焦化企業全流程超低排放改造方案探析

田軍月，何震旭

（1.河北綠業環?？萍加邢薰?，河北 石家莊 050000；2.河北環學環?？萍加邢薰?，河北 石家莊 050000）

1 焦化企業全流程超低排放改造的意義

“超低排放”理念最早應用于燃煤電廠，在2015年《政府工作報告》中首次提出“推動燃煤電廠超低排放改造”。當時的政策要求主要是針對主要廢氣排放口的煙氣超低排放治理，以更高效的末端治理措施降低廢氣排放濃度。

在2019 年《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》（環大氣〔2019〕35 號）中，以長流程鋼鐵行業超低排放改造為突破點，將超低排放改造從單純的大氣污染物有組織末端治理，拓展為有組織排放、無組織排放、清潔運輸、監測監控等內容的全方面、全流程改造。

自環大氣〔2019〕35 號文件下發以來，全國已有27 家鋼鐵企業完成了全流程超低排放改造并得到生態環境部認可，績效評級評為A 類企業，可在重污染天氣時享受自主減排政策。改造后的鋼鐵企業已由原來的“污染老大”變為現在的“綠色工廠”、“旅游觀光點”。

由此反觀焦化行業，廢氣污染物排放具有污染物成分復雜、污染點源分散、排放強度高等特點，污染物減排仍有較大挖掘潛力，環保管控水平可參照鋼鐵企業超低排放改造進行提升。

2 焦化企業全流程超低排放改造內容

改造內容主要分為源頭控制、有組織排放、無組織排放、清潔運輸及監測監控五個方面。

2.1 源頭減排[1]

通過采用低硫煤，并選用先進的清潔生產和過程控制技術，從源頭削減大氣污染物。

1）源頭減少裝煤廢氣量。焦爐裝煤采用集氣管負壓、高壓氨水噴射技術、導煙技術、單孔炭化室壓力調節技術等實現無煙裝煤。

2）源頭減少焦爐煙氣NOx產生量。焦爐加熱采用廢氣循環技術，即將焦爐燃燒廢氣通過管路回配至焦爐燃燒系統（分為爐內廢氣循環和外部煙氣回配，其中外部煙氣回配適用于焦爐煤氣加熱的焦爐），可降低氧含量、加快氣流速度、拉長火焰、降低火道溫度；或者在新建常規機焦爐時采用多段（分段）加熱技術（分段加熱包括空氣分段和煤氣分段，向焦爐燃燒室立火道分段供入煤氣或空氣，形成多點燃燒），在實現焦爐均勻加熱的同時，降低燃燒強度。

3）焦爐煤氣凈化系統冷鼓、粗苯、油庫區各類涉VOCs 廢氣貯槽等應采用密閉措施，放散氣收集后采用壓力平衡技術引入煤氣鼓風機前的煤氣管道內或者經洗滌回收后送至焦爐焚燒；脫硫再生裝置等含空氣的尾氣，應收集后送焦爐焚燒。

4）加強焦爐日常維護，確保焦爐爐體密封完好，降低焦爐竄漏率。

5）熄焦采用干熄焦工藝。

6）焦爐煤氣進行精脫硫，可采用催化加氫、乙醇胺脫硫、分子篩干法吸附等工藝脫除有機硫，降低硫含量。

2.2 有組織廢氣排放改造

2.2.1 有組織排氣筒監測采樣口和采樣平臺位置規范性改造

采樣口及平臺規范性直接影響到手工采樣數據的準確度、有效性，焦化企業應嚴格按照《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》（GB/T 16157—1996）、《固定源廢氣監測技術規范》（HJ/T 397—2007）等文件要求進行改造。采樣口和采樣平臺位置規范性設置要求見下頁表1。

表1 采樣口和采樣平臺位置規范性設置要求一覽表

2.2.2 有組織廢氣治理設施超低排放提效改造

2.2.2.1 焦爐煙氣

目前國內大部分焦化廠采用濕法煙氣脫硫技術，利用焦化廠區已有的氨水作為脫硫劑或采用石灰石膏法的較多，濕法脫硫效率一般可達90%以上。為便于控制顆粒物及氮氧化物濃度，近幾年也有不少企業開始將濕法脫硫改造為干法/半干法脫硫，選用鈣基或鈉基脫硫劑，并通過動態調整加入脫硫劑的用量等方式控制末端SO2排放濃度，脫硫效率一般可達80%以上[2]。

焦化行業焦爐煙氣脫硝技術主要為選擇性催化還原技術（SCR），通常在催化劑作用下，以氨水、尿素等作為脫硝劑，脫硝效率一般可達85%以上，可通過改變催化時間、調整還原劑噴入量等方式控制煙氣中NOx濃度。

近幾年國內興起活性炭/活性焦脫硫脫硝一體化技術，脫硫及脫硝效率分別可達95%及85%以上，污染物同步脫除效率高。然而其存在一次投資及維護費用高、安全隱患大等缺點。

2.2.2.2 裝煤廢氣（含爐頭煙）

焦爐機側爐口設廢氣收集裝置，引入裝煤廢氣袋式除塵地面站進行處理，選用覆膜濾料或其他優質濾料。通過對濾料進行預噴涂或在前端設置裝填有焦炭等物料的吸附裝置，可減少廢氣中的焦油等黏性成分[2]。裝煤廢氣中除了煤塵、焦塵外，還含有部分煤炭熱解氣燃燒產生的SO2，其污染源與焦爐爐型、員工操作水平和習慣、煤炭含硫量等多種因素密切相關。若焦爐生產控制良好，裝煤廢氣中SO2基本可滿足國標70 mg/m3的排放限值要求[3]。目前較多焦化企業開始采用在除塵后新增干法脫硫裝置（采用小蘇打或鈣基脫硫劑），以保證煙氣中SO2穩定達標排放。

2.2.2.3 推焦廢氣

推焦廢氣與裝煤廢氣治理措施基本相同，一般采用袋式除塵地面站進行處理，同樣的，除塵后新增干法脫硫裝置（采用小蘇打或鈣基脫硫劑）脫除煙氣中的SO2。

2.2.2.4 干熄焦廢氣

干熄焦廢氣主要為裝焦廢氣、循環風放散氣、預存段放散氣和排焦廢氣。其中，循環風放散氣和排焦廢氣中含SO2質量濃度較高（最高可達2 000 mg/m3）[4]。現階段，國內焦化廠干熄焦廢氣普遍經除塵凈化后排放。

近年來，環保標準日趨加嚴，《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》（環大氣〔2019〕35 號）規定干熄焦廢氣中SO2超低排放限值為50 mg/m3，《山西省焦化行業超低排放改造實施方案》（晉環發〔2021〕17 號）規定現有企業干熄焦廢氣SO2排放限值為50 mg/m3，新建企業干熄焦廢氣SO2排放限值為30 mg/m3。為保證排放滿足超低排放限值要求，焦化企業需對循環風機放散氣和排焦溜槽廢氣進行脫硫處理。采用較多的有兩種方式，一種為單獨收集這兩部分廢氣進行脫硫處理（采用半干法或干法脫硫），脫硫后的廢氣再經袋式除塵地面站除塵后排放；另一種為將其中含SO2廢氣引至焦爐煙氣脫硫脫硝裝置統一處理。

2.2.2.5 酚氰廢水處理系統廢氣

酚氰廢水預處理設施（調節池、氣浮池、隔油池）及生化池等惡臭產生環節應加蓋密閉收集，采用高效（組合）脫臭工藝處理或“堿洗+酸洗+水洗+活性炭吸附”等工藝處理，也可以引入焦爐焚燒。

2.2.3 分布式控制系統（DCS）和CEMS 規范性改造

DCS 和CEMS 是環保管理部門對企業日常監管的手段，保證其污染物監控數據準確、有效對于衡量企業超低排放水平有著重要作用。

焦化企業安裝DCS 原主要是針對生產信息化需求，建議企業在原有DCS 系統的基礎上，根據環保管理需求對DCS 系統進行提升改造，主要生產設施、環保治理設施及排放監控措施進行聯動控制及信息展示，便于其提升環保管控水平。需要安裝DCS 的點位主要包括焦爐脫硫脫硝系統、裝煤地面站系統、推焦地面站系統、干熄焦地面站系統等，記錄其污染治理設施運行及表征生產過程的主要參數。

目前焦化企業CEMS 運維方式普遍采用第三方運維，由于運維單位水平參差不齊，容易導致CEMS出現各種運維問題。建議焦化企業根據《固定污染源煙氣（SO2、NOx、顆粒物）連續監測技術規范》（HJ 75—2017）等文件要求對CEMS 安裝、調試、運行情況進行規范性評估，日常做好全系統校準及零點漂移、跨度漂移、響應時間、示值誤差等質控內容。

2.3 無組織排放改造內容

根據鋼鐵行業超低排放改造經驗，建議焦化企業對無組織排放源采取全點位“清單式”控制，即從洗精煤等物料進廠卸料、儲存、轉運、煉焦生產、焦炭成品的熄焦、儲運，到荒煤氣的各崗位凈化、利用等，各節點無組織排放源名稱與位置、污染治理設施配置情況等信息全部清單化，建立無組織排放源清單。結合焦化企業生產及排污特點，針對不同的物料和生產工段對各無組織排放源采取不同的污染控制措施。

粉狀物料（除塵灰、脫硫灰等）采用料倉、儲罐等方式密閉儲存，并采用氣力輸送、管狀帶式輸送機或氣密性罐車等密閉方式輸送；洗精煤、焦炭等塊狀或沾濕物料（含水率6%以上）可采用全封閉料場、筒倉等方式儲存，并采用管帶機、封閉皮帶、廠內運輸汽車（封閉車廂或苫蓋嚴密）等方式輸送[5]；焦油渣、再生殘渣、酸焦油等含VOCs 物料采取密閉罩+微負壓等方式密閉儲存，并采用加熱保溫+管道等方式運輸；酚氰廢水預處理設施產生的廢氣應加蓋密閉，并配備惡臭氣體治理設施或引入焦爐焚燒。

洗精煤等沾濕物料（含水率6%以上）輸送過程中，皮帶機頭、機尾采取完善封閉措施，根據無組織廢氣控制效果采取加長封閉空間或設置集氣罩+除塵措施的治理措施；干熄焦輸送過程中，皮帶機頭、機尾封閉并設置集氣罩+除塵措施；除塵設施選用覆膜濾料袋式除塵器。

焦油、苯裝車平臺：苯裝車應采用底部裝卸方式，焦油裝車應采用上裝鶴管密閉技術，油氣經蒸汽平衡進負壓煤氣管道[6]。

化產車間設備和管線組件密封點：對化產車間管線動靜密封點定期開展LDAR 工作，對于泄露點位及時修復減少VOCs 無組織排放。

2.4 清潔運輸優化

鋼焦一體化企業應根據鋼鐵行業超低排放文件要求，提高進出企業的大宗物料和產品采用清潔方式的運輸量比例達到80%及以上；或公路運輸車輛全部采用新能源汽車或國六排放標準的汽車。非鋼焦一體化的焦化企業公路運輸車輛建議全部采用新能源汽車或國六排放標準的汽車，在可行的條件下逐步提高鐵路、水路或管帶機等清潔運輸方式比例。

廠內運輸盡量減少汽車二次倒運，可采取管帶機、封閉皮帶通廊等輸送方式。運輸汽車全部采用新能源汽車或達到國五及以上排放標準，非道路移動機械全部使用新能源機械或達到國三及以上排放標準。

廠區各物流通道設置門禁系統，具備自動抬桿、記錄進出車輛車牌號和排放階段等信息、視頻抓拍等功能。廠區運輸車輛及非道路移動機械建立環保編碼臺賬，做好定期維檢工作。

2.5 監測監控水平提升

焦爐煙氣脫硫脫硝系統、裝煤地面站系統、推焦地面站系統、干法熄焦地面站系統等點位應安裝自動監控設施（CEMS）及分布式控制系統（DCS），將表征生產設施主要參數信號、污染治理設施主要參數信號、CEMS 監控數據信號同步在DCS 系統中體現，形成歷史曲線并可保存一年以上。

料場出入口、焦爐爐體區域、熄焦區域等易產塵點，應安裝高清視頻監控設施。

廠區主要無組織顆粒物產生區域設置TSP 濃度監測儀，監控顆粒物廢氣無組織外逸情況；在廠區內主要產塵點周邊、化產區域、運輸道路兩側布設空氣質量監測微站點，監控顆粒物、VOCs 廢氣等管控情況。

設置全廠集中管控平臺，將上文主要產污點位DCS 數據圖表、視頻監控內容、無組織源點位及周邊TSP 濃度監控數據、空氣質量監測微站數據等信息在管控平臺中集中體現，設置專人管理，建立發現問題—分析問題—解決問題的管理機制，提高廠區污染治理監測監控及管理水平。

3 結論

焦化行業產能大、污染重，一直是區域環保治理的重中之重，隨著國家生態文明社會建設進程的發展，焦化企業環保超低排放改造工作迫在眉睫。通過對焦化企業進行全流程超低排放改造，做到廠區各污染源點位廢氣排放實現清單管理、有跡可循，可有效提升焦化企業大氣污染控制水平和管理能力，大大緩解焦化企業環保管控壓力，有助于焦化企業在新時期環境下實現長遠發展。