李昕炎-煤焦化工藝過(guò)程中的污染預(yù)防

1、污染預(yù)防期末論文課題名稱：煤焦化工藝過(guò)程中的污染預(yù)防學(xué) 號(hào)： 姓 名： 李 昕 炎 專業(yè)、班級(jí)： 環(huán)境工程121 指導(dǎo)教師： 胡 學(xué) 偉 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院煤焦化工藝過(guò)程中的污染預(yù)防1.企業(yè)概述中國(guó)化工黑龍江化工集團(tuán)（股份）有限公司位于黑龍江省齊齊哈爾市富拉爾基區(qū)嫩江之畔，其前身為黑龍江化工總廠。公司始建于1958年，公司主要產(chǎn)品為：以煤為原料年生產(chǎn)焦炭75萬(wàn)噸，及其它產(chǎn)品。是目前東北及內(nèi)蒙古北部地區(qū)最大的商品焦基地；煤焦化工業(yè)是將煤通過(guò)干餾的方式將其轉(zhuǎn)化為焦炭，焦?fàn)t氣，焦油，并在通過(guò)加工生產(chǎn)多種重要化工產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)，在化工領(lǐng)域有著不可替代的重要性。2.污染源分析21 焦化工業(yè)清水消耗及污水產(chǎn)生

2、1. 焦化生產(chǎn)工藝中要用大量的洗滌水和冷卻水在化工生產(chǎn)過(guò)程中，每次生產(chǎn)過(guò)后為了將產(chǎn)品與設(shè)備分離以用于下一次的生產(chǎn)，都會(huì)對(duì)有關(guān)設(shè)備進(jìn)行清洗，比如說(shuō)在煤焦化過(guò)程中，焦油的生產(chǎn)與精制車(chē)間，產(chǎn)物制取后，廢渣的清洗；而冷卻水在化工生產(chǎn)過(guò)程中也十分普遍，高溫氣體或液體，為了在管線中運(yùn)輸，存儲(chǔ)，以及進(jìn)行下一道生產(chǎn)工藝，需要對(duì)其進(jìn)行冷卻和凈化，如荒煤氣的冷卻與洗滌。2.濕法熄焦對(duì)清水的消耗從炭化室推出的紅焦需要冷卻，傳統(tǒng)的焦化工藝中，熄焦過(guò)程采用清水噴灑熄焦，在這一過(guò)程中紅焦的顯熱被水吸收，部分水發(fā)生汽化，消耗了清水，而且產(chǎn)生氣態(tài)污染物。推焦車(chē)焦炭焦炭2-222-24焦炭熄焦車(chē)煤塔搗固機(jī) 晾焦臺(tái)熄焦塔炭化室裝

3、煤車(chē)煙氣粉塵荒煤氣篩焦車(chē)間攔焦車(chē)布袋過(guò)濾除塵上升管排入大氣風(fēng)機(jī)橋管精制車(chē)間荒煤氣焦油冷鼓煤氣凈化機(jī)械化澄清槽焦油集氣管煤焦化工藝流程圖 2.2焦化工業(yè)廢渣的來(lái)源主要來(lái)自回收與精制車(chē)間，有焦油渣、酸焦油（酸渣）和洗油再生殘?jiān)取?. 污染預(yù)防分析及解決的辦法對(duì)于焦化廢水，它的COD相當(dāng)高，而且成分復(fù)雜，主要污染物有酚、氨、氰、硫化氫和油等，對(duì)于有價(jià)成分的回收難度大。各焦化廠的廢水?dāng)?shù)量及性質(zhì)隨采用的生產(chǎn)工藝和化學(xué)產(chǎn)品精制加工的深度不同而異，從另一角度來(lái)說(shuō)，廢水的量可以通過(guò)改良工藝和多級(jí)循環(huán)使用而減少。對(duì)于焦化工業(yè)產(chǎn)生的廢渣，由于煤是混合物，在干餾過(guò)程中，產(chǎn)焦，產(chǎn)汽達(dá)不到100%，所以廢渣的產(chǎn)生是不

4、可避免的，我們能做的就是對(duì)它的資源化利用。3.1焦化終冷水作為煤氣洗滌水系統(tǒng)補(bǔ)充水焦化廢水的處理難度大，成本高，其主要來(lái)源是冷卻水和洗滌水，將焦化終冷水作為煤氣洗滌水系統(tǒng)補(bǔ)充水，不僅能減少了清水的使用量，節(jié)約了水資源，同時(shí)減少了污水的產(chǎn)生量，降低了成本。3.2利用新型清洗方法減少水的使用焦化廢水的主要污染物是酚、氨、氰、硫化氫和油等，其中油與一些有機(jī)物與水并不相溶，用水洗滌耗水量大，且會(huì)為后續(xù)生化處理帶來(lái)很大難度。而采用新型清洗方式，可以減少產(chǎn)生洗滌水的量，快捷有效，可根據(jù)所需清洗設(shè)備的實(shí)際情況，采用干冰，高壓蒸汽等先進(jìn)清洗方式。3.3采用干熄焦技術(shù)充分利用焦的顯熱減少水的使用所謂干熄焦，是指

5、采用惰性氣體將紅焦降溫冷卻的一種熄焦方法。在干熄焦過(guò)程中，紅焦從干熄爐頂部裝入，低溫惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干熄爐冷卻段紅焦層內(nèi)，吸收紅焦顯熱，冷卻后的焦炭從干熄爐底部排出，從干熄爐環(huán)形煙道出來(lái)的高溫惰性氣體流經(jīng)干熄焦鍋爐進(jìn)行熱交換，鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸汽可用于發(fā)電。冷卻后的惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)重新鼓入干熄爐，惰性氣體在封閉的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用。相比之下傳統(tǒng)的濕法熄焦，每噸紅焦需要4到5噸循環(huán)水，其中10%15%被汽化掉了，不僅造成了清水的消耗，還產(chǎn)生了大量的氣態(tài)污染物。3.4焦化廢渣制型煤煉焦煤焦化生產(chǎn)中在煉焦、煤氣回收及其它產(chǎn)品加工等生產(chǎn)過(guò)程中，大約會(huì)產(chǎn)生0.1%左右的廢渣。這些固體廢渣成分復(fù)雜，其中

6、焦油渣占到60%，一般它們的量占焦油總產(chǎn)量的4%左右。有很大的利用價(jià)值，但由于技術(shù)等原因，一直得不到有效利用。近年來(lái)，由于煤炭?jī)r(jià)格不斷攀升，國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)在焦化廢渣再利用方面有了明顯的突破，實(shí)現(xiàn)了資源的二次利用，即節(jié)能，又環(huán)保。 廢渣制型煤推焦車(chē)焦炭焦炭2-222-24焦炭煤塔搗固機(jī) 晾焦臺(tái)熄焦塔熄焦車(chē)炭化室裝煤車(chē)煙氣粉塵荒煤氣篩焦車(chē)間攔焦車(chē)布袋過(guò)濾除塵上升管焦化終冷水排入大氣風(fēng)機(jī)橋管精煉車(chē)間焦油荒煤氣煤氣洗滌冷卻機(jī)械化澄清槽焦油集氣管 改良后煤焦化工藝流程圖 （藍(lán)線為改良后增加部分）4. 預(yù)防方法的可行性分析4.1焦化終冷水作為煤氣洗滌水系統(tǒng)補(bǔ)充水的可行性分析在用焦化終冷水作為煤氣洗滌水方面已

7、經(jīng)有企業(yè)應(yīng)用于工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)。2002年南京清新水處理有限公司曾對(duì)淮鋼集團(tuán)焦化廠的該項(xiàng)應(yīng)用進(jìn)行過(guò)運(yùn)行分析。 表1 焦化終冷水和高爐煤氣洗滌水水質(zhì)分析（表中數(shù)據(jù)為均值）項(xiàng)目 焦化終冷水 高爐煤氣洗滌水pH總硬度(以碳酸鈣計(jì)) / ( mg/L)Cl-/ ( mg/L)總堿度( mg /L)F-/ ( mg/L) NH4+/ ( mg/L)酚/ ( mg/L) C OD / ( mg/L)總?cè)芄? ( mg/L)SO42-/ ( mg /L)懸浮物/ ( mg/L) 9 . 1 8. 2 38 . 03 228. 7 1797 320 105.3 5536 551.4 103.2 1030 1896

8、2 4920 98.68 1042 從 2000 年 4 月開(kāi)始, 焦化終冷水定量引入煤氣洗滌水系統(tǒng), 作為該系統(tǒng)的補(bǔ)充水, 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況見(jiàn)下表表2 現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)及掛片分析（表中數(shù)據(jù)為均值）時(shí)間濁度/(mg/L)堿度/(mmol/L)硬度/( mg/L)Cl-/( mg/L)pH值懸浮物/(mg/L)污垢沉積速度/ mcm腐蝕率/( mm /a)4月5月6月7月8月8.88.79.148.510.121.8324.6528.426.730.55311.1563.8543.2456.4560.1154.7225.9353.2365.1448.27.948.268.188.158.3452.359.3

9、46.456.2651.040.81.061.031.10.00720.00640.00530.00590.0052結(jié)果顯示，焦化的終冷水做煤氣洗滌系統(tǒng)的洗滌水，系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定運(yùn)行，這樣一來(lái)即免除了單獨(dú)對(duì)焦化終冷水進(jìn)行處理所需的高額費(fèi)用, 大大降低生產(chǎn)運(yùn)行成本, 同時(shí)徹底排除了焦化終冷水因處理不當(dāng)而引起的排放超標(biāo)隱患, 避免了煤氣洗滌水系統(tǒng)因水質(zhì)穩(wěn)定處理不當(dāng)結(jié)垢而制約高爐的正常生產(chǎn)。4.2利用新型清洗方法減少水量使用的可行性分析在焦化反應(yīng)器以及管線清洗時(shí)，掛在壁上的芳香族化合物及其衍生物，焦油等會(huì)浸入水中，給廢水引入大量有機(jī)物，增加污水的COD值，使生化降解難度大。如采用干冰清洗，不但可以避

10、免之一問(wèn)題，還可以降低停工工時(shí)；減少設(shè)備損壞；可極有效的清洗高溫的設(shè)備；減少或降低溶劑的使用，改善工作人員的安全；增進(jìn)保養(yǎng)效率；減少生產(chǎn)停工期、降低成本、提高生產(chǎn)效率等，干冰清洗在工業(yè)中已有了較為普遍的展開(kāi)，除少數(shù)一些易變形，精密度要求高的零件外，對(duì)于通常的殼體，軸承，齒輪等，都可以進(jìn)行清洗。4.3采用干熄焦技術(shù)的可行性分析我國(guó)自20世紀(jì)80年代初，寶鋼一期從日本引進(jìn)干熄焦至今，現(xiàn)有多個(gè)廠投產(chǎn)了干熄焦，各廠的使用狀況也存在著一定差異。以武鋼為例，武鋼7、8號(hào)焦?fàn)t為255孔6m焦?fàn)t，其干熄焦裝置設(shè)計(jì)能力為1140t/h，該裝置由日本作核心設(shè)計(jì)，鞍山焦耐院作轉(zhuǎn)接設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目為國(guó)家經(jīng)貿(mào)委的消化吸收項(xiàng)

11、目，是目前國(guó)內(nèi)單套處理能力最大的干熄焦裝置。干熄焦關(guān)鍵設(shè)備從日本引進(jìn)，部分設(shè)備由日方設(shè)計(jì)和監(jiān)制，國(guó)內(nèi)廠家制造，其中干熄焦的自動(dòng)控制部分由武鋼自行設(shè)計(jì)，工程于2002年10月動(dòng)工，2003年12月建成投產(chǎn)，2004年5月份該裝置已全面達(dá)產(chǎn)。4.4焦化廢渣制型煤煉焦的可行性分析焦化廢渣的主要成分是高分子碳?xì)浠衔?，還包括煤中所含大芳烴分子熱裂化或裂化產(chǎn)物中分子量低的芳烴在高溫下的熱聚合物以及少量的焦油(重質(zhì)焦油)和氨水。焦油渣中碳含量在80%左右，在煉焦過(guò)程中90%以上都可轉(zhuǎn)化為焦炭、煤焦油和煤氣。其實(shí)，人們對(duì)于焦化廢渣的研究和再利用，已經(jīng)有了幾十年的歷史。早在上世紀(jì)70年代，日本就開(kāi)始焦油渣配型

12、煤煉焦的研究，10年前我國(guó)湘鋼、本鋼等廠就已經(jīng)用簡(jiǎn)單方法把焦油渣配入煤中煉焦。在2003年平煤武鋼聯(lián)合焦化公司就利用焦化廢渣可以做黏結(jié)劑的特性，在配煤盤(pán)后建成一套焦油渣添加裝置，該裝置將焦油渣融化成流體，再通過(guò)螺旋輸送機(jī)送入皮帶料線。隨后，他們又對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，將熔融的焦油渣和煤粉混合，經(jīng)雙軸攪拌機(jī)攪勻后，進(jìn)入成型機(jī)擠壓制成型煤，與配合煤一起進(jìn)入焦?fàn)t煉焦，從而形成了自己的專有技術(shù)。型煤煉焦生產(chǎn)的實(shí)踐證明，其煤餅的堆積密度可達(dá)900公斤/立方米，焦炭抗碎強(qiáng)度M40指標(biāo)能提高1%3%，耐磨指標(biāo)M10可改善2%4%，焦化廢渣型煤煉焦同樣對(duì)焦炭質(zhì)量有一定程度的改善。2004年，武鋼把焦化廢渣制型煤

13、球用在4.3米焦?fàn)t上，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，焦炭的抗碎強(qiáng)度由79.16%提高到79.28%，提高了0.12%，其耐磨指標(biāo)由7.65%提高到7.56%。該廠從2005年至今一直采用此技術(shù)，未發(fā)現(xiàn)焦油渣對(duì)焦炭質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。其他采用焦油渣型煤煉焦的企業(yè)應(yīng)用效果也表明，焦化廢渣在煉焦過(guò)程中起到了穩(wěn)定焦炭質(zhì)量的作用，特別是對(duì)提高冶金焦炭冷強(qiáng)度具有很大作用，焦炭的抗碎強(qiáng)度提高的幅度一般在0.5%0.8%，耐磨指標(biāo)改善程度達(dá)0.1%0.5%。由此可見(jiàn)這條預(yù)防方案是可行的。5. 采取預(yù)防措施后帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)及環(huán)境效益5.1直接經(jīng)濟(jì)效益1） .污水方面僅從煉焦角度出發(fā)，按煉1噸焦產(chǎn)生0.6噸廢水計(jì)算，通過(guò)新型清

14、洗技術(shù)和終冷水回用，實(shí)現(xiàn)75%的清水節(jié)??；每噸高濃度有機(jī)廢水處理成本為23元，再此條件下計(jì)算帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。清水節(jié)約量 = 年產(chǎn)焦量x0.6x75% =75萬(wàn)噸x0.6x75%=33.75萬(wàn)噸降低成本=清水節(jié)約量x（水價(jià)+污水處理費(fèi)）=337500x（2.5+23）=861萬(wàn).2）.廢渣制型煤經(jīng)濟(jì)效益=渣量x（減少配煤成本+固廢處理費(fèi)）=75萬(wàn)噸x0.1%x（500+200）=53萬(wàn)元。3） .干熄焦過(guò)程所產(chǎn)電能W=（75/140）x39311MW.h=21059.5MW.h電費(fèi)1=Wx電價(jià)=Wx0.7=1474萬(wàn)（注：39311MW.h為所查理論最大值）所以保守估計(jì)取70%，再乘上工業(yè)

15、電價(jià)（如果供民用經(jīng)濟(jì)效益會(huì)更多）電費(fèi)2=1474x0.7=1032萬(wàn)總計(jì)：861+53+1032=1946萬(wàn)5.2為企業(yè)規(guī)避的風(fēng)險(xiǎn)避免了污水處理不達(dá)標(biāo)，給企業(yè)帶來(lái)的罰款，減少企業(yè)對(duì)嫩江污染的風(fēng)險(xiǎn)性。參考文獻(xiàn)1. 豐恒夫，焦化廢渣并不“廢”N,中國(guó)冶金報(bào),2009,9,3,第C04版2. 高根煜,廢氣中烴類的排放控制和回收利用技術(shù)J,工業(yè)安全與環(huán)保,2004 ,30 (3) 3.王玉桃, 高濱，焦化廢水和高爐煤氣洗滌水的治理與應(yīng)用J,工業(yè)水處理,2002 ,922( 9)4. 李蘭英,湘鋼焦化備煤工藝系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)和應(yīng)用J,廣州化工,2012,9 40(17)5. 鄭明東,煤焦化可持續(xù)發(fā)展的新技術(shù)研究進(jìn)展M,2010,6,206. 何秋生,范曉周,王新明,盛國(guó)英,傅家謨,煤焦化過(guò)程中顆粒物和二氧化硫的釋放J地球與環(huán)境,2007 35(3)7. 葛玉梅,焦化廠備煤車(chē)間的生產(chǎn)組織M,2010,50228. 藺起梅,楊小紅,焦化廢水處理技術(shù)的應(yīng)用與研究進(jìn)展J,環(huán)境研究與監(jiān)測(cè),2006,12 19(4)9. 高晉生,煤的熱解、煉焦和煤焦油加工M,化學(xué)工業(yè)出版社10. 王利斌，焦化技