淺談焦化廠的環境污染與防治措施

楊建強

首鋼長鋼公司焦化廠，山西長治，046031

0 引言

本文詳細論述了焦化企業的各類廢氣排放污染及其無害化處理技術，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過程中產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內的各項污染源治理設施運行的情況。提出基于現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，提出了一套比較經濟合理的系統解決措施，實現對污染問題的科學處理[1]。

1 焦化廠廢氣源及其處理設施工作情況初步分析

當前，煉焦行業生產及操作工藝相對比較成熟，在焦化生產過程中各污染因素相對固定，只有控制污染源，才能徹底解決焦化廠大氣污染排放達標的問題。

1.1 煉焦用煤的儲運制備過程中污染源產生的問題及控制措施

（1）備煤系統的主要污染物為煤塵，其排塵點主要有卸煤系統、受煤設施、貯煤場、預粉碎機室、配煤室、粉碎機室、煤制樣室及膠帶機運輸系統等。煤塵主要是在運輸、裝卸、粉碎等操作過程中向大氣逸散而形成污染。

（2）煉焦用煤的儲運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塵，原料煤宜采用火車卸車機取煤，通過密閉皮帶通廊運輸至煤棚。煤場需全封閉并在煤場設置噴霧抑塵設施。煤預粉碎機室、粉碎機室、煤轉運站及運煤通廊等建構筑物均為封閉式設計，避免煤塵外逸造成污染。為消除煤在預粉碎及粉碎過程中產生的大量煤粉塵，對預粉碎機室及粉碎機室和皮帶轉運點各揚塵點設置吸塵罩外加水霧噴頭噴灑控制粉塵外逸，同時在兩個粉碎機室各設機械除塵設施消除備煤儲運制備過程中污染源產生的問題[2]。

1.2 焦炭在生產過程中污染源產生的問題

1.2.1 焦爐生產工藝

由備煤送來的配合煤由煤塔頂層的犁式卸料器送入煤塔，通過搖動給料器將煤裝入搗固裝煤車的煤箱內，利用搗固機將煤搗成煤餅。搗固裝煤車按作業計劃從機側爐門將煤餅送入炭化室內。煤餅在炭化室內經過一個結焦周期的高溫干餾煉制成焦炭，同時產生荒煤氣。炭化室內的焦炭成熟后，用推焦機推出，經攔焦機導入焦罐車中，由電機車牽引的焦罐臺車將焦罐運至干熄焦本體提升井架底部。提升機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。煤在炭化室干餾過程中產生的荒煤氣匯集到炭化室頂部空間，經過上升管和橋管進入集氣管。約800℃的荒煤氣在橋管內經氨水噴灑冷卻至85℃左右，荒煤氣中的焦油等同時被冷凝下來。煤氣和冷凝下來的焦油同氨水一起經吸煤氣管道送入煤氣凈化車間。

1.2.2 焦爐生產過程中產生的主要污染物

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

1.2.3 焦爐生產過程中采取控制污染源的措施

裝煤時采用高壓氨水噴射、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）導煙車，將導煙孔產生的煙塵導入相鄰的左右孔炭化室，然后導入荒煤氣集氣管。機側爐門上方設置垂直方型吸煙管，將裝煤過程產生的煙氣收集，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，裝煤煙氣經除塵處理達標后排放。焦爐推焦時排放的焦塵經集塵罩捕集，捕集后的焦塵經焦爐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，推焦煙氣經除塵處理達標后排放。焦爐采用凈化后的焦爐煤氣加熱后產生的廢氣中污染物主要為含SO2、NO2、CO及煙塵的廢氣，經脫硫脫硝系統處理達標后由脫硫脫硝煙囪排放[3]。

將無組織排放氣體經過環保設施進行收集處理達標后轉變為有組織排放，在排放的煙囪或塔器上安裝連續性的在線監控系統，檢測收集處理設施的處理能力，確保有組織排放連續穩定達標排放。

1.2.4 熄焦在生產過程中污染源產生的問題

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、濕熄焦產生的廢水量也大，所以濕熄焦已逐步被現代焦化行業所淘汰，干法熄焦成為現代焦化企業的主要流程。

（1）干法熄焦工藝：裝滿紅焦的焦罐臺車由電機車牽引至焦罐提升井架下，由焦罐提升機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行熱交換，紅焦冷卻至200℃以下，經排焦裝置卸至膠帶機上，送到焦爐的篩焦系統。

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

（3）干法熄焦在運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排出裝置，保證其氣密性好，能夠封住排焦時產生的煙塵；同時向排出裝置的兩端密封腔內充入空氣（或氮氣），避免循環氣體向外竄漏。此外，排焦溜槽及帶式輸送機的落料點等處均要設置抽塵管，將排焦時產生的煙塵吸入抽塵管而不外逸污染操作環境。干熄焦系統應設置地面除塵站將爐內的煙塵收集除塵器處理達標后進行排放[4]。

（4）篩焦樓、運焦轉運過程中的污染源主要為膠帶機機頭卸料、圓振篩、膠帶機受料點等部位產生產焦炭粉塵。

（5）篩焦樓、運焦轉運過程中采取的控制污染源措施：首先改變焦炭下落點位的方式，將傳統的落料方式改為柔性落實方式減少在落料過程中焦炭的相互撞擊和焦炭對轉運設備的撞擊，從根本上減少粉塵的產生，其次是對落料點進行密封加除塵管道，對產生的粉塵進行除塵處理，在篩焦樓處建設一座地面除塵站將各落實點位收集的粉塵經除塵處理達標后排放。

1.3 煤氣凈化在生產過程中污染源產生的問題

（1）煤氣凈化工藝由冷凝鼓風工序、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爐來的荒煤氣采用二段間接初步冷卻工藝，并通過設置在煤氣鼓風機前的蜂窩式電捕焦油器進一步脫除煤氣中的焦油霧；煤氣鼓風機后采用脫硫工藝；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線的單塔生產粗苯工藝。

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

（3）煤氣凈化生產過程采取控制污染源的措施：一是統計冷鼓工序、脫硫工序、硫氨工序、粗苯工序以及油庫區的廢氣排放點位，然后根據現場實際對各點位進行密封，經過一根管道進行匯總，通過風機抽送到廢氣治理系統，廢氣處理系統技術先進成熟，運行穩妥可靠，滿足達標要求，經過處理后達標排放。

2 焦化廠中的有害廢水排放情況及其經過處理等情況初步分析

2.1 焦化廠的廢水排放情況

焦化廠三個主要的工業生產過程中產生三個廢水源。

（1）在高溫焦化煤渣的連續高溫化裂解化過程中，以及在高爐煤氣渣連續高溫氣化冷卻與脫水反應過程中，通常會產生大量的氨水廢液。焦化廠排放的各種有機廢水組分結構也相當復雜，主要包括大量有機氨、氰、酚、萘等、蒽、喹啉、吡啶等，以及大量有毒的黏稠多環芳烴族化合物，因此對于它們進行處理比較困難[5]。

（2）在煤氣系統中的廢氣循環或凈化煙氣處理等過程系統設計中，煤氣終冷器系統設計和煤氣粗苯分離槽設計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物的游離組分。

（3）在煤焦油苯氣和工業聚精苯胺等原材料的加工及生產制造等一系列過程工藝活動中，以及其他相關工業環節的一些小至部分工藝活動生產用水中，也會相對經常產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 將普通的生化反應工藝替換為改進型生物反應器脫有機氮的處理工藝

20世紀80年代中期，我國相當一部分企業已實現了對焦化廢水進行復合生化綜合循環處理。我國將國外許多采用的較普通的生化復合反應處理設備工藝技術全部替換后升級轉化為生物脫氮反應綜合生物處理新工藝，發揮了其最大可使用價值。與國內傳統或普通的生化污水生化處理等技術相比，A/0生物脫氮水處理的新技術及應用效果對水溫、鹽度、壓力波動變化等環境會更加敏感，因此其水質、溫度的調節及池量要求比傳統要大[6]。

目前，較為先進成熟穩定的用于焦化工業廢水的脫氨氮過程中的生物處理技術工藝體系有A/0、A2/0和SBR。相對傳統普通水生化反應處理技術工藝，此技術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等污染指標氮的平均含量。

2.2.2 廢水可實行污水分流化處理，新建催化和濕式生物氧化廢水處理的工藝

在污水處理的生產工藝中還常常要求采用蒸氨和凈化處理設施等手段來實現再加工回收利用，同時還要盡可能降低CODCr污染物的排放濃度。從循環化經濟技術理論角度出發，回收處理出來的廢氨水產品其實本身并沒有辦法起到一個很大程度的資源回收利用方面的使用價值，同時對整個焦化廠企業系統而言，催化式和濕式的氨的氧化處理的新工藝體系的設計開發及建設，有著相對更好的工藝設備與施工技術成本優勢，可以說在很短期內會很好地取代現有汽蒸氨法等的氧化還原處理工藝設施[7]。

3 建立健全的環保體系、長效機制，助推建設綠色工廠

應建立完善的環保責任體系，包括環保責任制、環保作業規程、環保檢查制度、環保檢測制度、環保設備的包保點檢維護制度等，完善環保體系后，按照制度要求開展日常管理工作，除建立和運行這些管理制度以外還需建立監測平臺，以便于及時發現問題、處理問題，推進環保管理制度落實和環境質量的提升。

4 結語

進一步結合國內實際，進行積極有力的支持改進和提高現有焦化企業安全生產及技術裝備工藝，強化科研投入與政策支持力度，進一步全面系統地做好焦化廠環境污染事故風險監測分析和預警防治機制等工作。