焦化行業(yè)環(huán)境保護(hù)問題的研究分析

鞏月偉

（山西晉環(huán)科源環(huán)境資源科技有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

現(xiàn)階段我國焦化行業(yè)產(chǎn)能逐年提升，截至2021年達(dá)6.8 億t，是全球產(chǎn)能的70%以上，居世界首位。但焦化行業(yè)屬于比較典型的重污染行業(yè)，對周邊環(huán)境會產(chǎn)生較大的破壞和威脅。為此，相關(guān)焦化企業(yè)應(yīng)當(dāng)注重采用先進(jìn)的治理技術(shù)，針對存在的污染進(jìn)行有效防治，控制大氣、水以及固體廢棄物污染現(xiàn)象，促進(jìn)企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展。

1 工程案例

以山西太原某長流程鋼鐵企業(yè)的焦化廠為例，該企業(yè)現(xiàn)有3 座復(fù)熱式焦?fàn)t及其配套的兩套生產(chǎn)裝置，年焦炭產(chǎn)量可達(dá)330 萬t，焦?fàn)t煤氣年產(chǎn)量15.76×108Nm3，年焦油產(chǎn)量可達(dá)13.49 萬t、年粗苯產(chǎn)量3.66萬t、硫銨產(chǎn)量4.27 萬t、硫酸產(chǎn)量2.78 萬t。主要是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)冶金焦供煉鐵高爐使用，輸出高熱值的焦?fàn)t煙氣供公司后部軋鋼系統(tǒng)，并回收化工產(chǎn)品。近年來，隨著當(dāng)?shù)毓I(yè)轉(zhuǎn)型進(jìn)程逐漸加快，并且在生態(tài)文明建設(shè)中日益重視焦化生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染治理，該公司采取有效的污染防治和環(huán)境保護(hù)技術(shù)，有效推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

2 焦化行業(yè)環(huán)境污染問題

2.1 大氣污染

結(jié)合該焦化企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐，主要產(chǎn)生污染的設(shè)備是焦?fàn)t，由于大多數(shù)焦?fàn)t采用煤氣加熱的方式，運(yùn)行期間會產(chǎn)生大量的污染物。比如在本企業(yè)中，大氣污染表現(xiàn)在煉焦車間煙氣污染，通常情況下，洗精煤從備煤工段輸送出來后，經(jīng)過輸煤棧橋被送到煤塔中，再通過給料器裝入到裝煤推焦機(jī)的煤箱中，然后再由推焦機(jī)從機(jī)側(cè)輸送到炭化室中，經(jīng)過干餾可形成焦炭或荒煤氣。這一過程，因?yàn)檠b煤而產(chǎn)生的煙塵被爐頂?shù)某龎m車吸出，經(jīng)過燃耗及洗滌后可排放出廢氣。同時(shí)炭化室中的焦炭在高溫作用下，可被推焦機(jī)推出，進(jìn)入到熄焦車后，由電機(jī)車?yán)礁上ń寡b置進(jìn)行干法熄焦，最后再運(yùn)輸?shù)胶Y焦段[1]。結(jié)合該車間工藝情況，存在的大氣污染包括裝煤時(shí)產(chǎn)生的煙氣、密封不嚴(yán)導(dǎo)致焦?fàn)t爐體廢氣泄漏、熄焦煙氣以及推焦過程中的周期性排放廢氣等。最近幾年，該企業(yè)焦化煙氣的溫度變化區(qū)間大、煙氣中帶有冒火星的焦炭顆粒、煙氣含塵量大、顆粒物含量高、帶有大顆粒物質(zhì)，且含有焦油和重金屬顆粒、酸性物質(zhì)等，針對這一特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，需要采取科學(xué)有效的治理技術(shù)。

2.2 水污染

在該焦化企業(yè)中，水污染是最為嚴(yán)重的污染類型，主要產(chǎn)生在冷鼓、蒸氨、脫苯等工段。根據(jù)焦化工藝特點(diǎn)，焦化廢水中含有高濃度的苯環(huán)有機(jī)物，成分相對復(fù)雜，處理難度大。以往很多焦化企業(yè)為降低生產(chǎn)成本，采用廢水熄焦或外排等方式，對周邊環(huán)境造成較大的污染影響。企業(yè)針對這一問題通過引進(jìn)生物法進(jìn)行處理，雖然在很大程度上可有效降低酚、氰等污染物含量，但對于COD、氮氧化物等難以保障符合排放標(biāo)準(zhǔn)，仍需進(jìn)一步革新治理技術(shù)。

2.3 工業(yè)固體廢棄物

焦化企業(yè)產(chǎn)生的固體廢棄物形式主要為焦塵、煤塵、焦油渣、再生渣等，在生產(chǎn)過程中會逸散到環(huán)境中，尤其是當(dāng)前階段，多數(shù)焦化企業(yè)普遍將煤塵與焦塵直接混裝到煤、焦油渣和再生渣中，通過蒸餾或者直接混入粉碎機(jī)煤料的方式進(jìn)行處理，該方式對皮帶腐蝕性較強(qiáng)，而且會造成裝煤車螺旋負(fù)荷加大，在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)大量揚(yáng)塵等情況[2]。另外，在該企業(yè)的備煤車間、篩焦車間等，當(dāng)配煤室、粉碎機(jī)、煤坑、煤焦制樣室等設(shè)施運(yùn)作時(shí)，可利用輸送機(jī)將原料洗精煤運(yùn)送到備煤車間，經(jīng)過對煤的選配后，由破碎機(jī)粉碎形成直徑3 mm 的微粒，再由帶式輸送機(jī)運(yùn)送到塔頂，便于進(jìn)入焦?fàn)t內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)，這一期間存在煤粉和煤塵等固體污染物，對周邊環(huán)境造成極大的影響。

3 焦化行業(yè)環(huán)境保護(hù)措施

3.1 應(yīng)用綠色先進(jìn)的煙氣處理技術(shù)

該企業(yè)為貫徹落實(shí)綠色發(fā)展理念，逐漸重視對煙氣處理技術(shù)的應(yīng)用，以提高環(huán)境保護(hù)力度。例如近年來引進(jìn)塵硝硫NMHC 協(xié)同一體化處理技術(shù)，如圖1所示。該項(xiàng)技術(shù)設(shè)備主要運(yùn)用系統(tǒng)性設(shè)計(jì)理念，充分結(jié)合材料技術(shù)與工藝設(shè)計(jì)，構(gòu)成先進(jìn)的焦化煙氣治理技術(shù)，符合焦?fàn)t煙氣的特點(diǎn)以及環(huán)保超低排放要求。該設(shè)備的核心單元為一體化反應(yīng)器的陶瓷纖維催化復(fù)合濾管，通過浸入高活性催化劑功能離子，有利于將焦化煙氣中的多種污染物一次性去除，而且在運(yùn)行期間，具有工藝流程較短、投資成本較低、治理效率高的優(yōu)勢。另外，該企業(yè)注重降低焦?fàn)t煙囪廢氣，主要措施包括源頭減量、過程控制以及末端治理等。其中源頭減量是對加熱煤氣采用低硫、低氮燃?xì)?，在加熱時(shí)采用廢氣循環(huán)與多段加熱相結(jié)合的低氮燃燒技術(shù)。同時(shí)對多段加熱采用立火道分段供應(yīng)空氣，便于形成多點(diǎn)燃燒，確保焦?fàn)t均勻加熱，使焦?fàn)t的燃燒強(qiáng)度降低，有利于減少廢氣產(chǎn)生[3]。而過程控制措施，即強(qiáng)調(diào)對焦?fàn)t生產(chǎn)操作實(shí)施科學(xué)管理、降低空氣過剩系數(shù)、強(qiáng)化對爐溫的管理、防范系統(tǒng)性溫度偏高或者存在高溫火道等。在末端治理手段中，通常是利用干法脫硫、除塵與SCR 脫銷等組合工藝、活性炭活性焦法脫硫脫銷工藝等，并結(jié)合高效布袋除塵方式，有效過濾煙氣中的污染物。經(jīng)實(shí)施治理后，該焦化企業(yè)煙氣排放符合ρ（SO2）＜15 mg/m3，ρ（NOx）＜50 mg/m3，顆粒物質(zhì)量濃度＜5 mg/m3、焦?fàn)t煙囪非甲烷總烴排放質(zhì)量濃度不能高于60 mg/m3和脫硝氨逃逸＜8 mg/m3等標(biāo)準(zhǔn)，有效減少碳排放，推進(jìn)碳中和戰(zhàn)略實(shí)施。

圖1 塵硝硫NMHC 協(xié)同一體化處理技術(shù)

3.2 合理引進(jìn)焦化廢水處理工藝

根據(jù)本次焦化企業(yè)存在的水污染現(xiàn)狀，在治理過程中可采用A/O、A-A/O、短程消化、反硝化等生物處理工藝，通過合理設(shè)置工藝參數(shù)、控制工藝條件，有助于實(shí)現(xiàn)較好的脫氮效果。例如，該企業(yè)針對水污染狀況側(cè)重采用A2O 法處理含氨廢水。將廢水經(jīng)過除油池、調(diào)節(jié)池以及氣浮除油裝置等處理，去除污油后可進(jìn)入到厭氧池、缺氧池和好氧池，有利于酸化、水解廢水中含有的有機(jī)物，促使廢水的可生化性得到提高[4]。然后再利用微生物降解作用，去除酚、氰及其他有害物質(zhì)。經(jīng)過生物酶處理后，進(jìn)入到二沉池中實(shí)現(xiàn)泥水分離，進(jìn)入混合反應(yīng)池、混凝沉淀池等，采用活性炭吸附方法對污水實(shí)施處理，可保障出水指標(biāo)符合排放要求，如表1 所示。此外，綜合考慮該焦化廠的實(shí)際生產(chǎn)特點(diǎn)，還可在化產(chǎn)車間增加蒸氨塔和氨分解裝置，有效降低生化處理入水中的氨含量，保障出水水質(zhì)符合熄焦用水標(biāo)準(zhǔn)，形成閉路循環(huán)體系，減少外排對環(huán)境的污染影響，提高資源利用效率。

表1 我國焦化污水進(jìn)出水水質(zhì)

3.3 科學(xué)運(yùn)用固體廢棄物回收利用技術(shù)

為有效處理固體廢棄物，該焦化廠側(cè)重回收利用技術(shù)，例如將除塵灰、焦油渣、再生渣、生化污泥等，按照相應(yīng)比例與煤混裝，經(jīng)過成型壓球機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，使其成為半球狀型煤，再裝入煤堆中，有利于減少粉塵的環(huán)境污染。同時(shí)該治理技術(shù)可增加裝入煤堆的密度，使焦炭質(zhì)量大幅提升，進(jìn)一步降低成本，因此應(yīng)用除塵灰與煤粉制型煤工藝具有顯著優(yōu)勢。該項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用是將焦?fàn)t除塵灰、除塵器除塵煤粉等，送入到儲罐中，按照相應(yīng)比例混合，輸送到螺旋攪拌機(jī)后，與化產(chǎn)工序的焦油渣、脫硫廢液等實(shí)施充分?jǐn)嚢?，再采用自壓方式將混合煤料送入到成型壓球機(jī)中，基于活動輥擠壓形成半球狀型煤，運(yùn)送到煤塔皮帶后，與粉碎的干燥煤料混合，可送入到焦?fàn)t中煉焦，減少固體煤粉和粉塵的產(chǎn)生量，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)效果。經(jīng)過處理后，該焦化廠項(xiàng)目每年減少排放危險(xiǎn)廢棄物約2 000 t，創(chuàng)造效益達(dá)800 萬元。

4 結(jié)語

在當(dāng)前我國焦化行業(yè)產(chǎn)能不斷提升的背景下，應(yīng)重視環(huán)境保護(hù)問題，焦化生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行時(shí)可能產(chǎn)生較嚴(yán)重的大氣污染、水污染和固體廢棄物，導(dǎo)致周邊環(huán)境系統(tǒng)的平衡性遭到破壞，不僅影響動植物的生存發(fā)展，還會對人體、土壤、大氣等產(chǎn)生危害。為有效落實(shí)生態(tài)文明建設(shè)，推動焦化行業(yè)綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型，以太鋼焦化廠為例，需積極采取有效的污染治理和防范技術(shù)，例如通過塵硝硫NMHC 協(xié)同一體化處理技術(shù)、A2O 法處理含氨廢水、除塵灰與煤粉制型煤工藝等，保障焦化廠的各項(xiàng)污染指標(biāo)得到良好控制，切實(shí)提高環(huán)境保護(hù)力度，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。