淺談焦化廠的環(huán)境污染與防治措施

楊建強(qiáng)

首鋼長(zhǎng)鋼公司焦化廠，山西長(zhǎng)治，046031

0 引言

本文詳細(xì)論述了焦化企業(yè)的各類廢氣排放污染及其無害化處理技術(shù)，具體從備煤車間、煉焦車間、干熄焦車間以及煤氣凈化車間在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有組織和無組織的氣體排放及其他污染問題等方面展開分析，探討研究了焦化行業(yè)內(nèi)的各項(xiàng)污染源治理設(shè)施運(yùn)行的情況。提出基于現(xiàn)代焦化工藝的大氣污染管理和廢水氣體污染控制處理新工藝，提出了一套比較經(jīng)濟(jì)合理的系統(tǒng)解決措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染問題的科學(xué)處理[1]。

1 焦化廠廢氣源及其處理設(shè)施工作情況初步分析

當(dāng)前，煉焦行業(yè)生產(chǎn)及操作工藝相對(duì)比較成熟，在焦化生產(chǎn)過程中各污染因素相對(duì)固定，只有控制污染源，才能徹底解決焦化廠大氣污染排放達(dá)標(biāo)的問題。

1.1 煉焦用煤的儲(chǔ)運(yùn)制備過程中污染源產(chǎn)生的問題及控制措施

（1）備煤系統(tǒng)的主要污染物為煤塵，其排塵點(diǎn)主要有卸煤系統(tǒng)、受煤設(shè)施、貯煤場(chǎng)、預(yù)粉碎機(jī)室、配煤室、粉碎機(jī)室、煤制樣室及膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)等。煤塵主要是在運(yùn)輸、裝卸、粉碎等操作過程中向大氣逸散而形成污染。

（2）煉焦用煤的儲(chǔ)運(yùn)制備過程中采取控制污染源的措施。為防止煤堆自燃和治理揚(yáng)塵，原料煤宜采用火車卸車機(jī)取煤，通過密閉皮帶通廊運(yùn)輸至煤棚。煤場(chǎng)需全封閉并在煤場(chǎng)設(shè)置噴霧抑塵設(shè)施。煤預(yù)粉碎機(jī)室、粉碎機(jī)室、煤轉(zhuǎn)運(yùn)站及運(yùn)煤通廊等建構(gòu)筑物均為封閉式設(shè)計(jì)，避免煤塵外逸造成污染。為消除煤在預(yù)粉碎及粉碎過程中產(chǎn)生的大量煤粉塵，對(duì)預(yù)粉碎機(jī)室及粉碎機(jī)室和皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)各揚(yáng)塵點(diǎn)設(shè)置吸塵罩外加水霧噴頭噴灑控制粉塵外逸，同時(shí)在兩個(gè)粉碎機(jī)室各設(shè)機(jī)械除塵設(shè)施消除備煤儲(chǔ)運(yùn)制備過程中污染源產(chǎn)生的問題[2]。

1.2 焦炭在生產(chǎn)過程中污染源產(chǎn)生的問題

1.2.1 焦?fàn)t生產(chǎn)工藝

由備煤送來的配合煤由煤塔頂層的犁式卸料器送入煤塔，通過搖動(dòng)給料器將煤裝入搗固裝煤車的煤箱內(nèi)，利用搗固機(jī)將煤搗成煤餅。搗固裝煤車按作業(yè)計(jì)劃從機(jī)側(cè)爐門將煤餅送入炭化室內(nèi)。煤餅在炭化室內(nèi)經(jīng)過一個(gè)結(jié)焦周期的高溫干餾煉制成焦炭，同時(shí)產(chǎn)生荒煤氣。炭化室內(nèi)的焦炭成熟后，用推焦機(jī)推出，經(jīng)攔焦機(jī)導(dǎo)入焦罐車中，由電機(jī)車牽引的焦罐臺(tái)車將焦罐運(yùn)至干熄焦本體提升井架底部。提升機(jī)將焦罐提升并送至干熄槽頂，通過干熄槽頂部的裝入裝置將焦炭裝入干熄槽內(nèi)。煤在炭化室干餾過程中產(chǎn)生的荒煤氣匯集到炭化室頂部空間，經(jīng)過上升管和橋管進(jìn)入集氣管。約800℃的荒煤氣在橋管內(nèi)經(jīng)氨水噴灑冷卻至85℃左右，荒煤氣中的焦油等同時(shí)被冷凝下來。煤氣和冷凝下來的焦油同氨水一起經(jīng)吸煤氣管道送入煤氣凈化車間。

1.2.2 焦?fàn)t生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要污染物

污染物主要為顆粒物、苯可溶物、苯并（a）芘、H2S、NH3等，主要是從焦?fàn)t裝煤導(dǎo)煙孔、爐門及上升管等處泄漏的煙塵，為連續(xù)性無組織排放；另外還有在裝煤推焦時(shí)從爐體中逸散出的煙塵，為陣發(fā)性無組織排放。

1.2.3 焦?fàn)t生產(chǎn)過程中采取控制污染源的措施

裝煤時(shí)采用高壓氨水噴射、順序裝煤及小爐門密封的綜合控制措施，可減少外逸煙塵，通過雙U 型管（N+2 和 N-1）導(dǎo)煙車，將導(dǎo)煙孔產(chǎn)生的煙塵導(dǎo)入相鄰的左右孔炭化室，然后導(dǎo)入荒煤氣集氣管。機(jī)側(cè)爐門上方設(shè)置垂直方型吸煙管，將裝煤過程產(chǎn)生的煙氣收集，然后通過集塵干管將收集的煙塵送到裝煤推焦地面站進(jìn)行凈化處理。裝煤除塵地面站采用脈沖袋式除塵器，裝煤煙氣經(jīng)除塵處理達(dá)標(biāo)后排放。焦?fàn)t推焦時(shí)排放的焦塵經(jīng)集塵罩捕集，捕集后的焦塵經(jīng)焦?fàn)t推焦除塵地面站除塵后排放，除塵地面站同樣采用脈沖袋式除塵器，推焦煙氣經(jīng)除塵處理達(dá)標(biāo)后排放。焦?fàn)t采用凈化后的焦?fàn)t煤氣加熱后產(chǎn)生的廢氣中污染物主要為含SO2、NO2、CO及煙塵的廢氣，經(jīng)脫硫脫硝系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后由脫硫脫硝煙囪排放[3]。

將無組織排放氣體經(jīng)過環(huán)保設(shè)施進(jìn)行收集處理達(dá)標(biāo)后轉(zhuǎn)變?yōu)橛薪M織排放，在排放的煙囪或塔器上安裝連續(xù)性的在線監(jiān)控系統(tǒng)，檢測(cè)收集處理設(shè)施的處理能力，確保有組織排放連續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

1.2.4 熄焦在生產(chǎn)過程中污染源產(chǎn)生的問題

熄焦分為濕熄焦和干法熄焦兩種，在濕熄焦過程中產(chǎn)生大量的有害蒸汽且用水量較大（每濕熄一噸焦炭需消耗0.5噸的清水），因其能耗較大、濕熄焦產(chǎn)生的廢水量也大，所以濕熄焦已逐步被現(xiàn)代焦化行業(yè)所淘汰，干法熄焦成為現(xiàn)代焦化企業(yè)的主要流程。

（1）干法熄焦工藝：裝滿紅焦的焦罐臺(tái)車由電機(jī)車牽引至焦罐提升井架下，由焦罐提升機(jī)將焦罐提升并送到干熄爐頂，通過干熄槽頂部的裝入裝置將焦炭裝入干熄槽。在干熄槽中焦炭與惰性氣體進(jìn)行熱交換，紅焦冷卻至200℃以下，經(jīng)排焦裝置卸至膠帶機(jī)上，送到焦?fàn)t的篩焦系統(tǒng)。

（2）干法熄焦大氣污染以粉塵為主，粉塵主要來源于紅焦運(yùn)輸途中、干熄槽頂裝入裝置處（裝焦時(shí)）、干熄槽排焦裝置（連續(xù)排焦）、皮帶輸送機(jī)落料點(diǎn)及轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)、放散管出口（氣體放散時(shí)）、循環(huán)氣體管道卸壓點(diǎn)（事故狀態(tài)卸壓時(shí)）、除塵灰裝運(yùn)點(diǎn)（裝車時(shí)）、焦炭裝運(yùn)點(diǎn)（裝車時(shí)）等。

（3）干法熄焦在運(yùn)行過程中采取控制污染源的措施：干法熄焦排出裝置均要采用密封閥式連續(xù)排出裝置，保證其氣密性好，能夠封住排焦時(shí)產(chǎn)生的煙塵；同時(shí)向排出裝置的兩端密封腔內(nèi)充入空氣（或氮?dú)猓?，避免循環(huán)氣體向外竄漏。此外，排焦溜槽及帶式輸送機(jī)的落料點(diǎn)等處均要設(shè)置抽塵管，將排焦時(shí)產(chǎn)生的煙塵吸入抽塵管而不外逸污染操作環(huán)境。干熄焦系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置地面除塵站將爐內(nèi)的煙塵收集除塵器處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)行排放[4]。

（4）篩焦樓、運(yùn)焦轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的污染源主要為膠帶機(jī)機(jī)頭卸料、圓振篩、膠帶機(jī)受料點(diǎn)等部位產(chǎn)生產(chǎn)焦炭粉塵。

（5）篩焦樓、運(yùn)焦轉(zhuǎn)運(yùn)過程中采取的控制污染源措施：首先改變焦炭下落點(diǎn)位的方式，將傳統(tǒng)的落料方式改為柔性落實(shí)方式減少在落料過程中焦炭的相互撞擊和焦炭對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的撞擊，從根本上減少粉塵的產(chǎn)生，其次是對(duì)落料點(diǎn)進(jìn)行密封加除塵管道，對(duì)產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行除塵處理，在篩焦樓處建設(shè)一座地面除塵站將各落實(shí)點(diǎn)位收集的粉塵經(jīng)除塵處理達(dá)標(biāo)后排放。

1.3 煤氣凈化在生產(chǎn)過程中污染源產(chǎn)生的問題

（1）煤氣凈化工藝由冷凝鼓風(fēng)工序、脫硫工序、硫銨工序、粗苯工序、提鹽工序（含蒸氨）及油庫工序組成。煤氣凈化選擇正壓流程，在煤氣凈化車間由焦?fàn)t來的荒煤氣采用二段間接初步冷卻工藝，并通過設(shè)置在煤氣鼓風(fēng)機(jī)前的蜂窩式電捕焦油器進(jìn)一步脫除煤氣中的焦油霧；煤氣鼓風(fēng)機(jī)后采用脫硫工藝；煤氣脫氨采用噴淋式飽和器法硫銨工藝；煤氣脫苯采用焦油洗油洗苯工藝，富油脫苯采用管式爐加熱及帶萘油側(cè)線的單塔生產(chǎn)粗苯工藝。

（2）煤氣凈化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要污染物有：NH3、H2S、HCN、CO2、H2O、苯、焦油氣、苯并（a）芘、萘、非甲烷烴、揮發(fā)酚等，這些氣體成分復(fù)雜且有毒有害，統(tǒng)稱為VOCs氣體，在煤氣凈化生產(chǎn)等放散氣；煤氣凈化工藝管道、設(shè)備、閥門、法蘭、水封等部位存在日常跑冒滴漏泄等。

（3）煤氣凈化生產(chǎn)過程采取控制污染源的措施：一是統(tǒng)計(jì)冷鼓工序、脫硫工序、硫氨工序、粗苯工序以及油庫區(qū)的廢氣排放點(diǎn)位，然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)各點(diǎn)位進(jìn)行密封，經(jīng)過一根管道進(jìn)行匯總，通過風(fēng)機(jī)抽送到廢氣治理系統(tǒng)，廢氣處理系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)成熟，運(yùn)行穩(wěn)妥可靠，滿足達(dá)標(biāo)要求，經(jīng)過處理后達(dá)標(biāo)排放。

2 焦化廠中的有害廢水排放情況及其經(jīng)過處理等情況初步分析

2.1 焦化廠的廢水排放情況

焦化廠三個(gè)主要的工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生三個(gè)廢水源。

（1）在高溫焦化煤渣的連續(xù)高溫化裂解化過程中，以及在高爐煤氣渣連續(xù)高溫氣化冷卻與脫水反應(yīng)過程中，通常會(huì)產(chǎn)生大量的氨水廢液。焦化廠排放的各種有機(jī)廢水組分結(jié)構(gòu)也相當(dāng)復(fù)雜，主要包括大量有機(jī)氨、氰、酚、萘等、蒽、喹啉、吡啶等，以及大量有毒的黏稠多環(huán)芳烴族化合物，因此對(duì)于它們進(jìn)行處理比較困難[5]。

（2）在煤氣系統(tǒng)中的廢氣循環(huán)或凈化煙氣處理等過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，煤氣終冷器系統(tǒng)設(shè)計(jì)和煤氣粗苯分離槽設(shè)計(jì)也常常有直接廢水污染物大量排放其中，包括有酚、氰類和各種其他有機(jī)物的游離組分。

（3）在煤焦油苯氣和工業(yè)聚精苯胺等原材料的加工及生產(chǎn)制造等一系列過程工藝活動(dòng)中，以及其他相關(guān)工業(yè)環(huán)節(jié)的一些小至部分工藝活動(dòng)生產(chǎn)用水中，也會(huì)相對(duì)經(jīng)常產(chǎn)生高濃度有毒污染廢水排放，其中包括酚醛衍生物和三異氰化合物等多種有毒污染物，這些濃度有毒污染廢水的污染源的凈來水量通常不大，而且這些水中各種有害污染物的總含量通常相對(duì)較低。

2.2 焦化廠廢水及處理的措施

2.2.1 將普通的生化反應(yīng)工藝替換為改進(jìn)型生物反應(yīng)器脫有機(jī)氮的處理工藝

20世紀(jì)80年代中期，我國相當(dāng)一部分企業(yè)已實(shí)現(xiàn)了對(duì)焦化廢水進(jìn)行復(fù)合生化綜合循環(huán)處理。我國將國外許多采用的較普通的生化復(fù)合反應(yīng)處理設(shè)備工藝技術(shù)全部替換后升級(jí)轉(zhuǎn)化為生物脫氮反應(yīng)綜合生物處理新工藝，發(fā)揮了其最大可使用價(jià)值。與國內(nèi)傳統(tǒng)或普通的生化污水生化處理等技術(shù)相比，A/0生物脫氮水處理的新技術(shù)及應(yīng)用效果對(duì)水溫、鹽度、壓力波動(dòng)變化等環(huán)境會(huì)更加敏感，因此其水質(zhì)、溫度的調(diào)節(jié)及池量要求比傳統(tǒng)要大[6]。

目前，較為先進(jìn)成熟穩(wěn)定的用于焦化工業(yè)廢水的脫氨氮過程中的生物處理技術(shù)工藝體系有A/0、A2/0和SBR。相對(duì)傳統(tǒng)普通水生化反應(yīng)處理技術(shù)工藝，此技術(shù)工藝除了能快速有效地除去廢水污泥中殘余的高濃度氨氮污染物，而且能有效降低污泥CODCr等污染指標(biāo)氮的平均含量。

2.2.2 廢水可實(shí)行污水分流化處理，新建催化和濕式生物氧化廢水處理的工藝

在污水處理的生產(chǎn)工藝中還常常要求采用蒸氨和凈化處理設(shè)施等手段來實(shí)現(xiàn)再加工回收利用，同時(shí)還要盡可能降低CODCr污染物的排放濃度。從循環(huán)化經(jīng)濟(jì)技術(shù)理論角度出發(fā)，回收處理出來的廢氨水產(chǎn)品其實(shí)本身并沒有辦法起到一個(gè)很大程度的資源回收利用方面的使用價(jià)值，同時(shí)對(duì)整個(gè)焦化廠企業(yè)系統(tǒng)而言，催化式和濕式的氨的氧化處理的新工藝體系的設(shè)計(jì)開發(fā)及建設(shè)，有著相對(duì)更好的工藝設(shè)備與施工技術(shù)成本優(yōu)勢(shì)，可以說在很短期內(nèi)會(huì)很好地取代現(xiàn)有汽蒸氨法等的氧化還原處理工藝設(shè)施[7]。

3 建立健全的環(huán)保體系、長(zhǎng)效機(jī)制，助推建設(shè)綠色工廠

應(yīng)建立完善的環(huán)保責(zé)任體系，包括環(huán)保責(zé)任制、環(huán)保作業(yè)規(guī)程、環(huán)保檢查制度、環(huán)保檢測(cè)制度、環(huán)保設(shè)備的包保點(diǎn)檢維護(hù)制度等，完善環(huán)保體系后，按照制度要求開展日常管理工作，除建立和運(yùn)行這些管理制度以外還需建立監(jiān)測(cè)平臺(tái)，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、處理問題，推進(jìn)環(huán)保管理制度落實(shí)和環(huán)境質(zhì)量的提升。

4 結(jié)語

進(jìn)一步結(jié)合國內(nèi)實(shí)際，進(jìn)行積極有力的支持改進(jìn)和提高現(xiàn)有焦化企業(yè)安全生產(chǎn)及技術(shù)裝備工藝，強(qiáng)化科研投入與政策支持力度，進(jìn)一步全面系統(tǒng)地做好焦化廠環(huán)境污染事故風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)分析和預(yù)警防治機(jī)制等工作。