煤化工“三废”治理技术概述

张兆卫

摘 要：煤化工经过多年的发展，生产技术、“三废”治理技术、设备制造技术均有了长足的进步，产品品种不但包含合成氨、甲醇等传统产品，而且拓展到烯烃、芳烃、燃料油等现代石油化工产品，清洁生产也达到了较高的水平，生产中的“三废”均能得到有效治理，且处理工艺技术成熟可靠。本文介绍了以焦化为代表的传统煤化工、以新型气化工艺为代表的新型煤化工的“三废”处理技术。

关键词：煤化工;“三废”;处理

随着我国工业经济的高速发展，依托我国“富煤贫油少气”的一次能源结构特征，对煤炭的开采和利用也得到了大幅度提高。而在新一代煤化工技术中，以煤炭气化为龙头，一碳化工技术为基础，合成、制取各种化工产品和燃料油的煤炭综合洁净利用，与电热等联产可以实现煤炭能源高效转化利用的目标。因此，分析研究煤炭气化工艺过程中治理三废对于我国煤炭清洁利用技术的可持续发展有着积极的推动作用，对于促进我国经济增长与环境保护的协调发展具有一定的指导意义。

1 三废的来源

煤化工三废主要来源于化工产品制造生产过程中，从另外一个角度来看，三废种类及排放量主要取决于原材料、煤化工工艺路线及生产设备的选择优化。对于煤浆气化而言，原材料中的成分组成主要影响着废水、废渣;煤化工工艺路线主要影响着废水、废渣和废气;生产设备的选择设计不合理影响工艺指标的稳定和控制，进而对废水、废渣影响较大。煤气化废水是指在煤炭气化生产有效气（CO+H2）产品过程中排放至下游或界区的工艺废水、废气洗涤水、冷却水等的总称。煤气化废气是指在粗煤气的生产环节中因各种原因，诸如反应不完全、生产工艺不完善、生产过程不稳定、产生不合格的产品、生产过程中的跑冒滴漏以及事故性的排放等而产生和排放的污染大气的有毒有害气体。在GE 水煤浆气化工艺过程中，废气的主要来源有：磨煤機煤仓顶部、缓冲煤仓及破碎间等;气化炉开停车排放气、闪蒸单元酸性气等;高压闪蒸罐、高压闪蒸分离罐、低压闪蒸罐安全阀的火炬排放气、除氧器顶部排放的气体等。煤气化固体废渣是指在水煤浆制备过程中从水煤浆中筛选出的不符合工艺要求的固体大颗粒或煤炭气化过程中因煤中含有的矿物质等非有效成分未能发生完全气化反应而不可避免的产生的炉渣。GE 水煤浆气化工艺中，固体废渣主要来源有：磨煤机出口滚筒筛下料口、煤浆大槽顶部滚筒筛下料口、气化炉气化反应后经锁斗排至渣池的粗渣、经过四级闪蒸后的灰水送往压滤机得到的滤饼以及随粗煤气从洗涤塔出口排放至下游变换系统的小部分灰尘颗粒。

2 焦化生产的“三废”治理技术和控制方法

1）焦化废水处理技术。焦化企业产生的废水来源较多，根据水中污染物的特点又可分为高浓度焦化废水和低浓度焦化废水。高浓度焦化废水来源有煤气净化及化学产品回收过程、酸洗法苯精制过程、焦油加工过程、洗油加工过程、蒸氨过程等;低浓度焦化废水包括焦油加工沥青池排污水、生产装置轴封冷却排水、生产装置区冲洗地坪排水、化验室排水及生产装置区内的初期雨水等。不同种类废水的水质指标差别较大，需要经过不同的处理才能达到排放标准。高浓度焦化废水需先经过物化处理法来除油、脱酚、蒸氨，降低水中COD、氨氮以及挥发酚的浓度，使其成为低浓度焦化废水，再送至后续污水处理系统处理，否则过高的COD、氨氮和酚类等物质会抑制甚至杀死生化处理工段的微生物。经物化处理的废水、低浓度焦化废水和生活污水进入污水处理系统后，进行预处理，预处理阶段废水经过除油池、隔油池、气浮池、调节池，进入生化处理阶段。焦化废水处理站常用的处理工艺分别是A/O 活性污泥法脱氮工艺、A/O 生物膜法脱氮工艺、A/A/O 生物脱氮工艺。

废水经生化处理后，进入后处理工艺，即絮凝沉淀和过滤，处理后废水可部分回用用于熄焦、洗煤和炼铁冲渣。如果后处理排放的废水仍需要有其它用途，如用作循环冷却水系统补充水，需进行深度处理后方可回用。

2）焦化粉尘废气控制处理技术。供煤、备煤系统：焦化原料堆场，煤堆表面易形成煤尘，尤其是春秋二季，这些煤尘逸出会对周围大气造成污染，防治措施有：① 喷水：喷水于煤堆表层，待湿润后煤堆表面硬化，不易形成扬尘，喷水设施有固定管道式、半固定管道式、移动式喷扫机组;② 喷覆盖剂：在煤堆表面喷覆盖剂，可有效防止煤尘逸出，还可防止雨水冲刷而造成洗精煤的流失以及煤的氧化和自燃;覆盖剂的种类很多，如沥青、焦油、石油树脂、醋酸乙烯树脂、聚乙烯醇等。粉碎机室，粉碎机安装吸尘罩，收集后的含尘气体送袋式除尘器进行除尘，除尘后排放，回收下来的煤尘返回粉碎机后的运输带上与配合煤一起进入煤塔。贮煤塔顶部，旋风除尘或袋式除尘，捕集的粉尘用管道返回煤塔内，从装煤车再入炉炼焦。配煤槽顶部密封防尘，采用自动开启的密封盖板。配煤槽运行时，盖板的犁头自动开启并移动，闭合密封。装煤：目前焦化厂普遍采用装煤除尘地面站或干式除尘装煤车，可实现达标排放，其中地面站使用较普遍。推焦：推焦烟尘的常见控制方法有两种：一是增加焦炭结焦程度，形成完全成熟的焦炭，既可降低粉尘散发量，又可降低有害物质散发量;二是安装移动除尘装置。熄焦：目前，国内大部分焦化厂在生产中采用湿法熄焦，会产生大量的混合气流，从熄焦塔顶部逸出，其中含酚、CO 等数种污染物，对大气造成污染，因此，一些大型焦化厂逐渐采用干法熄焦替代湿法熄焦。干法熄焦则是利用惰性气体，在密闭系统中将红焦熄灭，并配备良好的除尘设施，基本上不污染环境，并且干法熄焦能够产生蒸汽，可用于发电，避免生产相同数量蒸汽的锅炉对大气的污染，尤其减少了SO2、NO2 向大气的排放。筛焦：筛分设备应设密封罩和抽风点，安装机械除尘装置，除尘效率要大于90%。各楼层应铺设水冲地坪设施。无组织排放废气：冷鼓、焦油分离工段各类储槽、脱硫再生塔、硫铵工段等设备逸散的无组织排放废气，设连通管后，通入氨水澄清槽。

3）焦化废渣治理利用技术。大量的焦化废渣堆放在厂区，不仅占用土地，而且在下雨时会随雨水流入河流，造成水体污染，因此，必须对焦化废渣进行再利用，避免对环境造成二次污染。目前，我国常见的焦化废渣回收利用方式主要有以下几种：焦油渣的利用：回配到煤料中炼焦、粘结剂在电池用的电极生产中采用、作燃料使用。酸焦油的利用：对于硫酸铵生产过程中的酸焦油，一般采用酸焦油洗涤回收装置分离回收其中的氨水、焦油和硫酸铵;粗笨酸洗产生的酸焦油，可以通过萃取装置回收其中的苯，也可以在催化剂的作用下与甲醛发生缩合反应，还可以与混合苯和粗笨精制残液混合，在催化剂的作用下聚合得到石油树脂。洗油再生残渣利用：掺入焦油中或配制混合油;通过间歇式釜或连续式管式炉加热和蒸馏的方式生产苯乙烯一茚树脂。酚渣的利用：将酚渣与130℃的软沥青一起混合后，送入焦油蒸馏阶段回收利用，酚渣还可以用来生产黑色石炭酸，也可以作为溶剂净化再生酸。

近几年，我国煤化工经历了一个快速的发展时期，虽然发展时间不长，但通过试点的大型煤化工项目也积累了一定的宝贵经验。如今，面对新形势，为改善环境和经济社会的可持续发展，我国煤化工产业必须走高效、节能和环境友好的可持续发展之路，应将防范和解决环境保护问题贯穿于煤化工项目规划、设计、建设、运行和管理等全过程之中。只有合理解决了煤化工的环保问题，煤化工产业才能取得更好更快的发展，并逐步被公众所接受。

参考文献

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