大型焦化項目環(huán)保技術(shù)提升節(jié)點分析

文_田艷麗 上海電氣集團(tuán)國控環(huán)球工程有限公司

1 焦化企業(yè)目前存在的主要環(huán)境問題

煉焦化學(xué)企業(yè)目前體現(xiàn)出的主要環(huán)境問題概括如下：

未對紅焦顯熱、荒煤氣顯熱、焦?fàn)t煙氣顯熱等進(jìn)行全面余熱回收，正常生產(chǎn)時仍需配置燃焦?fàn)t煤氣鍋爐，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

直接蒸汽蒸氨工藝和常壓汽提法脫苯工藝會產(chǎn)生較多的蒸氨廢水和粗苯分離水，增加了廢水處理負(fù)荷，對焦化企業(yè)實現(xiàn)廢水零排放帶來的困難。

因爐體存在串漏現(xiàn)象、未設(shè)計分段燃燒等，導(dǎo)致焦?fàn)t煙氣中煙塵、二氧化硫、氮氧化物無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，成為當(dāng)前焦化企業(yè)最主要的污染環(huán)節(jié)。

裝煤、推焦廢氣集塵罩偏小，收集效率不高，集塵干管采用翻板閥或集塵皮帶采用硬連接方式，漏風(fēng)率大，導(dǎo)致裝煤、推焦瞬間無組織逸散較嚴(yán)重。

VOCs排放點位多且分布分散，收集及控制系統(tǒng)建設(shè)不完善，大部分企業(yè)僅經(jīng)簡易的集氣管收集后送入尾部設(shè)置的洗凈塔，采用洗油或蒸氨廢水洗滌處理后排放，無法做到達(dá)標(biāo)排放。

采用HPF或PDS+栲膠脫硫，脫硫系統(tǒng)排放的脫硫廢液中含有硫氰酸銨、硫代硫酸銨、硫酸銨等物質(zhì)，采用回兌配煤會對焦?fàn)t爐體和設(shè)備造成一定的腐蝕，影響焦?fàn)t使用壽命。

2 大型焦化項目環(huán)保技術(shù)提升節(jié)點

2.1 余熱利用

隨著煉焦技術(shù)的逐步發(fā)展，先后建設(shè)了焦?fàn)t煙道氣余熱利用、干法熄焦、上升管荒煤氣余熱利用、初冷器熱水綜合利用等裝置，且各裝置技術(shù)也日趨成熟。

2.1.1 干熄焦

從焦?fàn)t炭化室推出的紅焦顯熱約1000℃左右，約占焦化廠總熱量的37%左右。目前大型焦化廠均配套干熄焦裝置，即將紅焦從頂部送入干熄焦?fàn)t內(nèi)，采用惰性氣體氮氣對其進(jìn)行逆流直接冷卻。被加熱的氮氣從干熄焦?fàn)t上部引出，經(jīng)除塵、余熱回收、換熱降溫后返回干熄焦?fàn)t循環(huán)使用。干熄焦?fàn)t顯熱回收可產(chǎn)生3.8MPa過熱蒸汽約530kg/t焦，該蒸汽可配套發(fā)電裝置用于發(fā)電，也可供給中壓蒸汽用戶使用。

2.1.2 上升管余熱利用

從焦?fàn)t炭化室引出的荒煤氣溫度約800℃，約占焦化廠總熱損失的36%左右。大型焦?fàn)t配套有上升管余熱回收設(shè)施，即在每根上升管外設(shè)置夾套，回收荒煤氣顯熱用于生產(chǎn)蒸汽，噸焦約可產(chǎn)生0.7MPa飽和蒸汽130kg左右。上升管余熱回收系統(tǒng)的建設(shè)不僅可副產(chǎn)蒸汽，而且還可減少橋管循環(huán)氨水噴灑量，減少循環(huán)氨水泵電耗。

2.1.3 焦?fàn)t煙氣余熱利用

從焦?fàn)t爐體排出的焦?fàn)t煙氣溫度約280℃，約占焦化廠總熱損失的17%左右。對低溫焦?fàn)t煙氣的余熱回收，目前大多數(shù)焦化廠均已配套有余熱回收設(shè)施，采用熱管技術(shù)回收該部分顯熱用于生產(chǎn)蒸汽，噸焦約可產(chǎn)生0.8MPa飽和蒸汽95kg左右。也有部分焦化企業(yè)利用焦?fàn)t煙氣顯熱用于煤調(diào)濕，控制入爐煤水份6%～8%，以減少煉焦耗熱量。

2.1.4 初冷器上段余熱利用

傳統(tǒng)的初冷器一般設(shè)計為上、下兩段，分別采用32℃循環(huán)水和16℃低溫水冷卻，升溫后的循環(huán)水和低溫水再分別送至晾水塔和制冷站，通過機(jī)械方式將熱量移出后再循環(huán)回用，資源浪費(fèi)較大。新型焦化廠將初冷器設(shè)計為上、中、下三段，即在初冷器上部增設(shè)上段換熱器，初步冷卻焦?fàn)t集氣管來的84℃荒煤氣，回收部分余熱用于將63℃軟水加熱至73℃左右。經(jīng)上段冷卻后的荒煤氣再依次經(jīng)中段的循環(huán)水、下段的低溫水冷卻后進(jìn)入脫硫工段。上段余熱回收產(chǎn)生的熱水，冬季可用于辦公采暖，夏季可作為熱水型溴化鋰制冷機(jī)組熱源，使采暖和制冷機(jī)組不再使用蒸汽，相應(yīng)減少由此帶來的燃料耗量。

2.2 化產(chǎn)回收

2.2.1 焦油氨水分離

傳統(tǒng)的焦油氨水分離采用機(jī)械化焦油氨水澄清槽，在機(jī)械化焦油氨水澄清槽內(nèi)一次性實現(xiàn)氨水、焦油和焦油渣的分離，但存在循環(huán)氨水含油量高、焦油含水率高、VOCs收集困難污染逸散嚴(yán)重等問題。

目前大型焦化企業(yè)多采用焦油渣預(yù)分離、焦油氨水靜置分離、超級離心分離聯(lián)合工藝進(jìn)行焦油氨水分離，即焦油氨水首先經(jīng)焦油渣預(yù)分離器，分離出大塊焦油渣并破碎后，再送入焦油氨水槽進(jìn)行靜置分離，分離出的氨水由泵送橋管和初冷器循環(huán)利用，分離出的焦油再經(jīng)超級離心機(jī)進(jìn)一步實現(xiàn)物料三相分離，由此得到焦油、焦油渣和少量氨水。新工藝條件下獲得的焦油含水率較低，基本不含渣，便于下游煤焦油加工工序的操作。此外，焦油排渣時產(chǎn)生的有機(jī)廢氣更便于封閉收集和處理，更能保證該環(huán)節(jié)實現(xiàn)環(huán)保達(dá)標(biāo)。

2.2.2 負(fù)壓脫苯

傳統(tǒng)的焦化企業(yè)采用常壓蒸汽汽提工藝回收富油中的粗苯，蒸汽耗量較大，冷卻后形成粗苯分離水，噸粗苯廢水產(chǎn)生量為1.6t左右，含有多種焦化特征物質(zhì)，且濃度較高，需經(jīng)焦油氨水分離槽分離油類、蒸氨塔蒸氨預(yù)處理后再送污水處理廠處理，處理成本較大。新型焦化廠大多數(shù)采用負(fù)壓脫苯工藝，通過真空泵實現(xiàn)脫苯塔減壓蒸餾回收富油中的粗苯，蒸餾溫度降低，廢水產(chǎn)生量僅為噸粗苯0.14t左右，極大地降低了污水處理負(fù)荷。

2.2.3 間接蒸氨

傳統(tǒng)焦化企業(yè)的蒸氨塔采用直接蒸汽汽提工藝，即將低壓蒸汽直接通入剩余氨水中汽提回收其中的氨，蒸汽凝結(jié)水進(jìn)入蒸氨廢水中，加大了廢水產(chǎn)生量和廢水處理設(shè)施負(fù)荷。間接蒸氨工藝配置再沸器，采用蒸汽間接加熱蒸氨塔底蒸氨廢水作為蒸氨塔熱源，蒸汽冷凝液可得以回收，從根本上減少了廢水產(chǎn)生量，為廢水實現(xiàn)零排放創(chuàng)造了有利條件。

2.3 三廢控制

2.3.1 裝煤出焦煙氣收集輸送治理

裝煤過程中采用螺旋給料、順序裝煤、密封伸縮套筒、裝煤孔座球形密封、高壓氨水噴射、單孔炭化室壓力調(diào)節(jié)等技術(shù)的協(xié)同作用，通過增大裝煤孔密封面積和密封效果，可控制頂裝焦?fàn)t裝煤過程中爐頂無組織逸散，在加強(qiáng)管理和操作水平下可不需建設(shè)裝煤大型地面除塵站。

機(jī)側(cè)推焦機(jī)上設(shè)置大型密封罩、集塵干管水封、機(jī)側(cè)除塵地面站等，通過大型集塵罩，可將機(jī)側(cè)平煤、爐門清掃、推焦過程中產(chǎn)生的爐門無組織逸散一并收集后，再通過密封效果更好的水封式集塵干管輸送入大型覆膜機(jī)側(cè)袋式地面除塵站；焦側(cè)推焦機(jī)上設(shè)置大型密主罩、集塵干管水封、焦側(cè)除塵地面站等，通過大型集塵罩和集塵罩上小型吸風(fēng)機(jī)的配合作用，可將攔焦、爐門清掃、接焦過程中產(chǎn)生的無組織逸散，更為順利的導(dǎo)入焦側(cè)水封式集塵干管，再輸送入大型覆蓋焦側(cè)袋式地面除塵站。與傳統(tǒng)焦?fàn)t相比，大型新型化焦?fàn)t在收集、輸送和處理三個環(huán)節(jié)均有較大改善。

2.3.2 焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝

大型化焦?fàn)t采用的控硝技術(shù)有廢熱循環(huán)、空氣分段供給，脫硝技術(shù)主要為低溫SCR脫硝；對SO2的脫除目前采用的技術(shù)主要有干法脫硫、石灰石—石膏法脫硫等。

2.3.3 其它廢氣

干熄焦循環(huán)風(fēng)機(jī)后放散氣、排焦溜槽廢氣中所含的顆粒物和SO2不能滿足特別排放限值要求，大型焦化企業(yè)將先經(jīng)袋式除塵器除塵后，再送入焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝處理裝置進(jìn)一步處理。

傳統(tǒng)中小型焦化企業(yè)富油加熱采用粗苯管式爐，熱源為凈化后焦?fàn)t煤氣，生產(chǎn)過程中有粗苯管式爐廢氣排放；大型新型化焦化企業(yè)配合負(fù)壓脫苯工藝，富油加熱熱源改為中壓過熱蒸汽，不再使用焦?fàn)t煤氣，從根本上杜絕了粗苯管式爐燃燒廢氣的產(chǎn)生。

脫硫再生氣依次經(jīng)堿洗、酸洗、水洗塔，分別采用稀堿液、硫銨母液、蒸氨廢水噴淋洗滌，脫除其中所含的酸霧、硫化氫、氨等污染物后，可返送回焦?fàn)t，并入焦?fàn)t煙氣中，再經(jīng)進(jìn)一步處理后排放。這樣可使焦化企業(yè)從根本上減少一個脫硫再生氣排氣筒。

焦化企業(yè)的VOCs分散在化產(chǎn)回收的各裝置區(qū)，主要來自于焦油儲槽、粗苯儲槽、氨水儲槽、焦油氨水分離槽、各地槽、焦油渣和粗苯殘渣排渣等環(huán)節(jié)。對以上放散氣的治理，大型焦化企業(yè)設(shè)置一套或多套壓力平衡式氮封系統(tǒng)，收集各儲槽放散氣后于煤氣鼓風(fēng)機(jī)前接入負(fù)壓煤氣管道，與荒煤氣一并進(jìn)行脫硫、脫氨、脫苯處理，可做到不外排。

2.3.4 脫硫廢液制酸

對脫硫廢液的處理，目前主要有提鹽技術(shù)和制酸技術(shù)。提鹽工藝投資相對較少，工藝設(shè)備簡單，但硫氰酸銨回收率較低，產(chǎn)品鹽純度不高，無法在市場流通，使該技術(shù)在焦化企業(yè)的應(yīng)用發(fā)展受到制約。制酸技術(shù)是將脫硫再生塔產(chǎn)生的硫泡沫由泵送至制酸工序，采用3+2催化轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)98%硫酸，作為焦化項目硫銨工序生產(chǎn)原料，但該技術(shù)投資較高、技術(shù)穩(wěn)定性仍需工業(yè)檢驗。

3 結(jié)語

與傳統(tǒng)焦化企業(yè)相比，大型新型化焦化企業(yè)更為重視節(jié)能和環(huán)保問題，通過配套干熄焦、上升管余熱利用、焦?fàn)t煙道氣余熱利用裝置，可實現(xiàn)蒸汽自給和剩余蒸汽發(fā)電；通過增大裝煤出焦集塵罩面積、改進(jìn)收集罩和輸送管道的密封方式、采用更為先進(jìn)的焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)等，使其滿足煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的特別排放限值要求更有保障。