綠色清潔生產在焦化行業中的技術探究

于曉榮

(山東工業職業學院，淄博 256414)

0 引 言

十九大報告中指出，建設生態文明、推進綠色發展是中華民族永續發展的千年大計，保護生態環境關系發展的長遠利益。習近平總書記也指出：“我們既要綠水青山，也要金山銀山。而且綠水青山就是金山銀山”的理念。現階段焦化行業的發展逐漸成熟，按照綠色發展理念，長遠持續發展，實現源頭和過程控制，推進技術創新，走向綠色生產，實現綠色清潔生產勢在必行。

1 焦化行業中推行綠色清潔生產的意義

1.1 綠色清潔生產的意義

《焦化行業“十四五”發展規劃綱要》指出，“十四五”時期，焦化行業在轉化發展方式、深化綠色發展、提升創新能力、開展清潔生產等方面仍然任重道遠。綠色清潔生產是一種新的創造性思想，是環保和綠色生產的基礎，實現源頭治理，突出重點，配合必要的末端治理來實現綠色制造。以預防為主的環境戰略持續運用于生產過程、產品和服務中，以增加生態效率和減少人類及環境的風險。清潔生產的目的主要是采用最大限度的利用原材料和能源資源，盡可能使用清潔的原料，節省能源，降低消耗，利用創新技術、設備、工藝，最大限度地轉化為產品，消除污染、保護環境。其中焦化行業中，實行清潔生產的方面有：(1)通過技術改造和優化工藝，提升焦化產業綠色發展。(2)提高資源綜合回收利用率。(3)推動焦化行業產業升級和結構調整[4]。

1.2 焦化行業的污染來源分析

焦化生產工序，是以煤炭為原料，按一定配煤比配合后，在焦爐炭化室內進行高溫干餾，得到焦炭、焦爐煤氣和化學副產品的過程。主要配套備煤、煉焦、煤氣凈化、副產品加工、煤氣綜合利用和三廢處理作業系統。從焦化行業生產作業中分析，主要有粉塵、荒煤氣、固體廢棄物和焦化廢水等方面的污染問題，仍存在較大的污染治理難度。

焦化生產工序流程圖

(1)廢氣污染問題

荒煤氣導出過程，主要含有污染物有焦塵、硫化氫、二硫化碳、氰化氫、氧化氮及多環芳烴等物質，有毒，易泄漏；推焦、運焦、熄篩焦以及煤氣凈化等工序中都會產生成分復雜的煙氣、廢氣及揮發性有害氣體，這些都會破壞工作環境和影響操作人員健康安全[3]。

(2)廢水污染問題

廢水來源主要有原料煤在高溫干餾條件下，物理結合水、化合水會被解析出來，形成廢水；濕法熄焦產生的熄焦工業廢水；煤氣凈化回收工藝中冷凝、脫硫、蒸氨、終冷、洗脫苯等工段的冷凝冷卻用水和廢液，還有清掃、排液廢水等等[2]，焦化企業廢水成分比較復雜，主要含有酚類、氰化物、硫化氫、氮化物等組分，有毒有害，污染重，廢水處理難度較大，否則會對區域內水質安全造成危害。

(3)固廢污染問題

從工藝流程順序進行分析，備煤工序，運輸、儲存、倒運、粉碎、配合、裝煤等過程中，或多或少地產生一定的粉塵飄散到空氣中，對周圍環境、設備設施造成安全威脅；在煉焦、推焦、出焦和篩焦作業環節過程中也會有煙塵現象，煤氣凈化副產品回收過程中產生的焦油渣、再生殘渣及污泥，對環境會產生嚴重污染。

(4)噪聲污染問題

原料煤的破碎、焦炭的篩分工序產生較大的噪聲，若用搗固煉焦裝煤也必然產生噪聲，在煤氣凈化過程中需要使用到鼓風機、通風機輸送煤氣，后期處理時又會用到冷卻設備，可以說在焦化生產的每個工序都會產生一定的噪音，必然會對周圍環境和操作人員產生危害。

表1 焦化行業污染類型及職業危害因素

總之，焦化過程中的廢氣、廢水、廢渣以及噪音等污染問題，必然要提高警惕，遵循綠色、環保理念，選擇經濟科學的生產工藝，進行綠色清潔化生產刻不容緩。

2 綠色焦化技術研究

隨著創新技術發展，焦化行業生產相關技術已經可以實現焦化企業“全面化”的綠色清潔生產，具體內容如下：

2.1 搗固煉焦技術

搗固煉焦是將配合煤使用搗固機搗實成煤餅，提高煤料堆密度，再由裝煤推焦車從焦爐的機側將其推入炭化室內的煉焦方式。研究表明：搗固側裝焦爐和頂裝焦爐相比，優勢明顯。

(1)煤料范圍方面。 擴大弱黏結煤的使用，節省優質的煉焦煤源，降低生產成本，提高經濟效益。(2)焦炭產量方面。單爐的生產能力相比更高。(3)焦炭質量方面。明顯改善了焦炭的耐磨強度和反應后強度，反應性小，質量提升。(4)清潔環保方面。減少出焦次數、減少機械磨損、降低勞動強度、改善操作環境。我國現階段的焦化行業發展中，搗固煉焦已經成為主要的發展趨勢。

2.2 煤調濕技術

煤調濕(CMC)是裝爐煤水分控制技術的簡稱。入爐前除去部分水分，控制裝爐煤水分穩定(約6%)的煉焦用煤的預處理技術，是焦化行業綠色清潔生產技術改進手段之一。

具有一定的技術效果：(1)增加裝爐煤堆積密度，擴大弱黏結性煤的比例配入。(2)降低入爐煤水分，降低煉焦總能耗，穩定焦爐操作，提高焦炭質量和焦爐生產能力。(3)減少煉焦廢水排放，減少污水處理成本，達到節能、環保、降耗、提高生產經濟效益。美國、日本[10]等國在煤調濕工藝技術方面進行快速發展，我國在引進吸收國外先進技術的基礎上, 自主開發建成投產的一批CMC技術設置，從焦化行業清潔生產角度講，其中流化床煤調濕技術是節能環保和資源循環再利用一種的有效措施。

2.3 干熄焦技術

焦炭熄焦是指將紅熾狀態的焦炭降溫冷卻的操作過程。主要有濕法熄焦和干法熄焦兩種方式。傳統的濕法熄焦技術是用水噴灑熄滅紅火、直接接觸降溫的一種方法。濕法熄焦存在污染嚴重、能源浪費、焦炭質量下降等問題。干法熄焦技術而是相對于濕法熄焦的一種綠色焦化生產技術，用較低溫度的循環惰性氣體作為熱載體，與高溫熾熱的紅焦進行直接接觸交換熱量，使紅焦冷卻至200 ℃以下，用廢熱鍋爐回收熱量，進行蒸汽發電后續再利用，是目前重點發展的綠色清潔生產技術之一。

(1)干熄焦投資運行成本偏高，但是干法熄焦回收焦炭顯熱，能夠利用顯熱產生蒸汽發電，有效提升了能源再利用，對其獲得有一定的經濟效益。大部分焦化企業已經配置干熄焦裝置，從而對焦炭進行最大化的利用。

(2)干熄焦技術避免了濕熄焦的急劇冷卻對焦炭結構的影響，比如機械強度、耐磨性、真密度、熱穩定性、水分等指標均有大大改善，更有利于滿足冶金用焦炭的質量要求。

(3)從環境保護效益方面看，干熄焦技術可以在完全密封的循環系統中操作，大大減少酚、硫化物、氰化物及粉塵外溢而對大氣的污染，干熄焦生產設備環境效益明顯，而且起到節能降耗的作用[6]。因此干熄焦技術是國內煉焦行業重點推廣應用的節能減排、清潔生產和綜合利用的新技術。

2.4 煤氣脫硫技術

隨著環保標準要求的日益嚴格，焦爐煙道氣脫硫脫硝、脫硫廢液綜合利用就顯得尤為重要。原有的焦爐煙氣排放達不到標準要求，進而對焦爐煙氣脫硫脫硝技術的改進隨之而來。可以通過設計焦爐煙氣的脫硫脫硝方案，并對工藝進行模擬優化，解決對應環保問題，不斷提升企業節能環保水平。另一方面，煤氣脫硫技術改進可以采用焦化脫硫液處理和副鹽資源化利用技術，經過處理后的堿液氨水能夠回收再利用，也能繼續在脫硫系統中應用。而處理后可提取得到脫硫液的副鹽產品硫氰酸銨和混合銨鹽，避免了脫硫管道堵塞結垢和環境污染，實現廢液資源化利用，創造了巨大的經濟效益[7]。

2.5 煙塵處理技術

焦化生產過程中，煉焦爐就是產生污染物最多的一個工序，產生的大量廢氣通過焦爐爐體的縫隙漏入到大氣中，首先可以考慮改進焦爐爐體的嚴密性問題，減少焦爐的漏氣現象，從根本上解決問題。結焦過程，爐門可以通過技術改進，減少煤氣的外漏，防止爐門處冒煙冒火情況[8]。裝煤、煉焦和熄焦過程產生的粉塵、廢氣可以通過排入地面除塵站進行處理，顆粒物灰塵以旋風除塵、袋式除塵、電除塵等方法進行處理。煤氣凈化流程，可以分階段冷卻、除塵來代替傳統的直接用氨水噴淋荒煤氣的方法，來完成煙塵、粉塵污染的控制。

2.6 焦化廢水處理新技術

依據清潔生產的理念，從焦化廢水的來源和組分方面進行分析，從原料、工藝、污染治理等方面實現廢水減排處理措施，主要包括有物理化學法、化學法以及生物化學法。還有一些新的處理工藝技術，比如：電化學氧化技術、光催化氧化法、超臨界氧化技術、微波氧化技術、催化濕式氧化技術和臭氧氧化法等，將這些新技術與傳統處理技術進行聯合應用，能更有效地處理焦化廢水，把有毒有害的物質轉化成無害物質，會取得顯著效果[9]。焦化廢水還應做到預防和治理緊密結合，實現水資源循環再利用，從而達到焦化行業清潔生產的目的。

3 結束語

積極推行綠色清潔生產，合理運用新技術、新設備，既可以提高企業的技術和管理水平，又可以給企業帶來了巨大的經濟、社會和環境效益，甚至推動整個行業的發展。隨著科技進步和社會發展，原料、設備、過程控制、工藝技術、產品類型、廢棄物循環使用和治理等方面，將會不斷的出現可用于焦化生產行業的創新措施，清潔生產、綠色轉型升級的目標必然能實現[10]。