煤化工“三廢”治理技術(shù)概述

張兆衛(wèi)

摘 要：煤化工經(jīng)過多年的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)、“三廢”治理技術(shù)、設(shè)備制造技術(shù)均有了長足的進(jìn)步，產(chǎn)品品種不但包含合成氨、甲醇等傳統(tǒng)產(chǎn)品，而且拓展到烯烴、芳烴、燃料油等現(xiàn)代石油化工產(chǎn)品，清潔生產(chǎn)也達(dá)到了較高的水平，生產(chǎn)中的“三廢”均能得到有效治理，且處理工藝技術(shù)成熟可靠。本文介紹了以焦化為代表的傳統(tǒng)煤化工、以新型氣化工藝為代表的新型煤化工的“三廢”處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：煤化工;“三廢”;處理

隨著我國工業(yè)經(jīng)濟的高速發(fā)展，依托我國“富煤貧油少氣”的一次能源結(jié)構(gòu)特征，對煤炭的開采和利用也得到了大幅度提高。而在新一代煤化工技術(shù)中，以煤炭氣化為龍頭，一碳化工技術(shù)為基礎(chǔ)，合成、制取各種化工產(chǎn)品和燃料油的煤炭綜合潔凈利用，與電熱等聯(lián)產(chǎn)可以實現(xiàn)煤炭能源高效轉(zhuǎn)化利用的目標(biāo)。因此，分析研究煤炭氣化工藝過程中治理三廢對于我國煤炭清潔利用技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展有著積極的推動作用，對于促進(jìn)我國經(jīng)濟增長與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。

1 三廢的來源

煤化工三廢主要來源于化工產(chǎn)品制造生產(chǎn)過程中，從另外一個角度來看，三廢種類及排放量主要取決于原材料、煤化工工藝路線及生產(chǎn)設(shè)備的選擇優(yōu)化。對于煤漿氣化而言，原材料中的成分組成主要影響著廢水、廢渣;煤化工工藝路線主要影響著廢水、廢渣和廢氣;生產(chǎn)設(shè)備的選擇設(shè)計不合理影響工藝指標(biāo)的穩(wěn)定和控制，進(jìn)而對廢水、廢渣影響較大。煤氣化廢水是指在煤炭氣化生產(chǎn)有效氣（CO+H2）產(chǎn)品過程中排放至下游或界區(qū)的工藝廢水、廢氣洗滌水、冷卻水等的總稱。煤氣化廢氣是指在粗煤氣的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中因各種原因，諸如反應(yīng)不完全、生產(chǎn)工藝不完善、生產(chǎn)過程不穩(wěn)定、產(chǎn)生不合格的產(chǎn)品、生產(chǎn)過程中的跑冒滴漏以及事故性的排放等而產(chǎn)生和排放的污染大氣的有毒有害氣體。在GE 水煤漿氣化工藝過程中，廢氣的主要來源有：磨煤機煤倉頂部、緩沖煤倉及破碎間等;氣化爐開停車排放氣、閃蒸單元酸性氣等;高壓閃蒸罐、高壓閃蒸分離罐、低壓閃蒸罐安全閥的火炬排放氣、除氧器頂部排放的氣體等。煤氣化固體廢渣是指在水煤漿制備過程中從水煤漿中篩選出的不符合工藝要求的固體大顆粒或煤炭氣化過程中因煤中含有的礦物質(zhì)等非有效成分未能發(fā)生完全氣化反應(yīng)而不可避免的產(chǎn)生的爐渣。GE 水煤漿氣化工藝中，固體廢渣主要來源有：磨煤機出口滾筒篩下料口、煤漿大槽頂部滾筒篩下料口、氣化爐氣化反應(yīng)后經(jīng)鎖斗排至渣池的粗渣、經(jīng)過四級閃蒸后的灰水送往壓濾機得到的濾餅以及隨粗煤氣從洗滌塔出口排放至下游變換系統(tǒng)的小部分灰塵顆粒。

2 焦化生產(chǎn)的“三廢”治理技術(shù)和控制方法

1）焦化廢水處理技術(shù)。焦化企業(yè)產(chǎn)生的廢水來源較多，根據(jù)水中污染物的特點又可分為高濃度焦化廢水和低濃度焦化廢水。高濃度焦化廢水來源有煤氣凈化及化學(xué)產(chǎn)品回收過程、酸洗法苯精制過程、焦油加工過程、洗油加工過程、蒸氨過程等;低濃度焦化廢水包括焦油加工瀝青池排污水、生產(chǎn)裝置軸封冷卻排水、生產(chǎn)裝置區(qū)沖洗地坪排水、化驗室排水及生產(chǎn)裝置區(qū)內(nèi)的初期雨水等。不同種類廢水的水質(zhì)指標(biāo)差別較大，需要經(jīng)過不同的處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。高濃度焦化廢水需先經(jīng)過物化處理法來除油、脫酚、蒸氨，降低水中COD、氨氮以及揮發(fā)酚的濃度，使其成為低濃度焦化廢水，再送至后續(xù)污水處理系統(tǒng)處理，否則過高的COD、氨氮和酚類等物質(zhì)會抑制甚至殺死生化處理工段的微生物。經(jīng)物化處理的廢水、低濃度焦化廢水和生活污水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)后，進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理階段廢水經(jīng)過除油池、隔油池、氣浮池、調(diào)節(jié)池，進(jìn)入生化處理階段。焦化廢水處理站常用的處理工藝分別是A/O 活性污泥法脫氮工藝、A/O 生物膜法脫氮工藝、A/A/O 生物脫氮工藝。

廢水經(jīng)生化處理后，進(jìn)入后處理工藝，即絮凝沉淀和過濾，處理后廢水可部分回用用于熄焦、洗煤和煉鐵沖渣。如果后處理排放的廢水仍需要有其它用途，如用作循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水，需進(jìn)行深度處理后方可回用。

2）焦化粉塵廢氣控制處理技術(shù)。供煤、備煤系統(tǒng)：焦化原料堆場，煤堆表面易形成煤塵，尤其是春秋二季，這些煤塵逸出會對周圍大氣造成污染，防治措施有：① 噴水：噴水于煤堆表層，待濕潤后煤堆表面硬化，不易形成揚塵，噴水設(shè)施有固定管道式、半固定管道式、移動式噴掃機組;② 噴覆蓋劑：在煤堆表面噴覆蓋劑，可有效防止煤塵逸出，還可防止雨水沖刷而造成洗精煤的流失以及煤的氧化和自燃;覆蓋劑的種類很多，如瀝青、焦油、石油樹脂、醋酸乙烯樹脂、聚乙烯醇等。粉碎機室，粉碎機安裝吸塵罩，收集后的含塵氣體送袋式除塵器進(jìn)行除塵，除塵后排放，回收下來的煤塵返回粉碎機后的運輸帶上與配合煤一起進(jìn)入煤塔。貯煤塔頂部，旋風(fēng)除塵或袋式除塵，捕集的粉塵用管道返回煤塔內(nèi)，從裝煤車再入爐煉焦。配煤槽頂部密封防塵，采用自動開啟的密封蓋板。配煤槽運行時，蓋板的犁頭自動開啟并移動，閉合密封。裝煤：目前焦化廠普遍采用裝煤除塵地面站或干式除塵裝煤車，可實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，其中地面站使用較普遍。推焦：推焦煙塵的常見控制方法有兩種：一是增加焦炭結(jié)焦程度，形成完全成熟的焦炭，既可降低粉塵散發(fā)量，又可降低有害物質(zhì)散發(fā)量;二是安裝移動除塵裝置。熄焦：目前，國內(nèi)大部分焦化廠在生產(chǎn)中采用濕法熄焦，會產(chǎn)生大量的混合氣流，從熄焦塔頂部逸出，其中含酚、CO 等數(shù)種污染物，對大氣造成污染，因此，一些大型焦化廠逐漸采用干法熄焦替代濕法熄焦。干法熄焦則是利用惰性氣體，在密閉系統(tǒng)中將紅焦熄滅，并配備良好的除塵設(shè)施，基本上不污染環(huán)境，并且干法熄焦能夠產(chǎn)生蒸汽，可用于發(fā)電，避免生產(chǎn)相同數(shù)量蒸汽的鍋爐對大氣的污染，尤其減少了SO2、NO2 向大氣的排放。篩焦：篩分設(shè)備應(yīng)設(shè)密封罩和抽風(fēng)點，安裝機械除塵裝置，除塵效率要大于90%。各樓層應(yīng)鋪設(shè)水沖地坪設(shè)施。無組織排放廢氣：冷鼓、焦油分離工段各類儲槽、脫硫再生塔、硫銨工段等設(shè)備逸散的無組織排放廢氣，設(shè)連通管后，通入氨水澄清槽。

3）焦化廢渣治理利用技術(shù)。大量的焦化廢渣堆放在廠區(qū)，不僅占用土地，而且在下雨時會隨雨水流入河流，造成水體污染，因此，必須對焦化廢渣進(jìn)行再利用，避免對環(huán)境造成二次污染。目前，我國常見的焦化廢渣回收利用方式主要有以下幾種：焦油渣的利用：回配到煤料中煉焦、粘結(jié)劑在電池用的電極生產(chǎn)中采用、作燃料使用。酸焦油的利用：對于硫酸銨生產(chǎn)過程中的酸焦油，一般采用酸焦油洗滌回收裝置分離回收其中的氨水、焦油和硫酸銨;粗笨酸洗產(chǎn)生的酸焦油，可以通過萃取裝置回收其中的苯，也可以在催化劑的作用下與甲醛發(fā)生縮合反應(yīng)，還可以與混合苯和粗笨精制殘液混合，在催化劑的作用下聚合得到石油樹脂。洗油再生殘渣利用：摻入焦油中或配制混合油;通過間歇式釜或連續(xù)式管式爐加熱和蒸餾的方式生產(chǎn)苯乙烯一茚樹脂。酚渣的利用：將酚渣與130℃的軟瀝青一起混合后，送入焦油蒸餾階段回收利用，酚渣還可以用來生產(chǎn)黑色石炭酸，也可以作為溶劑凈化再生酸。

近幾年，我國煤化工經(jīng)歷了一個快速的發(fā)展時期，雖然發(fā)展時間不長，但通過試點的大型煤化工項目也積累了一定的寶貴經(jīng)驗。如今，面對新形勢，為改善環(huán)境和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，我國煤化工產(chǎn)業(yè)必須走高效、節(jié)能和環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展之路，應(yīng)將防范和解決環(huán)境保護(hù)問題貫穿于煤化工項目規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行和管理等全過程之中。只有合理解決了煤化工的環(huán)保問題，煤化工產(chǎn)業(yè)才能取得更好更快的發(fā)展，并逐步被公眾所接受。

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