浅谈焦化厂的环境污染与防治措施

2022-12-06杨建强

新型工业化 2022年8期

杨建强

首钢长钢公司焦化厂，山西长治，046031

0 引言

本文详细论述了焦化企业的各类废气排放污染及其无害化处理技术，具体从备煤车间、炼焦车间、干熄焦车间以及煤气净化车间在生产过程中产生的有组织和无组织的气体排放及其他污染问题等方面展开分析，探讨研究了焦化行业内的各项污染源治理设施运行的情况。提出基于现代焦化工艺的大气污染管理和废水气体污染控制处理新工艺，提出了一套比较经济合理的系统解决措施，实现对污染问题的科学处理[1]。

1 焦化厂废气源及其处理设施工作情况初步分析

当前，炼焦行业生产及操作工艺相对比较成熟，在焦化生产过程中各污染因素相对固定，只有控制污染源，才能彻底解决焦化厂大气污染排放达标的问题。

1.1 炼焦用煤的储运制备过程中污染源产生的问题及控制措施

（1）备煤系统的主要污染物为煤尘，其排尘点主要有卸煤系统、受煤设施、贮煤场、预粉碎机室、配煤室、粉碎机室、煤制样室及胶带机运输系统等。煤尘主要是在运输、装卸、粉碎等操作过程中向大气逸散而形成污染。

（2）炼焦用煤的储运制备过程中采取控制污染源的措施。为防止煤堆自燃和治理扬尘，原料煤宜采用火车卸车机取煤，通过密闭皮带通廊运输至煤棚。煤场需全封闭并在煤场设置喷雾抑尘设施。煤预粉碎机室、粉碎机室、煤转运站及运煤通廊等建构筑物均为封闭式设计，避免煤尘外逸造成污染。为消除煤在预粉碎及粉碎过程中产生的大量煤粉尘，对预粉碎机室及粉碎机室和皮带转运点各扬尘点设置吸尘罩外加水雾喷头喷洒控制粉尘外逸，同时在两个粉碎机室各设机械除尘设施消除备煤储运制备过程中污染源产生的问题[2]。

1.2 焦炭在生产过程中污染源产生的问题

1.2.1 焦炉生产工艺

由备煤送来的配合煤由煤塔顶层的犁式卸料器送入煤塔，通过摇动给料器将煤装入捣固装煤车的煤箱内，利用捣固机将煤捣成煤饼。捣固装煤车按作业计划从机侧炉门将煤饼送入炭化室内。煤饼在炭化室内经过一个结焦周期的高温干馏炼制成焦炭，同时产生荒煤气。炭化室内的焦炭成熟后，用推焦机推出，经拦焦机导入焦罐车中，由电机车牵引的焦罐台车将焦罐运至干熄焦本体提升井架底部。提升机将焦罐提升并送至干熄槽顶，通过干熄槽顶部的装入装置将焦炭装入干熄槽内。煤在炭化室干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，经过上升管和桥管进入集气管。约800℃的荒煤气在桥管内经氨水喷洒冷却至85℃左右，荒煤气中的焦油等同时被冷凝下来。煤气和冷凝下来的焦油同氨水一起经吸煤气管道送入煤气净化车间。

1.2.2 焦炉生产过程中产生的主要污染物

污染物主要为颗粒物、苯可溶物、苯并（a）芘、H2S、NH3等，主要是从焦炉装煤导烟孔、炉门及上升管等处泄漏的烟尘，为连续性无组织排放；另外还有在装煤推焦时从炉体中逸散出的烟尘，为阵发性无组织排放。

1.2.3 焦炉生产过程中采取控制污染源的措施

装煤时采用高压氨水喷射、顺序装煤及小炉门密封的综合控制措施，可减少外逸烟尘，通过双U 型管（N+2 和 N-1）导烟车，将导烟孔产生的烟尘导入相邻的左右孔炭化室，然后导入荒煤气集气管。机侧炉门上方设置垂直方型吸烟管，将装煤过程产生的烟气收集，然后通过集尘干管将收集的烟尘送到装煤推焦地面站进行净化处理。装煤除尘地面站采用脉冲袋式除尘器，装煤烟气经除尘处理达标后排放。焦炉推焦时排放的焦尘经集尘罩捕集，捕集后的焦尘经焦炉推焦除尘地面站除尘后排放，除尘地面站同样采用脉冲袋式除尘器，推焦烟气经除尘处理达标后排放。焦炉采用净化后的焦炉煤气加热后产生的废气中污染物主要为含SO2、NO2、CO及烟尘的废气，经脱硫脱硝系统处理达标后由脱硫脱硝烟囱排放[3]。

将无组织排放气体经过环保设施进行收集处理达标后转变为有组织排放，在排放的烟囱或塔器上安装连续性的在线监控系统，检测收集处理设施的处理能力，确保有组织排放连续稳定达标排放。

1.2.4 熄焦在生产过程中污染源产生的问题

熄焦分为湿熄焦和干法熄焦两种，在湿熄焦过程中产生大量的有害蒸汽且用水量较大（每湿熄一吨焦炭需消耗0.5吨的清水），因其能耗较大、湿熄焦产生的废水量也大，所以湿熄焦已逐步被现代焦化行业所淘汰，干法熄焦成为现代焦化企业的主要流程。

（1）干法熄焦工艺：装满红焦的焦罐台车由电机车牵引至焦罐提升井架下，由焦罐提升机将焦罐提升并送到干熄炉顶，通过干熄槽顶部的装入装置将焦炭装入干熄槽。在干熄槽中焦炭与惰性气体进行热交换，红焦冷却至200℃以下，经排焦装置卸至胶带机上，送到焦炉的筛焦系统。

（2）干法熄焦大气污染以粉尘为主，粉尘主要来源于红焦运输途中、干熄槽顶装入装置处（装焦时）、干熄槽排焦装置（连续排焦）、皮带输送机落料点及转运点、放散管出口（气体放散时）、循环气体管道卸压点（事故状态卸压时）、除尘灰装运点（装车时）、焦炭装运点（装车时）等。

（3）干法熄焦在运行过程中采取控制污染源的措施：干法熄焦排出装置均要采用密封阀式连续排出装置，保证其气密性好，能够封住排焦时产生的烟尘；同时向排出装置的两端密封腔内充入空气（或氮气），避免循环气体向外窜漏。此外，排焦溜槽及带式输送机的落料点等处均要设置抽尘管，将排焦时产生的烟尘吸入抽尘管而不外逸污染操作环境。干熄焦系统应设置地面除尘站将炉内的烟尘收集除尘器处理达标后进行排放[4]。

（4）筛焦楼、运焦转运过程中的污染源主要为胶带机机头卸料、圆振筛、胶带机受料点等部位产生产焦炭粉尘。

（5）筛焦楼、运焦转运过程中采取的控制污染源措施：首先改变焦炭下落点位的方式，将传统的落料方式改为柔性落实方式减少在落料过程中焦炭的相互撞击和焦炭对转运设备的撞击，从根本上减少粉尘的产生，其次是对落料点进行密封加除尘管道，对产生的粉尘进行除尘处理，在筛焦楼处建设一座地面除尘站将各落实点位收集的粉尘经除尘处理达标后排放。

1.3 煤气净化在生产过程中污染源产生的问题

（1）煤气净化工艺由冷凝鼓风工序、脱硫工序、硫铵工序、粗苯工序、提盐工序（含蒸氨）及油库工序组成。煤气净化选择正压流程，在煤气净化车间由焦炉来的荒煤气采用二段间接初步冷却工艺，并通过设置在煤气鼓风机前的蜂窝式电捕焦油器进一步脱除煤气中的焦油雾；煤气鼓风机后采用脱硫工艺；煤气脱氨采用喷淋式饱和器法硫铵工艺；煤气脱苯采用焦油洗油洗苯工艺，富油脱苯采用管式炉加热及带萘油侧线的单塔生产粗苯工艺。

（2）煤气净化生产过程中产生的主要污染物有：NH3、H2S、HCN、CO2、H2O、苯、焦油气、苯并（a）芘、萘、非甲烷烃、挥发酚等，这些气体成分复杂且有毒有害，统称为VOCs气体，在煤气净化生产等放散气；煤气净化工艺管道、设备、阀门、法兰、水封等部位存在日常跑冒滴漏泄等。

（3）煤气净化生产过程采取控制污染源的措施：一是统计冷鼓工序、脱硫工序、硫氨工序、粗苯工序以及油库区的废气排放点位，然后根据现场实际对各点位进行密封，经过一根管道进行汇总，通过风机抽送到废气治理系统，废气处理系统技术先进成熟，运行稳妥可靠，满足达标要求，经过处理后达标排放。

2 焦化厂中的有害废水排放情况及其经过处理等情况初步分析

2.1 焦化厂的废水排放情况

焦化厂三个主要的工业生产过程中产生三个废水源。

（1）在高温焦化煤渣的连续高温化裂解化过程中，以及在高炉煤气渣连续高温气化冷却与脱水反应过程中，通常会产生大量的氨水废液。焦化厂排放的各种有机废水组分结构也相当复杂，主要包括大量有机氨、氰、酚、萘等、蒽、喹啉、吡啶等，以及大量有毒的黏稠多环芳烃族化合物，因此对于它们进行处理比较困难[5]。

（2）在煤气系统中的废气循环或净化烟气处理等过程系统设计中，煤气终冷器系统设计和煤气粗苯分离槽设计也常常有直接废水污染物大量排放其中，包括有酚、氰类和各种其他有机物的游离组分。

（3）在煤焦油苯气和工业聚精苯胺等原材料的加工及生产制造等一系列过程工艺活动中，以及其他相关工业环节的一些小至部分工艺活动生产用水中，也会相对经常产生高浓度有毒污染废水排放，其中包括酚醛衍生物和三异氰化合物等多种有毒污染物，这些浓度有毒污染废水的污染源的净来水量通常不大，而且这些水中各种有害污染物的总含量通常相对较低。

2.2 焦化厂废水及处理的措施

2.2.1 将普通的生化反应工艺替换为改进型生物反应器脱有机氮的处理工艺

20世纪80年代中期，我国相当一部分企业已实现了对焦化废水进行复合生化综合循环处理。我国将国外许多采用的较普通的生化复合反应处理设备工艺技术全部替换后升级转化为生物脱氮反应综合生物处理新工艺，发挥了其最大可使用价值。与国内传统或普通的生化污水生化处理等技术相比，A/0生物脱氮水处理的新技术及应用效果对水温、盐度、压力波动变化等环境会更加敏感，因此其水质、温度的调节及池量要求比传统要大[6]。

目前，较为先进成熟稳定的用于焦化工业废水的脱氨氮过程中的生物处理技术工艺体系有A/0、A2/0和SBR。相对传统普通水生化反应处理技术工艺，此技术工艺除了能快速有效地除去废水污泥中残余的高浓度氨氮污染物，而且能有效降低污泥CODCr等污染指标氮的平均含量。

2.2.2 废水可实行污水分流化处理，新建催化和湿式生物氧化废水处理的工艺

在污水处理的生产工艺中还常常要求采用蒸氨和净化处理设施等手段来实现再加工回收利用，同时还要尽可能降低CODCr污染物的排放浓度。从循环化经济技术理论角度出发，回收处理出来的废氨水产品其实本身并没有办法起到一个很大程度的资源回收利用方面的使用价值，同时对整个焦化厂企业系统而言，催化式和湿式的氨的氧化处理的新工艺体系的设计开发及建设，有着相对更好的工艺设备与施工技术成本优势，可以说在很短期内会很好地取代现有汽蒸氨法等的氧化还原处理工艺设施[7]。