陳 鵬 1 ，許紅英 2

( 1．唐山鋼鐵集團有限公司總工辦，河北 唐山 063016; 2．唐山科技職業(yè)技術(shù)學院冶金工程系，河北 唐山063001)

摘 要: 介紹了唐鋼焦化廠各個工序的生產(chǎn)情況及所采用的多項環(huán)保技術(shù)，詳細說明了各項環(huán)保技術(shù)的應用效果，對生產(chǎn)中尚存在的一些問題進行了分析，并提出了焦化生產(chǎn)也可以實現(xiàn)綠色生產(chǎn)的新概念。

關鍵詞: 焦化; 環(huán)保; 技術(shù); 綠色生產(chǎn)

1 引言

眾所周知，焦化行業(yè)屬于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的粉塵、廢氣、廢水、廢渣等污染物，如果治理不徹底，會嚴重污染環(huán)境。同時，焦炭是高爐煉鐵的基本燃料，在高爐煉鐵過程中起料柱、還原劑和燃料三種作用，具有不可替代性。有鑒于此，對焦化生產(chǎn)過程進行環(huán)保升級，大幅度降低甚至是消除其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的多種污染物，將焦化生產(chǎn)過程轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵕G色生產(chǎn)，成為焦化企業(yè)和鋼鐵企業(yè)的必然要求。

唐山鋼鐵集團有限公司焦化廠目前擁有 2×65孔 JNX3-70-1 型寬碳化室焦爐一組; 190 t/h 干熄焦系統(tǒng)一套; 煤氣凈化裝置一套; 并配備有相對應的配煤篩焦系統(tǒng)及輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，具備年產(chǎn)焦炭 150萬 t，煤焦油5．4 萬 t，粗苯1．8 萬 t，外供焦爐煤氣3．1億 m ³ ，發(fā)電 1．53 億 kWh 的生產(chǎn)能力。

2 焦化生產(chǎn)各作業(yè)區(qū)現(xiàn)狀

2．1 備煤

備煤作業(yè)區(qū)日處理洗精煤( 濕煤) 6 200 t，包括全密封式解凍庫、密封式火車、汽車洗精煤受卸系統(tǒng)、儲配一體化煤倉、煤料粉碎系統(tǒng)、運煤系統(tǒng)、焦爐煤塔等。外來煤炭主要采用火車運輸，進入密封式火車受卸系統(tǒng)后，通過兩臺螺旋卸煤機卸入受煤坑，再由密封皮帶通廊，按照煤種和礦點劃分，分別裝入12 個儲量 1 萬 t 的儲配一體化煤倉。煤倉下部設有電子稱自動配煤系統(tǒng)，各個煤種按照給定配比配煤，配合煤經(jīng)粉碎機粉碎后，由皮帶運輸機裝入焦爐煤塔。整個煤炭的受卸、配煤過程，無煤炭落地和露天作業(yè)，限制了備煤系統(tǒng)的粉塵產(chǎn)生和排放。

2．2 煉焦

煉焦作業(yè)區(qū)焦爐為 JNX3-70-1 型寬碳化室 7 m焦爐，采用 2．1 推焦串序操作，焦爐四大車設置四車連鎖，一次對位操作。焦爐裝煤車為除塵裝煤車，推焦車和欄焦車設置有集塵系統(tǒng)、爐門自動清掃系統(tǒng);焦爐爐門為新型彈簧刀邊爐門，限制了碳化室在結(jié)焦期間的煙塵逸散。此外，焦爐燃燒室的三段式加熱系統(tǒng)和廢氣循環(huán)，拉長了焦爐燃燒室的火焰長度，控制了火焰溫度，提高了焦爐長向和高向加熱的均勻性，再通過加強焦爐生產(chǎn)管理，嚴格焦爐操作制度，確保焦爐生產(chǎn)穩(wěn)定有序。

2．3 煤氣凈化

煤氣凈化作業(yè)區(qū)設置煤氣處理能力72280m ³/h的煤氣凈化裝置一套，配套2×65孔 JNX3－70－1焦爐的生產(chǎn)能力。整個系統(tǒng)包括:冷凝鼓風單元( 初冷器、電捕焦油器、煤氣鼓風機和焦油氨水分離系統(tǒng)) 、蒸氨單元、硫銨單元、終冷洗苯單元、脫硫單元、粗苯蒸餾單元和油庫單元等。焦爐煤氣凈化后，煤氣中的H₂S含量≤25 mg/m ³，NH ₃含量≤35mg/m ³焦油含量≤0．02 g/m ³ 。剩余焦爐煤氣再經(jīng)過深度凈化后，作為 LNG 合成原料氣或冷軋系統(tǒng)用的潔凈燃料。

2．4 干熄焦

干熄焦作業(yè)區(qū)配備處理能力 190 t/h 的干熄焦系統(tǒng)，包括干熄爐、干熄焦鍋爐、25 MW 抽氣凝氣發(fā)電機組及相應的鍋爐給水系統(tǒng)。干熄焦系統(tǒng)與焦爐同期投產(chǎn)，投產(chǎn)以來一直保持良好的運行狀態(tài)，使焦炭質(zhì)量得到明顯改善。生產(chǎn)實踐表明，與水熄焦相比，干熄焦 M 40 提高 3%，M 10 降低 0．5% ～0．8%，CSＲ提高 2%。

3 主要環(huán)保技術(shù)的應用

3．1 完善的除塵系統(tǒng)

在焦化生產(chǎn)過程中，備煤、焦爐、干熄爐及篩焦過程中均會產(chǎn)生大量的粉塵，不僅污染環(huán)境，還會對現(xiàn)場操作者產(chǎn)生健康危害。為解決上述問題，唐鋼焦化在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，配備了完善的除塵系統(tǒng)，全廠共設置了十一套除塵系統(tǒng)，使焦化生產(chǎn)過程中的煙塵排放達到完善、有序、可控、達標^［1］。

在備煤作業(yè)區(qū)，除了采用密閉式皮帶通廊和儲

配一體化煤倉防止煤塵散逸外，還在配煤粉碎機設置了除塵站，通過除塵布袋對粉碎機產(chǎn)生的煤塵進行收集和處理，煤塵返回至裝爐煤中，除塵凈化后的氣體含塵量≤15 mg/m³。

在焦爐作業(yè)區(qū)，設置了裝煤車除塵系統(tǒng); 裝煤、出焦二合一地面除塵站; 推焦車除塵系統(tǒng); 使焦爐裝煤、出焦過程中產(chǎn)生的煙塵在經(jīng)過凈化后達到≤30mg/m³的水平。

在干熄焦作業(yè)區(qū)，設置干熄焦地面除塵站。熄焦罐頂部、循環(huán)風機放散口、排焦口，排焦口皮帶機處的煙塵與干熄爐一二次除塵器的煙氣混合降溫后，經(jīng)地面除塵站除塵處理，使排出氣體的含塵濃度≤30 mg/Nm³。

在運焦、篩焦作業(yè)區(qū)，針對焦炭緩沖倉設置脈沖袋式除塵器; 兩個運焦轉(zhuǎn)運站設計兩個獨立的脈沖袋式除塵器; 在篩焦樓，分別設置上部裝焦與下部放焦兩套獨立的機械式脈沖袋式除塵器，使整個運焦、篩焦系統(tǒng)的煙塵排放量≤15 mg/m³。

此外，在煤焦制樣室，還設置了獨立的脈沖袋式除塵系統(tǒng)，使煤焦制樣過程中的煙塵排放≤30mg/Nm³。

3．2 干熄焦技術(shù)

濕法熄焦會將大量的熄焦蒸汽直接排入大氣，蒸汽中含有酚、氫、硫化氫、粉塵等多種污染物。此外，濕法熄焦還會讓紅焦與水發(fā)生部分水煤氣反應，使焦炭的氣孔結(jié)構(gòu)、冷熱強度等變差，影響焦炭質(zhì)量。唐鋼焦化根據(jù)焦爐生產(chǎn)能力，裝備了處理量190 t/h的干熄爐，同時配套蒸汽壓力9.81 MPa的高溫高壓干熄焦鍋爐及 25 MW 抽氣凝氣發(fā)電機組。系統(tǒng)投產(chǎn)后，噸干熄焦可產(chǎn)生壓力為 9．81 MPa 的蒸汽 0．55～0．6 t，噸焦發(fā)電量達 128 kWh，不僅回收了紅焦顯熱，減少了環(huán)境污染，還提高了焦炭的質(zhì)量水平。

3．3 焦化廢水處理技術(shù)

唐鋼焦化廢水處理裝置的設計處理能力為 80m 3 /h，處理工藝如圖 1 所示。經(jīng)過處理后的焦化廢水指標如表 1 所示。

由表 1 可見，廢水處理系統(tǒng)的出水指標達到了GB 16171－2012 煉焦化學工業(yè)污染物排放標準中特別排放限制值的要求。

3．4 焦油渣及廢水處理污泥回配技術(shù)

唐鋼焦化除塵系統(tǒng)回收的煤炭粉塵返回煉焦煤系統(tǒng)，焦炭粉塵回收用于燒結(jié)及球團，但焦油渣及焦化廢水處理產(chǎn)生的污泥則難以處理。特別是唐鋼焦化的污泥，因芬頓處理而含有較多的鐵氧化物，灰分高達 40%。為達到固體廢棄物零排放的目的，唐鋼焦化建設了一個混配系統(tǒng)，將污泥與焦油渣按照 1:20 的比例，與一種平均粒度較小的瘦煤混合均勻，再裝入專用的儲配一體化煤倉中，用于煉焦配煤。經(jīng)過這一方法處理后，焦炭灰分僅上升了 0．05%，焦炭冷熱強度不受影響，但較好的解決了焦油渣及廢水污泥的處理問題。

3．5 脫硫廢液提鹽技術(shù)

唐鋼焦化采用PDS為催化劑，以Na₂CO ₃為堿源，采用濕式氧化法對焦爐煤氣中的H₂S和HCN進行脫除。脫硫后的H₂ S 含量≤25mg/m³。脫硫系統(tǒng)的循環(huán)液經(jīng)過長期運行后，副反應產(chǎn)生的副鹽不斷累積，當濃度達到200 g/L時，會嚴重影響脫硫效率。脫硫廢液中的副鹽主要成分為: Na₂S₂O₃ : 150～200 g/L; NaSCN: 150～200 g/L; Na₂S₄: 30 g/L。為避免脫硫廢液處理不當造成環(huán)境的二次污染，唐鋼焦化建設了脫硫廢液提鹽系統(tǒng)。整個系統(tǒng)的工藝流程如圖 2 所示。

與其它粗提鹽工藝不同的是，這一提鹽工藝提取的是精鹽，其中NaSCN鹽的純度達到 98%以上，Na₂S₂O₃ : 純度99%以上，達到了該類產(chǎn)品的國家標準要求，既避免了傳統(tǒng)提鹽工藝產(chǎn)生的粗混鹽處理難、易產(chǎn)生二次污染的問題，又能變費為寶，創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。同時，提鹽后的回用水量達到70%～75%，兩鹽含量小于1%，可用于新脫硫液的配置，節(jié)約了寶貴的新水資源。

3．6 焦爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)

唐鋼焦化由于地理位置原因，采用自產(chǎn)的焦爐煤氣加熱。焦爐煤氣熱量高，火焰溫度相對較高，焦爐立火道中煤氣燃燒時產(chǎn)生的熱力型NO_x比使用高爐煤氣或混合煤氣加熱的焦爐要多，達到 600～800mg/m³。此外，由于焦爐串漏等問題，導致部分荒煤氣逸散至燃燒室燃燒，使焦爐煙氣中的SO₂含量也偏高，達到80～150 mg/m₃。同時，焦爐的蓄熱室換熱效果良好，焦爐煙氣的排放溫度偏低，僅為200～220℃。給焦爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)的選擇造成了一定的技術(shù)難度。經(jīng)過詳細論證，唐鋼焦化的焦爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)最終選擇了SDA－低溫SCＲ技術(shù)。具體工藝流程如圖 3 所示。

由于采用了低溫降的 SDA 法脫硫和選用了恰當?shù)拿撓醮呋瘎?，使整個脫硫脫硝系統(tǒng)的溫降小于50 ℃，滿足焦爐生產(chǎn)的煙氣排放溫度要求。脫硫脫硝后，焦爐煙氣排放設計指標如表 2 所示，達到特別排放限值的要求^［1］。該項目預計2017年7月底投產(chǎn)。

3．7 VOCS 尾氣收集治理技術(shù)

焦化行業(yè)由于其生產(chǎn)特點，VOC S 尾氣中有機揮發(fā)性污染物種類多，成分復雜，有些成分如噻吩、酚類等具有難聞的氣味，并具有較強的毒害性。有鑒于此，唐鋼焦化采用了 VOC S 尾氣收集治理技術(shù)，對焦化生產(chǎn)過程中的多個產(chǎn)生 VOC S 尾氣的設備進行尾氣的收集治理。這些設備包括: 鼓冷工段的機械化澄清槽等各種槽體; 罐區(qū)的焦油、粗苯、洗油等罐體; 粗苯工段的苯槽、洗苯槽等槽體; 硫銨工段的母液槽、結(jié)晶槽、放空槽等槽體。根據(jù)工藝布置情況，共建設三套尾氣收集治理系統(tǒng)。具體工藝流程如圖4所示。VOC尾氣經(jīng)過脫油、脫堿性氣體、脫酸性氣體、多級活性炭吸附強揮發(fā)性有機物處理后，達到國家環(huán)保排放要求^［1-2］。目前該項目正在建設中。

4 生產(chǎn)中還存在的問題與解決措施

4．1 機焦側(cè)小爐門煙塵難以控制

在推焦及裝煤、平煤過程中，機、焦側(cè)小爐門在打開的瞬間，會因炙熱的焦炭與爐墻與空氣接觸而產(chǎn)生陣發(fā)性的煙塵。雖然唐鋼焦化的推焦車及欄焦車均設置有小爐門除塵導煙裝置，但因集塵罩偏小，風機吸力偏低而不能瞬間形成大的負壓而將煙塵完全吸走。目前針對這一問題，正在研究優(yōu)化集塵罩結(jié)構(gòu)和風機吸力，以控制這一陣發(fā)性煙塵逸散。

4．2 廢水處理設施的 VOC_s 尾氣需處理

焦化廢水處理過程中，各種廢水池中的揮發(fā)性有機酚類會少量逸散，產(chǎn)生難聞氣味。目前正在研究對廢水處理的各個水池加蓋并安裝 VOC_s 尾氣處理系統(tǒng)的工藝、技術(shù)可行性。

5 結(jié)語

焦化行業(yè)的生產(chǎn)特點決定了其產(chǎn)生的污染物種類多，處理難度大，環(huán)境危害性高。但通過唐鋼焦化的環(huán)保技術(shù)應用實踐表明，利用適當?shù)纳a(chǎn)工藝及生產(chǎn)裝置優(yōu)化，同時針對焦化生產(chǎn)中產(chǎn)生的各類污染物運用恰當?shù)沫h(huán)保新技術(shù)進行治理，這些污染物也是可控、可治理的，甚至按照最嚴格的特別排放限值要求，也可實現(xiàn)達標排放，使整個焦化生產(chǎn)過程實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。