常愛(ài)澤

(臨汾市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，山西 臨汾 041000)

焦炭是鋼鐵生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)原料，是極為理想的燃料和還原劑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年，我國(guó)焦炭產(chǎn)量43 142萬(wàn)t，鋼鐵企業(yè)焦炭使用量占焦炭消費(fèi)總量的85%左右。雖然近年來(lái)焦化行業(yè)在產(chǎn)業(yè)檔次和規(guī)模上有大幅提升，但是焦化行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩、產(chǎn)業(yè)布局不合理、化學(xué)產(chǎn)品的精細(xì)加工不足、能源利用率不高，生產(chǎn)技術(shù)水平有待提高，生態(tài)保護(hù)問(wèn)題依然十分突出。主要表現(xiàn)在排污環(huán)節(jié)多、強(qiáng)度高、種類雜、毒性大、無(wú)組織排放量大，對(duì)區(qū)域環(huán)境空氣的影響十分嚴(yán)重。因此，焦化行業(yè)必須配備高效環(huán)保設(shè)施，加強(qiáng)環(huán)境管理，提高清潔方式運(yùn)輸比例，實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷、全時(shí)段、全流程污染排放有效管控。

1 煉焦生產(chǎn)工藝與排污環(huán)節(jié)

1.1 煉焦生產(chǎn)工藝

煉焦化學(xué)工業(yè)主要生產(chǎn)工藝分為常規(guī)焦?fàn)t、熱回收焦?fàn)t、半焦(蘭炭)炭化爐三類。其中，常規(guī)焦?fàn)t指炭化室、燃燒室分設(shè)，煉焦煤隔絕空氣間接加熱干餾成焦炭，并設(shè)有煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品回收利用的生產(chǎn)裝置，包括備煤、煉焦、熄焦、焦處理、煤氣凈化等生產(chǎn)單元。煉焦煤從火(汽)車受煤設(shè)施送至煤場(chǎng)(或筒倉(cāng))，經(jīng)破(粉)碎、配煤后，通過(guò)頂裝或側(cè)裝方式裝入焦?fàn)t炭化室，經(jīng)高溫干餾得到焦炭和焦?fàn)t煤氣；焦炭經(jīng)熄焦、破(粉)碎、篩分后送至焦場(chǎng)(或焦槽)；焦?fàn)t煤氣經(jīng)凈化后回收焦油、硫銨、粗苯等化學(xué)產(chǎn)品。

1.2 廢氣污染源

1.2.1 備煤

煉焦煤受卸、堆取作業(yè)、貯存等產(chǎn)生的煤塵；煤料在配煤、破碎及轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的煤塵[1]。

1.2.2 煉焦

1) 焦?fàn)t煙囪排放的廢氣，主要污染物有煙塵、SO2、NOx等；焦?fàn)t煙氣脫硫系統(tǒng)石灰粉倉(cāng)及消石灰倉(cāng)產(chǎn)生的含塵廢氣；2) 裝煤、推焦時(shí)排放的廢氣，主要污染物有煙塵、SO2、BaP、氨、H2S、苯等；3) 焦?fàn)t爐體泄漏廢氣，主要污染物有顆粒物、BaP、NH3、H2S等；4) 干熄焦槽頂蓋裝焦處、干熄焦槽頂部預(yù)存放散口、惰性氣體循環(huán)風(fēng)機(jī)放散口及雙叉溜槽、排焦帶式輸送機(jī)落料點(diǎn)等處產(chǎn)生的廢氣，主要污染物有焦塵、SO2等；5) 濕法熄焦時(shí)，熾熱焦炭與水接觸形成大量的水汽，同時(shí)夾帶大量污染物，為間歇排放源，主要污染物有焦塵、NH3、H2S、BaP等；6) 活性焦脫硫系統(tǒng)再生氣，主要污染物為SO2等。

1.2.3 焦炭貯運(yùn)

焦炭貯運(yùn)過(guò)程產(chǎn)生的焦塵。

1.2.4 煤氣凈化

硫銨結(jié)晶干燥廢氣，主要污染物有粉塵、NH3等；粗苯管式爐廢氣，主要污染物有煙塵、NOx等；脫硫再生塔尾氣，主要污染物有H2S、NH3等；焦油貯槽、機(jī)械化氨水澄清槽、循環(huán)氨水中間槽、苯貯槽、焦油渣及洗脫苯渣排渣處等逸散氣體，主要污染物有BaP、NH3、H2S、酚類、氰化氫、非甲烷總烴、苯等。

1.2.5 廢水處理站

廢水處理站產(chǎn)生含NH3、H2S、VOCs等污染物的廢氣。

2 污染預(yù)防技術(shù)

2.1 裝煤

為有效控制裝煤過(guò)程產(chǎn)生的污染物，需保持炭化室壓力并采用各種密封技術(shù)等，包括裝煤車封閉技術(shù)(適用于頂裝焦?fàn)t)、單孔炭化室壓力調(diào)節(jié)技術(shù)、高壓氨水噴射技術(shù)等，其中，高壓氨水噴射技術(shù)一般與其他技術(shù)聯(lián)合使用[2]。

2.1.1 裝煤車封閉技術(shù)

裝煤車設(shè)置雙層導(dǎo)套，內(nèi)外套之間、外套與裝煤孔座之間采用特殊的密封結(jié)構(gòu)，防止裝煤煙氣外溢，將裝煤產(chǎn)生的廢氣抽入焦?fàn)t集氣系統(tǒng)，無(wú)需設(shè)置裝煤除塵地面站。

2.1.2 單孔炭化室壓力調(diào)節(jié)技術(shù)

通過(guò)調(diào)節(jié)炭化室荒煤氣進(jìn)入集氣管的流通斷面，穩(wěn)定炭化室壓力，減少焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò)程中廢氣無(wú)組織排放，可有效控制焦?fàn)t結(jié)焦全過(guò)程的煙氣逸散。

2.1.3 高壓氨水噴射技術(shù)

在橋管處設(shè)置高壓氨水噴嘴，裝煤時(shí)利用高壓氨水噴射產(chǎn)生的吸力將裝煤煙氣吸入集氣管。

2.2 煉焦

主要為焦?fàn)t低氮燃燒技術(shù)，指利用焦?fàn)t內(nèi)部的特殊結(jié)構(gòu)或外部設(shè)施，降低焦?fàn)t加熱強(qiáng)度和溫度，達(dá)到減少熱力型氮氧化物產(chǎn)生量的技術(shù)。分段加熱、廢氣循環(huán)、控制實(shí)際燃燒溫度以及將它們相結(jié)合的復(fù)合技術(shù)等都是能降低燃燒廢氣中NOx含量的有效措施。

2.2.1 分段(多段)加熱技術(shù)

焦?fàn)t燃燒室采用分段(多段)加熱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，空氣和煤氣在燃燒室分段給入，降低了燃燒強(qiáng)度，可在實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t均勻加熱的同時(shí)降低氮氧化物生成濃度。

2.2.2 廢氣循環(huán)技術(shù)

包括兩種情形，一是焦?fàn)t燃燒室采用廢氣循環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，下降火道內(nèi)的廢氣可通過(guò)循環(huán)孔進(jìn)入上升火道，降低上升火道內(nèi)氣體燃燒程度，減少氮氧化物產(chǎn)生量，目前常規(guī)焦?fàn)t均采用該技術(shù)；二是將焦?fàn)t燃燒后的廢氣摻入到燃燒用空氣中(用風(fēng)機(jī)和管道將焦?fàn)t煙道中的廢氣送回到焦?fàn)t廢氣交換開(kāi)閉器的空氣部)，降低燃燒空氣的含氧量，從而控制燃燒強(qiáng)度，降低氮氧化物產(chǎn)生量。

2.2.3 控制實(shí)際燃燒溫度

焦?fàn)t使用高爐煤氣或混合煤氣加熱，燃燒過(guò)程中所生成的主要是溫度熱力型NOx。可通過(guò)降低火道溫度、改變焦?fàn)t煤氣組分、降低空氣過(guò)剩系數(shù)、優(yōu)化焦?fàn)t熱工制度來(lái)降低燃燒溫度，從而減少NOx產(chǎn)生量。

2.3 煤氣凈化

通過(guò)壓力平衡技術(shù)可將各種放散氣集中送至負(fù)壓煤氣系統(tǒng)，無(wú)廢氣外排，大幅減少了煤氣凈化裝置揮發(fā)性有機(jī)物排放量，無(wú)需另外設(shè)置廢氣凈化系統(tǒng)。

3 廢氣污染防治技術(shù)

3.1 備煤

煤轉(zhuǎn)運(yùn)站及各落料點(diǎn)、配煤室設(shè)微動(dòng)力除塵器；粉碎機(jī)室含塵廢氣采用脈沖防靜電覆膜濾料布袋除塵器，顆粒物排放質(zhì)量濃度≤10 mg/m3。

3.2 煉焦

1) 裝煤。爐頂：煤孔蓋采用新型密封結(jié)構(gòu)，裝煤后用特制泥漿封閉空隙，可減少90%～95%的煙塵外逸；上升管蓋、橋管承插口采用水封裝置，可使外逸煙塵減少95%；上升管根部，采用編織耐火繩填塞，特制泥漿封閉，可使外逸煙塵減少90%。爐門：采用彈簧刀邊爐門、厚爐門框、大保護(hù)板。綜合強(qiáng)度大，維護(hù)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，可使外逸煙塵量減少90%～95%；裝煤煙氣采用干式裝煤地面站布袋除塵+活性焦脫硫凈化工藝，顆粒物排放質(zhì)量濃度≤10 mg/m3，除塵廢氣經(jīng)活性焦脫硫塔脫硫凈化；活性焦再生熱源采用焦?fàn)t煙氣脫硝系統(tǒng)催化劑熱處理系統(tǒng)高溫?zé)煔?，解析氣送制酸系統(tǒng)；活性焦篩分含塵廢氣并入地面站除塵管道。

2) 焦?fàn)t廢氣。焦?fàn)t燃燒廢氣脫硫技術(shù)應(yīng)用廣泛的主要有干法脫硫、半干法脫硫和濕法脫硫，其中，干法脫硫主要包括脫硫劑噴射法、移動(dòng)床干法脫硫等；半干法脫硫主要包括旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法、循環(huán)流化床法；濕法脫硫主要包括石灰(石)石膏法、氨法等。此外，還有新型催化法脫硫技術(shù)。脫硝技術(shù)應(yīng)用最廣泛的是選擇性催化還原法；脫硫脫硝一體化處理技術(shù)主要有活性炭/活性焦技術(shù)。

活性炭/活性焦脫硫效率高，不產(chǎn)生含硫廢棄物?；钚蕴?活性焦吸附煙氣中的二氧化硫，吸附飽和后在解析塔內(nèi)進(jìn)行高溫加熱解析，使吸附在活性炭/活性焦表面的二氧化硫脫離活性炭/活性焦，生成富硫氣體，同時(shí)，使活性炭/活性焦恢復(fù)初始性能后再送回吸附塔循環(huán)利用。通過(guò)解析生成富硫氣體可生成硫酸銨溶液或與煤氣凈化裝置其他生產(chǎn)工序銜接。經(jīng)脫硫脫硝后，二氧化硫排放質(zhì)量濃度不大于10 mg/m3，氮氧化物排放質(zhì)量濃度不大于100 mg/m3，顆粒物排放質(zhì)量濃度不大于10 mg/m3?；钚蕴?活性焦脫硫脫硝一體化技術(shù)目前已經(jīng)在安陽(yáng)鋼鐵、唐山匯豐、信陽(yáng)鋼鐵焦化公司、淮鋼焦化、承鋼焦化等多家煉焦化學(xué)企業(yè)運(yùn)行，效果不錯(cuò)，在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示均能達(dá)標(biāo)排放。

3) 推焦。推焦煙氣采用干式除塵地面站凈化工藝。在出焦機(jī)上設(shè)置大型吸氣罩收集出焦時(shí)產(chǎn)生的大量間歇性煙塵，通過(guò)煙氣轉(zhuǎn)換閥等轉(zhuǎn)換設(shè)備使煙塵進(jìn)入集塵干管，送入陣發(fā)性高溫?zé)焿m冷卻分離阻火器冷卻并粗分離后，再經(jīng)脈沖袋式除塵器凈化。顆粒物排放質(zhì)量濃度≤10 mg/m3。

4) 焦?fàn)t機(jī)側(cè)爐頭煙氣。摘爐門、推焦及平煤過(guò)程產(chǎn)生的煙氣被推焦機(jī)上所設(shè)的防塵罩捕集后，通過(guò)煙氣轉(zhuǎn)換閥進(jìn)入除塵管道送脈沖布袋除塵器凈化，顆粒物排放質(zhì)量濃度≤10 mg/m3。

3.3 熄焦

1) 干熄焦。干熄焦除塵采用袋式除塵地面站技術(shù)，干熄焦裝入口、循環(huán)風(fēng)機(jī)放散氣體、預(yù)存室放散氣體等高溫?zé)煔庀冉?jīng)冷卻分離阻火裝置進(jìn)行冷卻、粗分離及明火顆粒的阻斷，再與出料及皮帶受料點(diǎn)等處煙氣混合后進(jìn)入袋式除塵站，顆粒物排放質(zhì)量濃度≤10 mg/m3。

2) 濕法熄焦。濕熄焦塔采用雙層折流板及水霧捕集裝置凈化熄焦廢氣，凈化效率≥85%。

3.4 焦炭貯運(yùn)

臨時(shí)焦場(chǎng)為密閉式貯焦場(chǎng)，堆取作業(yè)在封閉堆場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行；焦炭轉(zhuǎn)運(yùn)輸送皮帶通廊封閉；干熄焦轉(zhuǎn)運(yùn)站含塵廢氣采用布袋除塵器凈化，顆粒物排放質(zhì)量濃度≤10 mg/m3。

3.5 煤氣凈化尾氣

脫硫再生塔頂尾氣經(jīng)酸洗、堿洗、水洗后排放；脫硫工序(溶液循環(huán)槽、事故槽、硫泡沫槽)各槽的放散氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)加壓送尾氣洗滌塔；機(jī)械掛渣槽出渣產(chǎn)生的逸散廢氣，由文氏管引射產(chǎn)生的負(fù)壓將逸散氣收集并經(jīng)洗滌塔降溫洗萘(采用初冷器下段低溫焦油氨水混合液洗滌)后，風(fēng)機(jī)加壓送脫硫再生尾氣洗凈塔凈化；粗苯管式爐以凈化后的焦?fàn)t煤氣為燃料，燃燒廢氣并入焦?fàn)t煙氣脫硝系統(tǒng)脫硝凈化；硫銨振動(dòng)流化床干燥機(jī)排出的尾氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器+帶有絲網(wǎng)的洗滌塔凈化；制酸吸收塔尾氣采用活性焦脫硫脫硝凈化；活性焦再生熱源采用焦?fàn)t煙氣脫硝系統(tǒng)催化劑熱處理系統(tǒng)高溫?zé)煔?，解析氣送制酸系統(tǒng)。

4 廢氣無(wú)組織排放控制技術(shù)

4.1 物料儲(chǔ)存與運(yùn)輸系統(tǒng)

煤場(chǎng)采用全封閉煤場(chǎng)或大型筒倉(cāng)，并配備移動(dòng)式或固定式噴水抑塵裝置；煤場(chǎng)地面硬化；原料場(chǎng)出口配備車輪清洗裝置或其他控制措施，運(yùn)輸車輛駛離前須保證車身清潔；煉焦煤、焦炭等大宗物料應(yīng)采用封閉通廊、管狀帶式輸送機(jī)等密閉輸送裝置；煤和焦炭采用全密閉箱式貨車運(yùn)輸，裝車過(guò)程采取抑塵措施；除塵裝置設(shè)置密閉灰倉(cāng)并及時(shí)卸灰，卸灰不得直接卸落到地面。在裝車過(guò)程中采取噴淋(霧)等抑塵措施，除塵灰采用罐車密閉方式運(yùn)輸[3]。

4.2 裝煤出焦

采用單孔炭化室壓力調(diào)節(jié)無(wú)煙裝煤技術(shù)；焦?fàn)t裝煤、出焦除塵系統(tǒng)采用地面除塵站；篩焦樓、貯焦槽及轉(zhuǎn)運(yùn)站應(yīng)設(shè)置集氣罩，并配備除塵設(shè)施。

4.3 焦?fàn)t爐體

上升管蓋、橋管與閥體承插采用水封裝置；上升管根部采用鑄鐵底座，耐火石棉繩填塞，泥漿封閉；焦?fàn)t爐門采用彈簧爐門、厚爐門板、大保護(hù)板。正常炭化期間，大、小爐門應(yīng)密封、不冒煙。常規(guī)焦?fàn)t、熱回收焦?fàn)t須設(shè)置爐頭煙捕集系統(tǒng)。

4.4 煤氣凈化區(qū)和儲(chǔ)罐區(qū)無(wú)組織控制技術(shù)

采用壓力平衡系統(tǒng)，通過(guò)壓力平衡技術(shù)可將各種放散氣集中送至負(fù)壓煤氣系統(tǒng)，無(wú)廢氣外排，大幅減少了煤氣凈化裝置揮發(fā)性有機(jī)物排放量，無(wú)需另外設(shè)置廢氣凈化系統(tǒng)。

4.5 熄焦

采用干法熄焦。干熄爐頂部的裝入裝置、預(yù)存室事故放散口、預(yù)存室壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)放散口和干熄爐底的排出裝置、運(yùn)焦帶式輸送機(jī)受料點(diǎn)等產(chǎn)塵點(diǎn)須設(shè)置集氣罩，并配備除塵設(shè)施。

4.6 酚氰廢水處理站

隔油池、調(diào)節(jié)池、生化池等惡臭產(chǎn)生環(huán)節(jié)產(chǎn)生廢氣應(yīng)加蓋密閉負(fù)壓收集，送除臭裝置進(jìn)行處理，除臭裝置采用生物過(guò)濾+活性炭吸附處理裝置。

4.7 脫硫、脫硝

脫硫、脫硝系統(tǒng)氨的裝卸、貯存、輸送、制備等工序須密閉，并采取氨氣泄漏檢測(cè)措施。

4.8 敞開(kāi)液面VOCs逸散控制技術(shù)

廢水采用密閉管道輸送，接入口和排出口采取與環(huán)境空氣隔離的措施；含揮發(fā)性有機(jī)物廢水儲(chǔ)存和處理設(shè)施敞開(kāi)液面，采用浮動(dòng)頂蓋或固定頂蓋密閉，并安裝揮發(fā)性有機(jī)物廢氣收集處理系統(tǒng)；對(duì)開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，每半年對(duì)流經(jīng)換熱器進(jìn)口和出口的循環(huán)冷卻水中的總有機(jī)碳(TOC)濃度進(jìn)行檢測(cè)，若出口濃度大于進(jìn)口濃度10%，則認(rèn)定發(fā)生了泄漏，須按規(guī)定進(jìn)行泄漏源修復(fù)與記錄。

4.9 廠區(qū)及道路

除綠化帶外無(wú)裸露地面；及時(shí)清掃，無(wú)積塵積灰，保持清潔。

此外，焦化企業(yè)要開(kāi)展泄漏檢測(cè)與修復(fù)(簡(jiǎn)稱LDAR)工作，加強(qiáng)動(dòng)密封點(diǎn)(攪拌器、泵、壓縮機(jī)等)、靜密封點(diǎn)(低點(diǎn)導(dǎo)淋、取樣口、高點(diǎn)放空、液位計(jì)、儀表連接件等)的泄漏管理，定期檢測(cè)及時(shí)修復(fù)，減少跑、冒、滴、漏。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，通過(guò)實(shí)施一系列大氣污染防治措施，全國(guó)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量逐年好轉(zhuǎn)。作為重污染、高能耗的焦化行業(yè)，只有通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局，加大對(duì)區(qū)域分散焦化企業(yè)的整合力度；推動(dòng)焦化企業(yè)深度治理，具備條件的焦化企業(yè)實(shí)施超低排放改造；嚴(yán)格控制所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)的廢氣無(wú)組織排放；大幅提高鐵路等清潔方式運(yùn)輸比例等措施，才能最大幅度地減輕焦化行業(yè)對(duì)區(qū)域環(huán)境空氣的影響。