焦化生产中的清洁生产工艺与污染控制_江白茹

17安全、健康和环境SAFETYHEALTH＆ENVIRONMENT第3卷第7期安全、健康和环境2003年7月焦化生产中的清洁生产工艺与污染控制江白茹(武汉钢铁集团公司安全环保部,武汉430083)摘要本文阐述了焦化生产工艺的现状,指出目前焦化生产中污染治理技术存在的问题,探讨焦化清洁生产和污染物治理新技术。关键词焦化清洁生产污染控制发展清洁生产工艺是实现环境保护、三废治理的重要治本措施,国际ISO14000环境管理体系明确提出清洁生产工艺的标准,要求逐步淘汰对环境有危害的生产工艺及生产原料。目前我国的经济发展十分迅速,因而环境压力也越来越大。采用清洁生产同“末端治理”相结合,则可节约成本,同时获得环境效益和经济效益。1焦化生产工艺、污染物来源及污染特点1.1焦化生产工艺及污染物来源钢铁企业的焦化厂主要是向冶金工厂提供冶金焦炭和煤气,同时回收炼焦生产过程中产生的化工原料。煤是焦化厂生产的主要原料,使用多种煤按一定比例配置炼焦煤(一般煤的自由水分为8%—12%,化合水分为2%),通过带式运输机将煤运至煤塔,再经装煤车装入焦炉炭化室。煤在炭化室中干馏炭化,炭化室两侧各有用来推出焦炭的炉门,顶部有装煤孔和导出荒煤气的上升管,炼好的焦炭由炉门推出,而煤中的水分和挥发分呈气态———即荒煤气经焦炉上升管进入集气管。经过大量氨水的喷淋,炭化室逸出的高温煤气降至80℃—82℃,冷凝液、氨水和煤气一同进入气液分离器,分离器顶部的煤气进入初步冷却器,分离器底部的氨水和焦油混合液流入机械化氨水澄清槽。煤气经初步冷却器间接冷却,又产生一些冷凝液,送入氨水澄清槽,同时粗笨工段的粗苯分离水也进入氨水澄清槽。清槽分离后,氨水和焦油分别送入各自的贮槽。氨水中的循环氨水连续送焦炉喷淋,另一部分由煤带入水分和粗苯蒸馏产生的冷凝水组成的剩余氨水经净化后外排。煤气经初步冷却器后用煤气鼓风机加压进行煤气净化,一般经过脱萘、脱硫、除氨,最终冷却和脱苯工序,同时排出生产废水。在焦化生产过程中产生的废水,由于同煤气和化工产品接触而污染,水中含酚、氨及氰化物等污染物统称酚氰废水。同时,工艺过程排放的废气中,含烟尘和有毒有害气体等。焦化生产工艺流程及污染物来源见图1。1.2焦化生产工艺的污染特点从上述的工艺流程中,我们可以看出焦化生产过程中所产生的污染物种类繁多,它大多存在于废水和废气中,其生产排放的废水废气主要产生于炼焦生产过程中的煤气净化、化学产品精制等工艺过程。尤其是在煤气的净化过程中,因焦炉煤气采用循环氨水直接与煤气接触以达到净化、冷却煤气的目的,虽然冷却快,去除了煤气中的大部分粉尘和焦油,但由此产生的废水中包含了煤气中的各种有害物质,极难处理。同时,荒煤气的余热全部浪费,而且被循环氨水吸收的热量还需消耗大量的冷却水。2清洁生产工艺———焦炉煤气净化新技术探讨鉴于焦化生产的污染特点,提出了焦炉煤气的干法净化技术。将烟气冷凝净化法移植应用于焦炉煤气净化系统,通过用分阶段冷却和除尘工艺来替代传统焦化系统中直接用氨水喷淋荒煤气的湿法熄焦工艺,具体工艺包括焦炉煤气的高温热回收、除尘、除焦油、中温热回收、冷却、净化等,不仅有利于余热回收,而且大大减少了焦化废水的排放量。本文对荒煤气高温余热的(冷却)回收利用技术进行了重点研究,它是焦炉煤气的干法净化技术研究的第1个环节,也是采取源头治理清洁生产工艺的一个重要环节。2.1现有焦炉煤气净化技术存在的问题随着世界范围内环保法规的日趋严格以及人们环保意识的不断增强,传统的煤气净化技术已不能满足需要,显示出资源浪费、环境污染等缺陷。尤其是氨和苯多未回收或回收利用率低下,高热值煤气未合理利用,因而经济效益差。焦炉煤气中H2S、HCN及其燃烧产物对大气环境的污染问题已显得日益突出,严重影响了焦化工业的可持续发展。改进现图1焦化生产工艺流程图生产与环境18安全、健康和环境2003年7月第3卷第7期SAFETYHEALTH＆ENVIRONMENT安全、健康和环境有焦炉煤气净化工艺技术刻不容缓,主要从以下3个方面着手:①消除焦炉加热煤气管道的堵塞、腐蚀等问题,改善焦炉加热条件,同时合理利用焦炉煤气,促进焦炉生产正常化;②确保氨、苯烃及焦炉煤气等资源的合理利用,节能降耗,降低焦炭生产成本,提高企业经济效益;③降低中小型焦化厂生产过程中废水、废气、烟尘等的排放量和有毒物质浓度,保护环境。2.2工艺流程与原理焦炉煤气净化新工艺流程如图2所示。该系统的技术关键是准确控制整个流程系统中的温度分布。从焦炉出口的煤气(约800℃—850℃)首先经过热回收器,通过热交换后煤气被冷却到500℃左右,同时从热回收器出来的热空气是一种良好的热源。而后煤气进入旋风除尘器,除去煤气中的粗粉尘,再由底部进入陶瓷除尘塔,经过塔内陶瓷球的过滤吸附,除去高温煤气中直径在50μm左右的