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．唐山科技職業技術學院冶金工程系，河北 唐山063001)

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

關鍵詞: 焦化; 環保; 技術; 綠色生產

1 引言

眾所周知，焦化行業屬于傳統產業，生產過程中會產生大量的粉塵、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，對焦化生產過程進行環保升級，大幅度降低甚至是消除其生產過程中產生的多種污染物，將焦化生產過程轉變為清潔綠色生產，成為焦化企業和鋼鐵企業的必然要求。

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 干熄焦系統一套; 煤氣凈化裝置一套; 并配備有相對應的配煤篩焦系統及輔助生產系統，具備年產焦炭 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 ，發電 1．53 億 kWh 的生產能力。

2 焦化生產各作業區現狀

2．1 備煤

備煤作業區日處理洗精煤( 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、儲配一體化煤倉、煤料粉碎系統、運煤系統、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，各個煤種按照給定配比配煤，配合煤經粉碎機粉碎后，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，限制了備煤系統的粉塵產生和排放。

2．2 煉焦

煉焦作業區焦爐為 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、爐門自動清掃系統;焦爐爐門為新型彈簧刀邊爐門，限制了碳化室在結焦期間的煙塵逸散。此外，焦爐燃燒室的三段式加熱系統和廢氣循環，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管理，嚴格焦爐操作制度，確保焦爐生產穩定有序。

2．3 煤氣凈化

煤氣凈化作業區設置煤氣處理能力72280m ³/h的煤氣凈化裝置一套，配套2×65孔 JNX3－70－1焦爐的生產能力。整個系統包括: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) 、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 。剩余焦爐煤氣再經過深度凈化后，作為 LNG 合成原料氣或冷軋系統用的潔凈燃料。

2．4 干熄焦

干熄焦作業區配備處理能力 190 t/h 的干熄焦系統，包括干熄爐、干熄焦鍋爐、25 MW 抽氣凝氣發電機組及相應的鍋爐給水系統。干熄焦系統與焦爐同期投產，投產以來一直保持良好的運行狀態，使焦炭質量得到明顯改善。生產實踐表明，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 主要環保技術的應用

3．1 完善的除塵系統

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

在備煤作業區，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。

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

在干熄焦作業區，設置干熄焦地面除塵站。熄焦罐頂部、循環風機放散口、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、篩焦作業區，針對焦炭緩沖倉設置脈沖袋式除塵器; 兩個運焦轉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，使煤焦制樣過程中的煙塵排放≤30mg/Nm³。

3．2 干熄焦技術

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生部分水煤氣反應，使焦炭的氣孔結構、冷熱強度等變差，影響焦炭質量。唐鋼焦化根據焦爐生產能力，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 抽氣凝氣發電機組。系統投產后，噸干熄焦可產生壓力為 9．81 MPa 的蒸汽 0．55～0．6 t，噸焦發電量達 128 kWh，不僅回收了紅焦顯熱，減少了環境污染，還提高了焦炭的質量水平。

3．3 焦化廢水處理技術

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，廢水處理系統的出水指標達到了GB 16171－2012 煉焦化學工業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

唐鋼焦化除塵系統回收的煤炭粉塵返回煉焦煤系統，焦炭粉塵回收用于燒結及球團，但焦油渣及焦化廢水處理產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，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

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。脫硫系統的循環液經過長期運行后，副反應產生的副鹽不斷累積，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境的二次污染，唐鋼焦化建設了脫硫廢液提鹽系統。整個系統的工藝流程如圖 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，達到了該類產品的國家標準要求，既避免了傳統提鹽工藝產生的粗混鹽處理難、易產生二次污染的問題，又能變費為寶，創造了經濟效益。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，節約了寶貴的新水資源。

3．6 焦爐煙氣脫硫脫硝技術

唐鋼焦化由于地理位置原因，采用自產的焦爐煤氣加熱。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的選擇造成了一定的技術難度。經過詳細論證，唐鋼焦化的焦爐煙氣脫硫脫硝技術最終選擇了SDA－低溫SCＲ技術。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的脫硝催化劑，使整個脫硫脫硝系統的溫降小于50 ℃，滿足焦爐生產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。

3．7 VOCS 尾氣收集治理技術

焦化行業由于其生產特點，VOC S 尾氣中有機揮發性污染物種類多，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，對焦化生產過程中的多個產生 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、結晶槽、放空槽等槽體。根據工藝布置情況，共建設三套尾氣收集治理系統。具體工藝流程如圖4所示。VOC尾氣經過脫油、脫堿性氣體、脫酸性氣體、多級活性炭吸附強揮發性有機物處理后，達到國家環保排放要求^［1-2］。目前該項目正在建設中。

4 生產中還存在的問題與解決措施

4．1 機焦側小爐門煙塵難以控制

在推焦及裝煤、平煤過程中，機、焦側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生陣發性的煙塵。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，正在研究優化集塵罩結構和風機吸力，以控制這一陣發性煙塵逸散。

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性有機酚類會少量逸散，產生難聞氣味。目前正在研究對廢水處理的各個水池加蓋并安裝 VOC_s 尾氣處理系統的工藝、技術可行性。

5 結語

焦化行業的生產特點決定了其產生的污染物種類多，處理難度大，環境危害性高。但通過唐鋼焦化的環保技術應用實踐表明，利用適當的生產工藝及生產裝置優化，同時針對焦化生產中產生的各類污染物運用恰當的環保新技術進行治理，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，也可實現達標排放，使整個焦化生產過程實現綠色生產。