焦化行业环境影响评价有关问题的探讨

焦化行业环境影响评价有关问题的探讨目前，焦化项目主要分为清洁型热回收型焦化项目和化产回收型焦化项目两大部分。化产回收焦化项目是煤在蒸馏过程中，对产生的荒煤气进行回收。热回收型焦炉是利用蒸馏过程中产生的高温热废气用于发电或者供热使用。化产回收型焦炉相对于热回收型焦炉工艺流程相对比较长，污染影响相对大。在编制环评报告书过程中，清洁型热回收焦炉存在以下几个问题需要进行解决：（1）清洁生产——吨焦排污量、物耗指标化产回收型焦炉清洁生产分析参考国家环保总局于2003年4月发布的《清洁生产标准炼焦行业》（HJ/T126-2003）和国家发改委公布焦化行业准入条件公布焦化行业准入条件。对于清洁型热回收焦炉，清洁生产分析由于相关指标不同，目前可参考《山西省科学技术厅文件晋科工发[2005]51号关于发布山西省清洁型热回收焦炉技术规范的通知》，该文件针对炉型做出相对比较完善的定量指标，但是针对排污指标需要进一步定量化。由于目前山西省内有较多的清洁型焦炉已经投产运行，由于清洁型热回收焦炉工艺流程比较简单，硫平衡简单示意图如图1。图1清洁型热回收焦炉硫平衡示意图清洁型热回收焦炉产生的部分污染因子的排放量相对比较恒定，吨焦排放量在清洁生产过程中，实现量化指标比较合理。指标量化确定可以依据多次污染源实际监测以及目前环保措施比较经济可行的情况下确定和提出山西省省内比较实用的相对统一的措施。①余热锅炉烟气：焦炉烟气进入余热锅炉后，烟气中烟尘、SO2、NO2和BaP初始浓度不同规模和型号的焦炉浓度一般情况下相差不大，由于目前没有脱出NO2和BaP的可行的环保措施，目前这两种污染物对于焦化项目还未提出措施。针对烟尘、SO2目前常用的有石灰石-石膏法、气动乳化法等，常用的脱硫除尘装置，SO2排放浓度均可以达标，在实际运转过程中可能存在达不到设计指标要求，排放浓度主要取决于脱硫除尘装置的实际效率。②熄焦烟气：目前焦化项目熄焦方式主要分为湿熄焦和干熄焦两种。湿熄焦过程主要产生尘、SO2和BaP以及BSO、H2S、CO、HCN和酚等污染物，产生的烟气量与处理能力有关，但是产生浓度与规模和炉型没直接关系，故产生量与规模有关，吨焦排放指标多数相一致。湿熄焦过程目前焦化工程多采用折流板除尘器，除尘效率为60%。干熄焦[干法熄焦简称干熄焦（CDQ），是相对于湿熄焦而言的采用惰性气体熄灭赤热焦炭的一种熄焦方法。]干熄焦能回收利用红焦的显热，改善焦炭质量，减轻熄焦操作对环境的污染。作为相对于湿熄焦工艺比较清洁的方式，目前从环保上推行比较多，在实际投产建设中对于小型和中型焦化厂由于前期投资比较大，目前运行实例较少，与常规湿法熄焦相比，干熄焦主要有以下三方面特点。1、回收红焦显热出炉红焦显热约占焦炉能耗的35%-40%，干熄焦可回收80%的红焦显热，平均每熄1t焦炭可回收3.9-4.0MPa、450℃蒸汽0.45-0.55t。据日本新日铁对其企业内部包括干熄焦、高炉炉顶余压发电等所有节能项目效果分析，结果表明干熄焦装置节能占总节能的50%。可以说，干熄焦在钢铁企业节能项目中占有举足轻重的地位。2、改善焦炭质量干熄焦与湿熄焦相比，避免了湿熄焦急剧冷却对焦炭结构的不利影响，其机械强度、耐磨性、真比重都有所提高。M40提高3%-6%，M10降低0.3%-0.8%，反应性指数CRI明显降低。冶金焦炭质量的改善，对降低炼铁成本、提高生铁产量、高炉操作顺行极为有利，尤其对采用喷煤技术的大型高炉效果更加明显。前苏联大高炉冶炼表明，采用干熄焦炭可使焦比降低2.3%，高炉生产能力提高1%-1.5%。同时在保持原焦炭质量不变的条件下，采用干熄焦可扩大弱粘结性煤在炼焦用煤中的用量，降低炼焦成本。两种熄焦方法焦炭质量指标对比见表1。表1干熄焦工艺和湿熄焦工艺焦炭质量对比焦炭质量指标湿熄焦干熄焦水分(%)2-50.1-0.3灰分(干基)(%)10.510.4挥发分(%)0.50.41M40(%)干熄焦比湿熄焦提高3%-6%M10(%)干熄焦比湿熄焦改善0.3%-0.8%筛分组成:80mm(%)11.88.580-60mm(%)3634.960-40mm(%)41.144.840-25mm(%)8.79.525mm(%)2.42.3平均粒度(mm)6555CSR(%)干熄焦比湿熄焦提高4%左右真密度(g/cm3)1.8971.9083、减少环境污染常规的湿熄焦，以规模为年产焦炭100万吨焦化厂为例，酚、氰化物、硫化氢、氨等有毒气体的排放量超过600t，严重污染大气和周边环境。干熄焦则由于采用惰性气体在密闭的干熄槽内冷却红焦，并配备良好有效的除尘设施，基本上不污染环境。另一方面，干熄焦产生的生产用汽，可避免生产相同数量蒸汽的锅炉烟气对大气的污染，减少SO2、CO2排放，具有良好的社会效益。两种熄焦污染情况见表2。表2干熄焦工艺与湿熄焦工艺污染对比单位：kg/h生产方式酚氰化物硫化物氨焦尘一氧化碳湿熄焦334.27.014.013.421.0干熄焦无无无无7.022.34、建设大型干熄焦装置，具有占地面积小、降低投资和运行费用、生产操作、自动控制、维修与管理简便、劳动生产率高等优点。目前，已建成了单槽处理能力分别为110t/h、150t/h、180t/h、200t/h以上的大型干熄焦。干熄焦单槽处理能力按焦炉组生产规模确定，以一套配置，不配备备用干熄焦装置，当干熄焦装置检修时，启用湿法熄焦。由以上得出：干法熄焦污染排放因子比较单一并且排放量也较小，但从长远的节能减排以及熄焦余热的回收利用是比较经济合理的。③备煤筛焦：本工段主要包括精煤的储存、装载，煤饼的捣固以及筛焦与储焦，从污染源分析主要产生粉尘。目前针对这种污染源主要采取的环保措施，精煤储煤以储煤场据多，储煤仓也比较常见，本阶段的粉尘产生量与当地的气候和储煤场大小有很大关系。储煤场采取的环保措施设置防风抑尘网+洒水装置，效率在85%左右，针对直接购买精煤的储煤场，储煤场的大小按照堆放全厂一个炼焦周期所需精煤量的3~5倍设计，其产生量和排放量也容易估算，吨焦排污因子分储煤场和储煤仓两个衡量。煤饼在捣固过程产生粉尘设置捕集装置后排污量比较小。精煤和焦炭在装载过程中设置封闭胶带措施排污量降到很低。焦炭储存由于起尘量较小一般为露天，在装车过程出现跌落现象，建议设置简单的围合或设置防风网。④装煤出焦：装煤出焦阶段是目前焦化项目污染控制比较困难的工段，针对化产回收项目提出地面除尘站的环保措施，在实际运行中也比较多，但是针对清洁型热回收焦炉，目前没有较为有效的措施。较为简易的装煤储煤捕集装置也有运行实例。目前需提出较为合理的环保措施。本工段产生的污染因子主要有：尘、SO2、NO2、BP、BSO、H2S、CO、HCN和酚⑤物耗指标：针对清洁型热回收焦炉电耗和水耗主要出现在热电装置部分，冷却装置目前主要有空冷和水冷。物耗的具体指标与环保措施和现代化设备的使用情况有关，该数据的定量化比较困难，该指标能充分反应整个焦化厂生产系统的先进性和管理问题，不同的焦化厂该指标变化幅度较大，需调研很多厂家以及综合考虑设备和运行制度等问题。（2）焦化废水零排放热回收焦炉采用湿法熄焦实现零排放是可以实现的，但是作为化产回收焦炉实现污水零排放是不太现实的，如果配套洗煤厂，可以实现。洗煤由于炼焦煤所需精煤比较严格，一般经过洗选，洗精煤占原煤比例的50%~80%。炼焦最终出产焦炭吨位占进厂精煤的75%左右。（3）物料平衡物料平衡和产物环节有关，清洁型热回收焦炉存在蒸汽平衡和硫平衡，化产回收项目存在氨平衡和硫平衡。氨平衡主要出现于化产回收的冷鼓阶段。硫平衡化产回收相对于热回收增加了冷鼓阶段+脱硫阶段。蒸汽平衡：1×109Nm3废气→2.9×105t蒸汽→4.14×105MW表3余热回收焦炉配套的发电机组序号企业炉型吨位(t/a)发电机组1太原港源焦化有限公司QRD-2000清洁型热回收捣固式机焦炉40万3×6000kw2山西高平市兴高焦化厂QRD-2000清洁型热回收捣固式机焦炉80万2×15MW3青岛钢铁有限公司QRD-2000清洁型热回收捣固式机焦炉60万2×12MW4山西吕梁福利焦化厂QRD-2002清洁型热回收捣固式机焦炉40万3×6000kw5湖南娄底市兴星焦化厂QRD-2004清洁型热回收捣固式机焦炉60万2×12MW6山西汾阳龙泉铸造QRD-2000清洁型热40万2×焦厂回收捣固式机焦炉6000kw7江苏省竹西钢铁集团QRD-2000清洁型热回收捣固式机焦炉75万2×15MW8山西省寿阳博大焦化厂QRD-2004清洁型热回收捣固式机焦炉40万3×6000kw（4）脱硫方法目前焦化厂余热锅炉烟气脱硫装置主要采用的有：“气动乳化脱硫除尘一体化”装置、湿式碱法烟气净化装置、石灰石－石膏湿法脱硫工艺。①“气动乳化脱硫除尘一体化”装置净化原理：“气动乳化脱硫除尘一体化”装置是以碱性介质（多为石灰乳）作为脱硫介质的湿式操作方法。不同的是，该设备将脱硫操作重点由以往的依靠增加石灰细度扩大气、液接触面积从而提高反应效率，改为气化乳化和紊流掺混传质，形成废气乳化液与微细液固相之间的充分接触。工艺流程：焦炉尾部高温烟气（950℃）经废气余热锅炉换热降温到200℃后，进入气动乳化脱硫除尘反应塔脱硫除尘。引风机将220℃烟气抽吸至气动乳化脱硫除尘塔，从脱硫除尘塔的下方进入后经旋转上升，吸收液从脱硫除尘塔上方引入逆流向下流动，烟气和石灰吸收剂在脱硫除尘塔内互相接触，气相混合，形成一层动态的吸收液乳化层。6%—13%（PH≥10）石灰水吸收剂和SO2烟气进行气—汽交换和化学中和反应，生成亚硫酸钙(CaSO3)，再经过增氧氧化后，亚硫酸钙(CaSO3)又部分生产硫酸钙(CaSO4)，硫酸钙(CaSO4)废渣及烟尘经混合灰水沟排入沉灰池）沉淀，经板框压滤机压缩，滤渣排出，滤液自流入二沉淀池，上部清液用循环泵打入气动乳化脱硫塔循环使用，净化后的烟气经烟囱排入大气。②湿式碱法烟气净化装置净化原理：以碱液为脱硫介质，麻石水膜除尘器为基础的湿法净化工艺。工艺流程：烟气以20m/s左右的速度沿切线方向进入除尘器，在除尘器筒体内产生强烈旋转。尘粒在离心力作用下甩向筒壁，被沿壁溢流的水膜湿润而凝聚，粒径较大的烟尘及湿润凝聚的烟尘从烟气中被分离出来。烟气中的SO2与碱雾混合，产生气—汽热交换反应，生成硫基化合物，落入除尘器底部，与灰水混合溢流进入沉淀池，灰水经沉淀分离后循环使用。③石灰石－石膏湿法脱硫工艺净化原理：以石灰石作为脱硫吸收剂，与烟气中的SO2以及鼓入的氧化空气反应成石膏。工艺流程：石灰石－石膏湿法脱硫工艺采用价廉易得的石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎、磨细成粉状，与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经加热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆的循环利用，脱硫吸收剂的利用率高。该工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到90%以上。④焦炉废气脱硫除尘方案比选工程适用性分析：方案一，常出现装置出口颗粒物浓度大于进口浓度的“倒挂”现象，脱硫效率基本保持在65%左右。分析原因：①焦炉燃烧烟气气量大，②气动乳化装置操作要求在进口对烟气进行加速，气速高。二项原因导致脱硫介质中的CaO颗粒被气体夹带而出。方案二，受工艺限制，除尘效果尚可（85%左右），脱硫效率偏低（40%左右）；存在设备腐蚀现象；出口烟气含湿量偏高，由此导致风机叶片易受腐蚀，维修量大，故障发生率较高；碱耗高，相应运行成本增加；需设置循环水沉淀池，占用地面积较大。方案三石灰石－石膏湿法脱硫工艺是目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺，特别在美国、德国和日本，大量应用该工艺。该工艺可满足脱硫率的要求，其脱硫副产品—脱硫石膏可以作为水泥缓凝剂或作为纸面石膏板的原料而得到有效的利用。因脱硫系统布置在除尘器之后，不会对灰渣的成分造成影响。本工程的烟气脱硫推荐采用石灰石－石