大型焦化项目环保技术提升节点分析

文_田艳丽 上海电气集团国控环球工程有限公司

1 焦化企业目前存在的主要环境问题

炼焦化学企业目前体现出的主要环境问题概括如下：

未对红焦显热、荒煤气显热、焦炉烟气显热等进行全面余热回收，正常生产时仍需配置燃焦炉煤气锅炉，造成资源浪费和环境污染。

直接蒸汽蒸氨工艺和常压汽提法脱苯工艺会产生较多的蒸氨废水和粗苯分离水，增加了废水处理负荷，对焦化企业实现废水零排放带来的困难。

因炉体存在串漏现象、未设计分段燃烧等，导致焦炉烟气中烟尘、二氧化硫、氮氧化物无法稳定达标，成为当前焦化企业最主要的污染环节。

装煤、推焦废气集尘罩偏小，收集效率不高，集尘干管采用翻板阀或集尘皮带采用硬连接方式，漏风率大，导致装煤、推焦瞬间无组织逸散较严重。

VOCs排放点位多且分布分散，收集及控制系统建设不完善，大部分企业仅经简易的集气管收集后送入尾部设置的洗净塔，采用洗油或蒸氨废水洗涤处理后排放，无法做到达标排放。

采用HPF或PDS+栲胶脱硫，脱硫系统排放的脱硫废液中含有硫氰酸铵、硫代硫酸铵、硫酸铵等物质，采用回兑配煤会对焦炉炉体和设备造成一定的腐蚀，影响焦炉使用寿命。

2 大型焦化项目环保技术提升节点

2.1 余热利用

随着炼焦技术的逐步发展，先后建设了焦炉烟道气余热利用、干法熄焦、上升管荒煤气余热利用、初冷器热水综合利用等装置，且各装置技术也日趋成熟。

2.1.1 干熄焦

从焦炉炭化室推出的红焦显热约1000℃左右，约占焦化厂总热量的37%左右。目前大型焦化厂均配套干熄焦装置，即将红焦从顶部送入干熄焦炉内，采用惰性气体氮气对其进行逆流直接冷却。被加热的氮气从干熄焦炉上部引出，经除尘、余热回收、换热降温后返回干熄焦炉循环使用。干熄焦炉显热回收可产生3.8MPa过热蒸汽约530kg/t焦，该蒸汽可配套发电装置用于发电，也可供给中压蒸汽用户使用。

2.1.2 上升管余热利用

从焦炉炭化室引出的荒煤气温度约800℃，约占焦化厂总热损失的36%左右。大型焦炉配套有上升管余热回收设施，即在每根上升管外设置夹套，回收荒煤气显热用于生产蒸汽，吨焦约可产生0.7MPa饱和蒸汽130kg左右。上升管余热回收系统的建设不仅可副产蒸汽，而且还可减少桥管循环氨水喷洒量，减少循环氨水泵电耗。

2.1.3 焦炉烟气余热利用

从焦炉炉体排出的焦炉烟气温度约280℃，约占焦化厂总热损失的17%左右。对低温焦炉烟气的余热回收，目前大多数焦化厂均已配套有余热回收设施，采用热管技术回收该部分显热用于生产蒸汽，吨焦约可产生0.8MPa饱和蒸汽95kg左右。也有部分焦化企业利用焦炉烟气显热用于煤调湿，控制入炉煤水份6%～8%，以减少炼焦耗热量。

2.1.4 初冷器上段余热利用

传统的初冷器一般设计为上、下两段，分别采用32℃循环水和16℃低温水冷却，升温后的循环水和低温水再分别送至晾水塔和制冷站，通过机械方式将热量移出后再循环回用，资源浪费较大。新型焦化厂将初冷器设计为上、中、下三段，即在初冷器上部增设上段换热器，初步冷却焦炉集气管来的84℃荒煤气，回收部分余热用于将63℃软水加热至73℃左右。经上段冷却后的荒煤气再依次经中段的循环水、下段的低温水冷却后进入脱硫工段。上段余热回收产生的热水，冬季可用于办公采暖，夏季可作为热水型溴化锂制冷机组热源，使采暖和制冷机组不再使用蒸汽，相应减少由此带来的燃料耗量。

2.2 化产回收

2.2.1 焦油氨水分离

传统的焦油氨水分离采用机械化焦油氨水澄清槽，在机械化焦油氨水澄清槽内一次性实现氨水、焦油和焦油渣的分离，但存在循环氨水含油量高、焦油含水率高、VOCs收集困难污染逸散严重等问题。

目前大型焦化企业多采用焦油渣预分离、焦油氨水静置分离、超级离心分离联合工艺进行焦油氨水分离，即焦油氨水首先经焦油渣预分离器，分离出大块焦油渣并破碎后，再送入焦油氨水槽进行静置分离，分离出的氨水由泵送桥管和初冷器循环利用，分离出的焦油再经超级离心机进一步实现物料三相分离，由此得到焦油、焦油渣和少量氨水。新工艺条件下获得的焦油含水率较低，基本不含渣，便于下游煤焦油加工工序的操作。此外，焦油排渣时产生的有机废气更便于封闭收集和处理，更能保证该环节实现环保达标。

2.2.2 负压脱苯

传统的焦化企业采用常压蒸汽汽提工艺回收富油中的粗苯，蒸汽耗量较大，冷却后形成粗苯分离水，吨粗苯废水产生量为1.6t左右，含有多种焦化特征物质，且浓度较高，需经焦油氨水分离槽分离油类、蒸氨塔蒸氨预处理后再送污水处理厂处理，处理成本较大。新型焦化厂大多数采用负压脱苯工艺，通过真空泵实现脱苯塔减压蒸馏回收富油中的粗苯，蒸馏温度降低，废水产生量仅为吨粗苯0.14t左右，极大地降低了污水处理负荷。

2.2.3 间接蒸氨

传统焦化企业的蒸氨塔采用直接蒸汽汽提工艺，即将低压蒸汽直接通入剩余氨水中汽提回收其中的氨，蒸汽凝结水进入蒸氨废水中，加大了废水产生量和废水处理设施负荷。间接蒸氨工艺配置再沸器，采用蒸汽间接加热蒸氨塔底蒸氨废水作为蒸氨塔热源，蒸汽冷凝液可得以回收，从根本上减少了废水产生量，为废水实现零排放创造了有利条件。

2.3 三废控制

2.3.1 装煤出焦烟气收集输送治理

装煤过程中采用螺旋给料、顺序装煤、密封伸缩套筒、装煤孔座球形密封、高压氨水喷射、单孔炭化室压力调节等技术的协同作用，通过增大装煤孔密封面积和密封效果，可控制顶装焦炉装煤过程中炉顶无组织逸散，在加强管理和操作水平下可不需建设装煤大型地面除尘站。

机侧推焦机上设置大型密封罩、集尘干管水封、机侧除尘地面站等，通过大型集尘罩，可将机侧平煤、炉门清扫、推焦过程中产生的炉门无组织逸散一并收集后，再通过密封效果更好的水封式集尘干管输送入大型覆膜机侧袋式地面除尘站；焦侧推焦机上设置大型密主罩、集尘干管水封、焦侧除尘地面站等，通过大型集尘罩和集尘罩上小型吸风机的配合作用，可将拦焦、炉门清扫、接焦过程中产生的无组织逸散，更为顺利的导入焦侧水封式集尘干管，再输送入大型覆盖焦侧袋式地面除尘站。与传统焦炉相比，大型新型化焦炉在收集、输送和处理三个环节均有较大改善。

2.3.2 焦炉烟气脱硫脱硝

大型化焦炉采用的控硝技术有废热循环、空气分段供给，脱硝技术主要为低温SCR脱硝；对SO2的脱除目前采用的技术主要有干法脱硫、石灰石—石膏法脱硫等。

2.3.3 其它废气

干熄焦循环风机后放散气、排焦溜槽废气中所含的颗粒物和SO2不能满足特别排放限值要求，大型焦化企业将先经袋式除尘器除尘后，再送入焦炉烟气脱硫脱硝处理装置进一步处理。

传统中小型焦化企业富油加热采用粗苯管式炉，热源为净化后焦炉煤气，生产过程中有粗苯管式炉废气排放；大型新型化焦化企业配合负压脱苯工艺，富油加热热源改为中压过热蒸汽，不再使用焦炉煤气，从根本上杜绝了粗苯管式炉燃烧废气的产生。

脱硫再生气依次经碱洗、酸洗、水洗塔，分别采用稀碱液、硫铵母液、蒸氨废水喷淋洗涤，脱除其中所含的酸雾、硫化氢、氨等污染物后，可返送回焦炉，并入焦炉烟气中，再经进一步处理后排放。这样可使焦化企业从根本上减少一个脱硫再生气排气筒。

焦化企业的VOCs分散在化产回收的各装置区，主要来自于焦油储槽、粗苯储槽、氨水储槽、焦油氨水分离槽、各地槽、焦油渣和粗苯残渣排渣等环节。对以上放散气的治理，大型焦化企业设置一套或多套压力平衡式氮封系统，收集各储槽放散气后于煤气鼓风机前接入负压煤气管道，与荒煤气一并进行脱硫、脱氨、脱苯处理，可做到不外排。

2.3.4 脱硫废液制酸

对脱硫废液的处理，目前主要有提盐技术和制酸技术。提盐工艺投资相对较少，工艺设备简单，但硫氰酸铵回收率较低，产品盐纯度不高，无法在市场流通，使该技术在焦化企业的应用发展受到制约。制酸技术是将脱硫再生塔产生的硫泡沫由泵送至制酸工序，采用3+2催化转化技术生产98%硫酸，作为焦化项目硫铵工序生产原料，但该技术投资较高、技术稳定性仍需工业检验。

3 结语

与传统焦化企业相比，大型新型化焦化企业更为重视节能和环保问题，通过配套干熄焦、上升管余热利用、焦炉烟道气余热利用装置，可实现蒸汽自给和剩余蒸汽发电；通过增大装煤出焦集尘罩面积、改进收集罩和输送管道的密封方式、采用更为先进的焦炉烟气脱硫脱硝技术等，使其满足炼焦化学工业污染物排放标准中的特别排放限值要求更有保障。