焦炉煤气工厂防尘治理措施

董碧军

(四川宏达石油天然气工程有限公司，四川成都，610091)



焦炉煤气工厂防尘治理措施

董碧军

(四川宏达石油天然气工程有限公司，四川成都，610091)

摘要

关键词：焦炉煤气防尘措施

1前言

焦炉煤气是焦炭生产过程中在炼焦炉中高温干馏出来的一种可燃性气体产物，主要由氢气和甲烷构成，分别占56%和27%。在炼焦产品中，按质量计算，焦炉煤气占15%～18% ，为全部产品的第二位。据统计[1]，我国现有钢铁年生产能力已达3.2亿t，按炼铁每吨耗焦炭1.3 t计，焦炭年用量达4.16亿t，煤炭炼焦按1t煤焦产出焦炉煤气320 立方米计，每年可产生焦炉煤气1331.2亿立方米，若其中一半用作燃料回收利用，其余可供开发利用的焦炉煤气也有665.6亿立方米，但目前仅有不到10% 的焦炉煤气被回收用于城市煤气、发电燃料和生产化工产品，大量的焦炉煤气直接排放燃烧，每年白白烧掉的焦炉煤气有300多亿立方米，相当于两个西气东输工程设计的年输气量，造成的经济损失达数百亿元，仅山西省每年就有150亿立方米焦炉煤气直接排放燃烧，极大地浪费了宝贵的稀缺资源和能源，严重污染了环境。焦炉煤气的净化及回收利用近年来在国内已受到了广泛的重视和应用，并取得了良好的经济效益、社会效益和环保效益。

我国能源结构是缺油、少气、富煤，煤炭资源相对丰富，煤化工发展迅速。根据我国石油天然气总公司预测，2015年常规天然气生产量为1780亿立方米，天然气需求量为2400亿立方米，供需缺口为620亿立方米。2010～2020年期间，我国天然气需求量受城市气化率的提高以及天然气替代工业燃料领域消费的驱动将大幅度增长，消费结构将进一步优化。天然气的价格这几年一直稳中有升，今后几年，随着市场需求的进一步增加，价格仍将有所提高。积极发展焦炉煤气制天然气用于替代天然气或城市煤气，不仅可以降低进口天然气市场给我国带来的潜在风险，满足日益增长的市场需求，而且对我国的能源安全、节能减排等方面也具有战略意义。

本文以近期设计完成的某新建装置为例，对焦炉煤气工厂生产过程中易产生扬尘环节进行分析，并提出工艺设计过程需要考虑的防尘治理措施。

2装置概况

工艺：以焦炉煤气为原料，采用焦炉煤气净化、甲烷化及高效分离、液化新工艺技术，获得满足国家标准的液化天然气，同时产生富氢气，作蒽油加氢原料气大大提高产品附加值。将含有CO、CO2和较多硫化物等杂质的低热值焦炉煤气加工成低碳清洁燃料——天然气，也符合国家环保和能源政策。

规模：34000Nm3/h焦炉煤气净化、甲烷化，15000Nm3/h富甲烷气液化，80000t/a副产氢气蒽油加氢、3台75/t/h循环流化床锅炉，配一套12MW凝气式热力装置汽轮发电机组。

主要原材料：焦炉煤气，蒽油；

年操作时间：8000小时；

热动力装置:3×75t/h锅炉、发电机组；

产品: LNG、柴油、石脑油、液化石油气等。

3扬尘系统分析

3.1输煤系统

卸煤、输煤、储煤场的堆存和回取、原煤的筛分及破碎等；由于项目采用循环流化床锅炉，对燃料粒度要求在10 mm以下，对原煤采用预先筛分和二级破碎，而煤的筛分、破碎极易产生扬尘。贮煤场每个原煤仓下设有一个落煤口，每台炉共有2条给煤线，煤从煤仓的下煤口落到炉前7m平台上的刮板给煤机，经刮板给煤机送至给煤管。

3.2石灰石粉系统

本期工程要求来厂的石灰石的颗粒是小于1mm的粉状物料，在固定端的栈桥下设一只石灰石粉储仓，石灰石粉由罐车运进厂，再用罐车自带的风机将车中的石灰石粉卸入石灰石粉储仓暂存。而储仓中的石灰石粉由仓式输送泵送至煤仓间的石灰石粉仓。再由石灰石粉仓下的出料口下的给料机由高压风直接喷送至锅炉房内的炉膛。

3.3烟气系统

燃煤和石灰石粉被送炉膛后，在较高流化速度的流化床中燃烧，燃尽后的灰和一些未燃尽的物料将被烟气带出炉膛进入两个旋风分离器，被分离的细颗粒经返料器返回炉膛进行循环燃烧。离开旋风分离器的烟气经过热器进入尾部烟道。锅炉的排烟经布袋除尘器除尘后，由吸风机排入烟囱，最后扩散到大气中。

3.4锅炉排灰渣量

4扬尘治理措施

主要扬尘污染源有卸煤、输煤、储煤场、锅炉，主要污染物包括煤灰、锅炉在燃烧时生成的烟气中的SO2、NOx及烟尘、锅炉燃烧后产生的灰和渣。对大气污染物治理，设计过程需要考虑的防尘治理措施如下。

4.1输煤系统扬尘治理

为防止粉尘的泄漏，在工艺设备的选型和系统的设计中需考虑较好的密封措施。在粉尘产生比较集中的地方，如输煤系统的转运站、碎煤机室、原煤斗及输煤皮带间均考虑除尘装置。原煤及干灰的表面含水量偏低是产生粉尘的根本原因，因此在易产生粉尘的场所分别采用加湿、喷水或水力清扫等措施。输煤系统污水汇集至集水坑，用污水泵打入煤泥沉煤池，沉淀后的澄清水经煤水处理设施后，进输煤系统循环复用，沉煤池内的泥煤定期清理至煤场。

(1)在缝式煤槽的卸料口处，设密封装置防止撒煤和煤尘飞扬。

(2)在带式输煤机、斗轮堆取机等处进行密封。

(3)碎煤机选择鼓风量较小的机型。转运站和碎煤机室设置机械除尘设备。

(4)犁式卸料器卸料漏斗装设锁气挡板抑制煤尘。

(5)减少输煤系统中转运落差，在落差不能减小的地方加锁气挡板。

(6)所有落煤管之间，落煤管与漏斗之间及其与设备之间的法兰、接口处，以及在管壁上开设的检查孔处均采取密封措施。

(7)对卸煤、碎煤及运转过程中产生的煤尘进行喷水除尘，使扬尘部位的表面含水量控制在8%～10%。贮煤场设置覆盖整个煤堆面积的喷雾降尘装置。喷枪布置在煤场两侧，沿煤场纵向每25m布置一套喷枪。煤场分区喷洒，每天喷洒2次，大风天气每天喷洒4次，并种植树木抑制煤粉飞扬。

(8)卸煤转运站、栈桥、煤仓间采用真空吸尘、通风除尘或必要的水冲洗设施。冲洗废水排至煤泥水调节池，经沉淀后排至冲灰前池。煤场设备中液压挖掘装载机兼作沉煤池煤泥回收设备。斗轮堆取料机、汽车卸煤机设置机上喷水抑尘设施。

(9)设置输煤建筑地面、墙壁冲洗、清扫及煤污泥排放处理设施。对煤场地面进行固化处理，防止污染地下水。

(10)在输煤系统中其它易产生扬尘处设置除尘装置。

4.2运煤系统扬尘治理

在运煤系统工艺设计中，在满足工艺布置要求的前提下，尽可能减少煤流转运点和降低煤流转运点的落差。同时对落差≥4m的落料点导料槽上部布置缓冲锁气器，对来煤进行缓冲，同时减少煤尘飞扬。梨式卸料器卸料漏斗装设锁气挡板抑制煤尘。

导料槽布置合理，导煤槽长度与带式输送机运行速度相适应，保证使其布置在皮带机最后一组托辊的前部，以防止导料槽与胶带之间产生较大的缝隙。同时采用弧形盖板导料槽，尽可能增大导料槽内的空间，缓解来煤时产生的空气正压。导煤槽前段设置两级挡帘。在距导料槽出口约lm处设置喷雾降尘设施，降尘的同时也对皮带机上部煤层表面起到加湿作用，减少皮带机运行时由于煤的波动及托辊运行时的振动而造成的煤尘二次飞扬。带式输送机的传动滚筒、尾部滚筒以及所有与胶带承载面接触的非传动滚筒，均采用胶面滚筒。带式输送机头部滚筒设置胶带承载面清扫器，头部漏斗处设置喷雾降尘设施。在尾部滚筒附近和垂直拉紧装置第一个改向滚筒前设置空段清扫器。

运煤系统的碎煤机室和运煤转运站采用冲激式除尘机组。除尘机组布置在单独的除尘器小间内。每路皮带设置独立的除尘系统。除尘机组的泥浆排放，接入运煤专业冲洗栈桥的集水坑内。碎煤机室的运煤系统中装设煤筛，其除尘风量为碎煤机和煤筛除尘的风量之和。碎煤机采用鼓风量小的环锤式碎煤机。所有除尘器均与相应的带式输送机联锁，并做到超前三分钟启动，滞后三分钟停机。

4.3锅炉扬尘治理

(1)选用循环流化床锅炉，其炉温严格制在850～950℃，在该温度下，燃烧产生的NOX量很少，一般可以控制在200-300mg/Nm3之间，完全能满足国家有关标准。

(2)根据煤质资料，选用布袋除尘器作为除尘设备，其除尘效率为99.9%。

(3)选用循环流化床锅炉，其钙硫比为2∶1，脱硫剂采用石灰石粉，石灰石粉的粒径要求小于2mm。在固定端的栈桥下设一只石灰石粉储仓库，石灰石粉由罐车运进厂，再用罐车自带的风机将车中的石灰石粉卸入石灰石粉储仓暂存。而储仓中的石灰石粉由仓式输送泵送至煤仓间的石灰石粉仓。再由石灰石粉仓下的出料口下的给料机由一次风直接送至炉膛。炉内脱硫效率为75%。

(4)锅炉共用1座烟囱，按3台75t/h炉满负荷同时运行考虑而确定的高120m，出口内径为Φ3.2m的烟囱，烟气流速为17.1m/s(3台75t/h循环流化床锅炉同时运行时)。每台锅炉布置一台除尘器，含尘气流经过除尘器后洁净气体排到室外，煤尘聚集在过滤器上，经过振打通过风管落回煤斗。每个除尘系统都有一个独立的户外空气补给与处理装置，该装置与除尘器联锁，以此来保证运煤层处于负压状态，阻止煤尘的外溢。

(5)锅炉地面采用水冲洗方式防尘，根据地面设备基础及沟道的布置情况，布置地面排水沟、地面和排水沟方向找坡。

4.4灰渣治理

飞灰采用气力除灰方式。每个出灰口配置一台仓泵，由仓泵将飞灰直接送往飞灰库。气力除灰系统按锅炉的三班制运行方式，出力考虑100%裕量。在厂内设置气力除灰系统设置专用的输灰空压机，干灰仓采用钢筋混凝土结构，设2座，灰仓有效几何容积约为600m3，可储存本期灰量约130小时。

锅炉炉渣经冷渣器冷却到800℃以下后卸入机车输送至临时灰渣场。临时灰渣场内的渣用机车外运出厂，进行综合利用。循环流化床锅炉的灰和渣可作水泥厂的掺合料和道路工程筑路材料，亦可作砖瓦厂的掺合料，综合利用前景看好[2]。

除尘器为全露天型式，有利于通风和清扫冲洗，飞灰处理系统为全封闭系统无飞灰飞扬，在除尘器下、灰库运转层、灰库零米设置水冲洗系统和管道，防止散落在地面的粉尘飞扬。高22m、有效容积800m3的贮灰库，顶部设置l台带排尘风机的布袋除尘器。灰渣运输车辆为专用密闭自卸式，运灰车辆及时冲洗，冲洗水经沉淀后复用。厂外运输石灰石粉车辆加盖苫布，贮仓间项部装设除尘设施，石灰石粉用密闭罐车运至车间。

4.5绿化

厂区绿化以发挥绿化功能、防治污染和美化环境为原则。绿化布局综合考虑。绿化树种以常绿树为主，乔、灌、花草相结合，形成点、线、面有机结合的绿化系统。绿化以草皮为主，点缀一些灌木丛。绿化不仅能调节气候、美化厂区环境，又具有吸收毒气，吸滞粉尘、降噪，监测大气污染等多种功能，也是一个现代化工厂所应有的厂容厂貌。

经过以上扬尘治理措施计算污染物的排放量及排放浓度。

按《火电厂大气污染排放标准》(GB13223-2011)计算，烟气污染物排放浓度符合国家排放标准，满足环境保护的要求。

满足《环境空气质量标准》(GB3095-2012)的要求。

4.6环境监测及扬尘控制

目的在于掌握各种扬尘污染物的排放情况，包括排放量、排放浓度是否附合环境标准，以及厂区周围环境质量的变化趋势，监督生产安全运行，配合环境管理工作的改进，并为控制污染和保护环境提供科学依据。对各测点的监测项目和周期，按《火电厂环境监测条例》执行，如发现个别超标的项目和监测点，则要重点监测，并分析其超标原因，研究防治方案。发现问题及时采取措施，保证扬尘污染控制工作常抓不懈。监测项目如下：

(1)为加强锅炉烟气中的SO2、NOx、CO、粉尘等有害气体排放的检测和监督，指导改进操作，减少有害气体的排放，装设锅炉烟气连续排放分析检测监测系统(CEM)，烟气中的SO2、NOx、CO、粉尘及排烟浓度的监视信号，将送进DCS进行显示、报警、记录，实现烟气排放的实时监测。 工艺设计时在除尘器进出口烟道上预留必要的采样位置。对SO2、NOx和粉尘浓度及总量进行检测，采集信号进入DCS系统作为数据存储、监视和分析之用，同时与当地环保部门联网，供环保局做在线监视。

(2)除尘器效率,若出现机械或其它故障需立即检修；

(3)厂区内大气中降尘TSP、SO2、NOx、CO的浓度；

除渣系统采用集中手操和就地手操二种。当设备出现故障时，能自动停运并在控制室内有声、光报警信号。

在除灰控制室内，正压气力系统采用可编程控制器(PLC)及上位机来完成干除灰系统程序控制。除少部分操作在就地进行外，系统的启动、停止、正常运行、事故处理均可在控制室内由运行人员操作完成，或由PLC+CRT自动完成。运行人员还可以在就地对每个仓泵单独进行操作。投运后采用压力信号控制，当设备出现故障时，能自动停运并在控制室内有声、光报警信号，正压气力系统集控室应放在除尘器控制楼内。灰库设有高料位，当料位显示库满信号后，应停止进灰。

锅炉灰、渣、尘辅助车间设置就地集中除灰控制室，采用可编程控制器(PLC)十上位PC机(包括CRT,键盘、鼠标、打印机等)的监控模式，值班人员可在就地集中控制室内的上位机上通过彩色CRT,键盘和鼠标对锅炉排渣，除尘、除灰，以及石灰石上料气力输送等系统进行就地集中监控。并通过通讯的方式，实现锅炉除灰控制室内PLC程控系统与集中控制室的DCS系统进行信息与数据的交换。

5结语

在化工项目设计过程中，各个专业应紧密配合，各个设计人员应深入学习分析扬尘大气污染控制的重要性，知晓扬尘大气污染控制的法律责任和社会责任，使其利用环保法律、法规知识充分考虑扬尘治理措施。此外[5]，项目施工和投产过程中都应严格实施扬尘治理管理，扬尘污染控制工作纳入日常化管理，产生扬尘的垃圾、废弃物等，必须由专人负责用密闭设施存放、运输、处理，对涉及扬尘问题的作业班组进行专项扬尘防治管理培训，将扬尘防治工作落实到操作层，并建立奖惩制度、以推动现场工地扬尘污染控制进程。把扬尘污染控制放在突出的位置，对扬尘污染控制工作进一步深化，加大环保投入，巩固扬尘治理成果。同时环保部门应对易产生扬尘污染的企业加强监管，进行综合整治，保持良好的环境状态，从根本上解决扬尘大气污染问题，给我们一片蓝天。

参考文献

[1] 汪家铭.制合成气焦炉煤气的净化及转化技术[J].河南化工，2008，25(2).

[2] 2012-2016年中国焦炉气(焦炉煤气)市场分析与未来前景研究报告[R].中国产业信息，2012,06.

[3] GB13223-2011.火电厂大气污染排放标准[S].

[4] GB3095-2012.环境空气质量标准[S].

[5] 张承中,黄学敏,等.大气污染控制工程[M].高等教育出版社,2010.

Dust-proof Measures for Coke Oven Gas Factory

DongBijun

(SichuanHongdaPetroleum&NaturalgasEngineeringCo.,Ltd.,Chengdu610091,Sichuan,China)

Key words:coke oven gas; dust-proof; measures

Abstract:Based on the analysis of the systems which would produce dust easily during the production of the coke oven gas, it‘s found that the main sources of dust pollution are the place where unload coal, transfer coal and storage coal, as well as boiler. There are pollutions including coal ash, flue gas and cinder coming from boiler. Besides, the flue gas contains sulfur dioxide, nitrogen oxides and soot. In the end, some dust-proof measures about the technology are proposed in this thesis.

分析了焦炉煤气工厂生产过程中易产生扬尘的系统，认为主要扬尘污染源有卸煤、输煤、储煤场、锅炉，而主要污染物包括煤灰、锅炉燃烧时生成的烟气中的二氧化硫和氮氧化物及烟尘、锅炉燃烧后产生的灰和渣,最终对工艺设计过程提出了具体的防尘治理措施。