发现的问题，对炭化室高度、结焦时间、四联拱顶结构、装煤、推熄焦车等设施结构进行了改进和完善，使QRD－2000型焦炉成为目前相对成熟的清洁型焦炉。在此基础上，根据不同的焦炭生产规模、焦炭质量、煤源情况、建设投资和建厂条件，山西省化工设计院又相继开发设计出了QRD－2001型、QRD－2002 型、QRD－2003 型、QRD－2004 型、QRD－2005型共6种清洁型无回收捣固式机焦炉，这些焦炉已经全部应用于大规模的生产。但以QRD－2000型焦炉应用最广，稳定性最好，取得了良好的环境、经济和社会效益，具有强大的国内和国际竞争力。其中，采用QRD－2000清洁型无回收捣固焦炉建设的太原港源焦化有限公司和高平兴高焦化有限公司分别被农业部、全球环境基金、联合国开发计划署、联合国工业发展组织授予“中国乡镇企业节能与温室气体减排项目示范企业”。

2 QRD－2000型无回收焦炉清洁生产分析

QRD－2000型无回收焦炉的炼焦生产从工艺过程上不走尾部治理的老路，没有复杂的煤气净化过程，全厂生产无有害成分的污水产生，实现了清洁生产和可持续发展。

QRD－2000型无回收焦炉耐火砖材质以硅砖为主，由炭化室炉顶、炉底、主墙、机焦侧炉门及护炉铁件等组成，集气管设在炉体两侧上方，主要用于生产冶金焦。主要焦炉技术参数见表1。

表1 QRD－2000型无回收焦炉主要技术参数

QRD－2000型无回收焦炉采用炭化室大容积炼焦，煤饼尺寸（长×宽×高）：13 000mm×3 400mm×1 000mm；每个炭化室一次装煤量约47.59t。炭化室大容积装煤可减少装煤出焦次数，减少装煤出焦时外泄烟尘，改善了焦炉区工作环境。

QRD－2000型无回收焦炉沿用传统清洁型焦炉的负压操作，整个生产系统在焦炉烟道尾部引风机作用下形成负压，炉体为全负压操作。该操作工艺有效地解决了炉体密闭及装煤出焦过程的烟气污染，效果良好。

QRD－2000型无回收焦炉将原有清洁型焦炉的装煤车、推焦车和拦焦车、熄焦车“一站四车”简化为装煤推焦车和接焦车“一站两车”，将每次炉门开启时间由4min缩短为2min左右，大大降低了装煤出焦过程中荒煤气和粉尘的逸出量。

QRD－2000型无回收焦炉采用平接焦工艺，接焦车底板高度与炭化室底部标高相同，焦饼整体推入接焦车中送去熄焦，熄焦后接焦车底板下翻，焦炭送至凉焦台。该工艺使推焦时炭饼无落差，避免了发生下落时破碎起尘引起的粉尘污染。

QRD－2000型焦炉的摘门机构设计为上提半开式，减少了装煤、推焦过程的无组织排放。同时，减少散热，提高了炉体热效率。

QRD－2000型无回收焦炉让煤气在炭化室完全燃烧，省去了复杂的煤气净化及化产品的回收工序，生产工艺大大简化，从根本上消除了大量酚、氰废水及有害放散气体的产生。对比传统炼焦工艺，QRD－2000型无回收焦炉采用上述工艺设计后，解决了炼焦操作中存在的荒煤气无组织逸散问题。特别是煤气得到充分燃烧，使煤热解过程中生成的苯并芘等有害物质含量明显下降。

3 与传统机焦焦炉无组织污染物排放对比

以现场实际生产情况来看，清洁型焦炉不产生酚氰废水，而仅有的对大气污染排放和环境的危害则主要体现在焦炉的无组织排放。现以QRD－2000型无回收焦炉和机械化程度高、环保设施相对完善的传统6m机械化焦炉在焦炉炉顶和炉旁的实际监测值进行对比［1－2］，用实际数据说明 QRD－2000型无回收焦炉的清洁生产优势。见表2。

表2 焦炉无组织排放大气污染物平均质量浓度mg／m3

从表2中可以看出，虽然传统6m机械化焦炉和QRD－2000型无回收焦炉无组织排放都能达到国家二级标准，但QRD－2000型无回收焦炉的颗粒物排放量仅为传统6m机械化焦炉的53.4%，BSO排放量仅为传统6m机械化焦炉的9%，BaP排放量仅为传统6m机械化焦炉的0.12%，SO2排放量更是仅为传统6m机械化焦炉的1.47%。

通过对比说明，QRD－2000型无回收焦炉无组织排放量远远低于传统6m机械化焦炉的排放量，颗粒物、BSO、BaP更是远低于国家二级排放标准。焦炉区是工人集中度高的工作区域，污染物排放的大量减少大大降低了污染物的职业病危害程度［3］，说明QRD－2000型无回收焦炉的清洁生产程度达到一个崭新水平。

4 结论

1）QRD－2000型无回收焦炉不走尾气治理的老路，从根本上消除了化产回收时大量酚、氰废水及有害放散气体的产生，从诞生之日起就具有了清洁生产的先天优势。

2）QRD－2000型无回收焦炉采用负压操作，结合大炭化室结构、推接焦车和炉门改造，设计环环相扣，从根本上减少了焦炉逸散气体的数量，实现了厂区工作环境的清洁和优化。

3）通过QRD－2000型无回收焦炉与传统6m机械化焦炉的无组织污染排放实测数据的对比，再次证明了QRD－2000型无回收焦炉具有极高的清洁生产水平。

［1］ 山西省环境监测总站.QRD－2000清洁型热回收捣固式焦炉污染物排放现状监测［R］.太原：山西省环境监测总站，2005.

［2］ 李从庆.炼焦生产大气污染物排放特征研究［D］.重庆：西南大学，2009.

［3］ 邓虹，刘茁，王应欣，等.某新工艺焦化厂职业病危害因素的调查［J］.工业卫生与职业病，2007，33 （3）：169－170.