李昕炎-煤焦化工艺过程中的污染预防

1、污染预防期末论文课题名称：煤焦化工艺过程中的污染预防学 号： 姓 名： 李 昕 炎 专业、班级： 环境工程121 指导教师： 胡 学 伟 环境科学与工程学院煤焦化工艺过程中的污染预防1.企业概述中国化工黑龙江化工集团（股份）有限公司位于黑龙江省齐齐哈尔市富拉尔基区嫩江之畔，其前身为黑龙江化工总厂。公司始建于1958年，公司主要产品为：以煤为原料年生产焦炭75万吨，及其它产品。是目前东北及内蒙古北部地区最大的商品焦基地；煤焦化工业是将煤通过干馏的方式将其转化为焦炭，焦炉气，焦油，并在通过加工生产多种重要化工产品的产业，在化工领域有着不可替代的重要性。2.污染源分析21 焦化工业清水消耗及污水产生

2、1. 焦化生产工艺中要用大量的洗涤水和冷却水在化工生产过程中，每次生产过后为了将产品与设备分离以用于下一次的生产，都会对有关设备进行清洗，比如说在煤焦化过程中，焦油的生产与精制车间，产物制取后，废渣的清洗；而冷却水在化工生产过程中也十分普遍，高温气体或液体，为了在管线中运输，存储，以及进行下一道生产工艺，需要对其进行冷却和净化，如荒煤气的冷却与洗涤。2.湿法熄焦对清水的消耗从炭化室推出的红焦需要冷却，传统的焦化工艺中，熄焦过程采用清水喷洒熄焦，在这一过程中红焦的显热被水吸收，部分水发生汽化，消耗了清水，而且产生气态污染物。推焦车焦炭焦炭2-222-24焦炭熄焦车煤塔捣固机 晾焦台熄焦塔炭化室装

3、煤车烟气粉尘荒煤气筛焦车间拦焦车布袋过滤除尘上升管排入大气风机桥管精制车间荒煤气焦油冷鼓煤气净化机械化澄清槽焦油集气管煤焦化工艺流程图 2.2焦化工业废渣的来源主要来自回收与精制车间，有焦油渣、酸焦油（酸渣）和洗油再生残渣等。3. 污染预防分析及解决的办法对于焦化废水，它的COD相当高，而且成分复杂，主要污染物有酚、氨、氰、硫化氢和油等，对于有价成分的回收难度大。各焦化厂的废水数量及性质随采用的生产工艺和化学产品精制加工的深度不同而异，从另一角度来说，废水的量可以通过改良工艺和多级循环使用而减少。对于焦化工业产生的废渣，由于煤是混合物，在干馏过程中，产焦，产汽达不到100%，所以废渣的产生是不

4、可避免的，我们能做的就是对它的资源化利用。3.1焦化终冷水作为煤气洗涤水系统补充水焦化废水的处理难度大，成本高，其主要来源是冷却水和洗涤水，将焦化终冷水作为煤气洗涤水系统补充水，不仅能减少了清水的使用量，节约了水资源，同时减少了污水的产生量，降低了成本。3.2利用新型清洗方法减少水的使用焦化废水的主要污染物是酚、氨、氰、硫化氢和油等，其中油与一些有机物与水并不相溶，用水洗涤耗水量大，且会为后续生化处理带来很大难度。而采用新型清洗方式，可以减少产生洗涤水的量，快捷有效，可根据所需清洗设备的实际情况，采用干冰，高压蒸汽等先进清洗方式。3.3采用干熄焦技术充分利用焦的显热减少水的使用所谓干熄焦，是指

5、采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，蒸汽可用于发电。冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。相比之下传统的湿法熄焦，每吨红焦需要4到5吨循环水，其中10%15%被汽化掉了，不仅造成了清水的消耗，还产生了大量的气态污染物。3.4焦化废渣制型煤炼焦煤焦化生产中在炼焦、煤气回收及其它产品加工等生产过程中，大约会产生0.1%左右的废渣。这些固体废渣成分复杂，其中

6、焦油渣占到60%，一般它们的量占焦油总产量的4%左右。有很大的利用价值，但由于技术等原因，一直得不到有效利用。近年来，由于煤炭价格不断攀升，国内钢铁行业在焦化废渣再利用方面有了明显的突破，实现了资源的二次利用，即节能，又环保。 废渣制型煤推焦车焦炭焦炭2-222-24焦炭煤塔捣固机 晾焦台熄焦塔熄焦车炭化室装煤车烟气粉尘荒煤气筛焦车间拦焦车布袋过滤除尘上升管焦化终冷水排入大气风机桥管精炼车间焦油荒煤气煤气洗涤冷却机械化澄清槽焦油集气管 改良后煤焦化工艺流程图 （蓝线为改良后增加部分）4. 预防方法的可行性分析4.1焦化终冷水作为煤气洗涤水系统补充水的可行性分析在用焦化终冷水作为煤气洗涤水方面已

7、经有企业应用于工业实际生产。2002年南京清新水处理有限公司曾对淮钢集团焦化厂的该项应用进行过运行分析。 表1 焦化终冷水和高炉煤气洗涤水水质分析（表中数据为均值）项目 焦化终冷水 高炉煤气洗涤水pH总硬度(以碳酸钙计) / ( mg/L)Cl-/ ( mg/L)总碱度( mg /L)F-/ ( mg/L) NH4+/ ( mg/L)酚/ ( mg/L) C OD / ( mg/L)总溶固/ ( mg/L)SO42-/ ( mg /L)悬浮物/ ( 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 从 2000 年 4 月开始, 焦化终冷水定量引入煤气洗涤水系统, 作为该系统的补充水, 现场应用情况见下表表2 现场水质及挂片分析（表中数据为均值）时间浊度/(mg/L)碱度/(mmol/L)硬度/( mg/L)Cl-/( mg/L)pH值悬浮物/(mg/L)污垢沉积速度/ mcm腐蚀率/( 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结果显示，焦化的终冷水做煤气洗涤系统的洗涤水，系统可以正常稳定运行，这样一来即免除了单独对焦化终冷水进行处理所需的高额费用, 大大降低生产运行成本, 同时彻底排除了焦化终冷水因处理不当而引起的排放超标隐患, 避免了煤气洗涤水系统因水质稳定处理不当结垢而制约高炉的正常生产。4.2利用新型清洗方法减少水量使用的可行性分析在焦化反应器以及管线清洗时，挂在壁上的芳香族化合物及其衍生物，焦油等会浸入水中，给废水引入大量有机物，增加污水的COD值，使生化降解难度大。如采用干冰清洗，不但可以避

10、免之一问题，还可以降低停工工时；减少设备损坏；可极有效的清洗高温的设备；减少或降低溶剂的使用，改善工作人员的安全；增进保养效率；减少生产停工期、降低成本、提高生产效率等，干冰清洗在工业中已有了较为普遍的展开，除少数一些易变形，精密度要求高的零件外，对于通常的壳体，轴承，齿轮等，都可以进行清洗。4.3采用干熄焦技术的可行性分析我国自20世纪80年代初，宝钢一期从日本引进干熄焦至今，现有多个厂投产了干熄焦，各厂的使用状况也存在着一定差异。以武钢为例，武钢7、8号焦炉为255孔6m焦炉，其干熄焦装置设计能力为1140t/h，该装置由日本作核心设计，鞍山焦耐院作转接设计。该项目为国家经贸委的消化吸收项

11、目，是目前国内单套处理能力最大的干熄焦装置。干熄焦关键设备从日本引进，部分设备由日方设计和监制，国内厂家制造，其中干熄焦的自动控制部分由武钢自行设计，工程于2002年10月动工，2003年12月建成投产，2004年5月份该装置已全面达产。4.4焦化废渣制型煤炼焦的可行性分析焦化废渣的主要成分是高分子碳氢化合物，还包括煤中所含大芳烃分子热裂化或裂化产物中分子量低的芳烃在高温下的热聚合物以及少量的焦油(重质焦油)和氨水。焦油渣中碳含量在80%左右，在炼焦过程中90%以上都可转化为焦炭、煤焦油和煤气。其实，人们对于焦化废渣的研究和再利用，已经有了几十年的历史。早在上世纪70年代，日本就开始焦油渣配型

12、煤炼焦的研究，10年前我国湘钢、本钢等厂就已经用简单方法把焦油渣配入煤中炼焦。在2003年平煤武钢联合焦化公司就利用焦化废渣可以做黏结剂的特性，在配煤盘后建成一套焦油渣添加装置，该装置将焦油渣融化成流体，再通过螺旋输送机送入皮带料线。随后，他们又对该系统进行了改进，将熔融的焦油渣和煤粉混合，经双轴搅拌机搅匀后，进入成型机挤压制成型煤，与配合煤一起进入焦炉炼焦，从而形成了自己的专有技术。型煤炼焦生产的实践证明，其煤饼的堆积密度可达900公斤/立方米，焦炭抗碎强度M40指标能提高1%3%，耐磨指标M10可改善2%4%，焦化废渣型煤炼焦同样对焦炭质量有一定程度的改善。2004年，武钢把焦化废渣制型煤

13、球用在4.3米焦炉上，通过试验数据分析，焦炭的抗碎强度由79.16%提高到79.28%，提高了0.12%，其耐磨指标由7.65%提高到7.56%。该厂从2005年至今一直采用此技术，未发现焦油渣对焦炭质量产生负面影响。其他采用焦油渣型煤炼焦的企业应用效果也表明，焦化废渣在炼焦过程中起到了稳定焦炭质量的作用，特别是对提高冶金焦炭冷强度具有很大作用，焦炭的抗碎强度提高的幅度一般在0.5%0.8%，耐磨指标改善程度达0.1%0.5%。由此可见这条预防方案是可行的。5. 采取预防措施后带来的经济效应及环境效益5.1直接经济效益1） .污水方面仅从炼焦角度出发，按炼1吨焦产生0.6吨废水计算，通过新型清

14、洗技术和终冷水回用，实现75%的清水节省；每吨高浓度有机废水处理成本为23元，再此条件下计算带来的经济及环境效益。清水节约量 = 年产焦量x0.6x75% =75万吨x0.6x75%=33.75万吨降低成本=清水节约量x（水价+污水处理费）=337500x（2.5+23）=861万.2）.废渣制型煤经济效益=渣量x（减少配煤成本+固废处理费）=75万吨x0.1%x（500+200）=53万元。3） .干熄焦过程所产电能W=（75/140）x39311MW.h=21059.5MW.h电费1=Wx电价=Wx0.7=1474万（注：39311MW.h为所查理论最大值）所以保守估计取70%，再乘上工业

15、电价（如果供民用经济效益会更多）电费2=1474x0.7=1032万总计：861+53+1032=1946万5.2为企业规避的风险避免了污水处理不达标，给企业带来的罚款，减少企业对嫩江污染的风险性。参考文献1. 丰恒夫，焦化废渣并不“废”N,中国冶金报,2009,9,3,第C04版2. 高根煜,废气中烃类的排放控制和回收利用技术J,工业安全与环保,2004 ,30 (3) 3.王玉桃, 高滨，焦化废水和高炉煤气洗涤水的治理与应用J,工业水处理,2002 ,922( 9)4. 李兰英,湘钢焦化备煤工艺系统的技术改进和应用J,广州化工,2012,9 40(17)5. 郑明东,煤焦化可持续发展的新技术研究进展M,2010,6,206. 何秋生,范晓周,王新明,盛国英,傅家谟,煤焦化过程中颗粒物和二氧化硫的释放J地球与环境,2007 35(3)7. 葛玉梅,焦化厂备煤车间的生产组织M,2010,50228. 蔺起梅,杨小红,焦化废水处理技术的应用与研究进展J,环境研究与监测,2006,12 19(4)9. 高晋生,煤的热解、炼焦和煤焦油加工M,化学工业出版社10. 王利斌，焦化技