绿色清洁生产在焦化行业中的技术探究

于晓荣

(山东工业职业学院，淄博 256414)

0 引 言

十九大报告中指出，建设生态文明、推进绿色发展是中华民族永续发展的千年大计，保护生态环境关系发展的长远利益。习近平总书记也指出：“我们既要绿水青山，也要金山银山。而且绿水青山就是金山银山”的理念。现阶段焦化行业的发展逐渐成熟，按照绿色发展理念，长远持续发展，实现源头和过程控制，推进技术创新，走向绿色生产，实现绿色清洁生产势在必行。

1 焦化行业中推行绿色清洁生产的意义

1.1 绿色清洁生产的意义

《焦化行业“十四五”发展规划纲要》指出，“十四五”时期，焦化行业在转化发展方式、深化绿色发展、提升创新能力、开展清洁生产等方面仍然任重道远。绿色清洁生产是一种新的创造性思想，是环保和绿色生产的基础，实现源头治理，突出重点，配合必要的末端治理来实现绿色制造。以预防为主的环境战略持续运用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。清洁生产的目的主要是采用最大限度的利用原材料和能源资源，尽可能使用清洁的原料，节省能源，降低消耗，利用创新技术、设备、工艺，最大限度地转化为产品，消除污染、保护环境。其中焦化行业中，实行清洁生产的方面有：(1)通过技术改造和优化工艺，提升焦化产业绿色发展。(2)提高资源综合回收利用率。(3)推动焦化行业产业升级和结构调整[4]。

1.2 焦化行业的污染来源分析

焦化生产工序，是以煤炭为原料，按一定配煤比配合后，在焦炉炭化室内进行高温干馏，得到焦炭、焦炉煤气和化学副产品的过程。主要配套备煤、炼焦、煤气净化、副产品加工、煤气综合利用和三废处理作业系统。从焦化行业生产作业中分析，主要有粉尘、荒煤气、固体废弃物和焦化废水等方面的污染问题，仍存在较大的污染治理难度。

焦化生产工序流程图

(1)废气污染问题

荒煤气导出过程，主要含有污染物有焦尘、硫化氢、二硫化碳、氰化氢、氧化氮及多环芳烃等物质，有毒，易泄漏；推焦、运焦、熄筛焦以及煤气净化等工序中都会产生成分复杂的烟气、废气及挥发性有害气体，这些都会破坏工作环境和影响操作人员健康安全[3]。

(2)废水污染问题

废水来源主要有原料煤在高温干馏条件下，物理结合水、化合水会被解析出来，形成废水；湿法熄焦产生的熄焦工业废水；煤气净化回收工艺中冷凝、脱硫、蒸氨、终冷、洗脱苯等工段的冷凝冷却用水和废液，还有清扫、排液废水等等[2]，焦化企业废水成分比较复杂，主要含有酚类、氰化物、硫化氢、氮化物等组分，有毒有害，污染重，废水处理难度较大，否则会对区域内水质安全造成危害。

(3)固废污染问题

从工艺流程顺序进行分析，备煤工序，运输、储存、倒运、粉碎、配合、装煤等过程中，或多或少地产生一定的粉尘飘散到空气中，对周围环境、设备设施造成安全威胁；在炼焦、推焦、出焦和筛焦作业环节过程中也会有烟尘现象，煤气净化副产品回收过程中产生的焦油渣、再生残渣及污泥，对环境会产生严重污染。

(4)噪声污染问题

原料煤的破碎、焦炭的筛分工序产生较大的噪声，若用捣固炼焦装煤也必然产生噪声，在煤气净化过程中需要使用到鼓风机、通风机输送煤气，后期处理时又会用到冷却设备，可以说在焦化生产的每个工序都会产生一定的噪音，必然会对周围环境和操作人员产生危害。

表1 焦化行业污染类型及职业危害因素

总之，焦化过程中的废气、废水、废渣以及噪音等污染问题，必然要提高警惕，遵循绿色、环保理念，选择经济科学的生产工艺，进行绿色清洁化生产刻不容缓。

2 绿色焦化技术研究

随着创新技术发展，焦化行业生产相关技术已经可以实现焦化企业“全面化”的绿色清洁生产，具体内容如下：

2.1 捣固炼焦技术

捣固炼焦是将配合煤使用捣固机捣实成煤饼，提高煤料堆密度，再由装煤推焦车从焦炉的机侧将其推入炭化室内的炼焦方式。研究表明：捣固侧装焦炉和顶装焦炉相比，优势明显。

(1)煤料范围方面。 扩大弱黏结煤的使用，节省优质的炼焦煤源，降低生产成本，提高经济效益。(2)焦炭产量方面。单炉的生产能力相比更高。(3)焦炭质量方面。明显改善了焦炭的耐磨强度和反应后强度，反应性小，质量提升。(4)清洁环保方面。减少出焦次数、减少机械磨损、降低劳动强度、改善操作环境。我国现阶段的焦化行业发展中，捣固炼焦已经成为主要的发展趋势。

2.2 煤调湿技术

煤调湿(CMC)是装炉煤水分控制技术的简称。入炉前除去部分水分，控制装炉煤水分稳定(约6%)的炼焦用煤的预处理技术，是焦化行业绿色清洁生产技术改进手段之一。

具有一定的技术效果：(1)增加装炉煤堆积密度，扩大弱黏结性煤的比例配入。(2)降低入炉煤水分，降低炼焦总能耗，稳定焦炉操作，提高焦炭质量和焦炉生产能力。(3)减少炼焦废水排放，减少污水处理成本，达到节能、环保、降耗、提高生产经济效益。美国、日本[10]等国在煤调湿工艺技术方面进行快速发展，我国在引进吸收国外先进技术的基础上, 自主开发建成投产的一批CMC技术设置，从焦化行业清洁生产角度讲，其中流化床煤调湿技术是节能环保和资源循环再利用一种的有效措施。

2.3 干熄焦技术

焦炭熄焦是指将红炽状态的焦炭降温冷却的操作过程。主要有湿法熄焦和干法熄焦两种方式。传统的湿法熄焦技术是用水喷洒熄灭红火、直接接触降温的一种方法。湿法熄焦存在污染严重、能源浪费、焦炭质量下降等问题。干法熄焦技术而是相对于湿法熄焦的一种绿色焦化生产技术，用较低温度的循环惰性气体作为热载体，与高温炽热的红焦进行直接接触交换热量，使红焦冷却至200 ℃以下，用废热锅炉回收热量，进行蒸汽发电后续再利用，是目前重点发展的绿色清洁生产技术之一。

(1)干熄焦投资运行成本偏高，但是干法熄焦回收焦炭显热，能够利用显热产生蒸汽发电，有效提升了能源再利用，对其获得有一定的经济效益。大部分焦化企业已经配置干熄焦装置，从而对焦炭进行最大化的利用。

(2)干熄焦技术避免了湿熄焦的急剧冷却对焦炭结构的影响，比如机械强度、耐磨性、真密度、热稳定性、水分等指标均有大大改善，更有利于满足冶金用焦炭的质量要求。

(3)从环境保护效益方面看，干熄焦技术可以在完全密封的循环系统中操作，大大减少酚、硫化物、氰化物及粉尘外溢而对大气的污染，干熄焦生产设备环境效益明显，而且起到节能降耗的作用[6]。因此干熄焦技术是国内炼焦行业重点推广应用的节能减排、清洁生产和综合利用的新技术。

2.4 煤气脱硫技术

随着环保标准要求的日益严格，焦炉烟道气脱硫脱硝、脱硫废液综合利用就显得尤为重要。原有的焦炉烟气排放达不到标准要求，进而对焦炉烟气脱硫脱硝技术的改进随之而来。可以通过设计焦炉烟气的脱硫脱硝方案，并对工艺进行模拟优化，解决对应环保问题，不断提升企业节能环保水平。另一方面，煤气脱硫技术改进可以采用焦化脱硫液处理和副盐资源化利用技术，经过处理后的碱液氨水能够回收再利用，也能继续在脱硫系统中应用。而处理后可提取得到脱硫液的副盐产品硫氰酸铵和混合铵盐，避免了脱硫管道堵塞结垢和环境污染，实现废液资源化利用，创造了巨大的经济效益[7]。

2.5 烟尘处理技术

焦化生产过程中，炼焦炉就是产生污染物最多的一个工序，产生的大量废气通过焦炉炉体的缝隙漏入到大气中，首先可以考虑改进焦炉炉体的严密性问题，减少焦炉的漏气现象，从根本上解决问题。结焦过程，炉门可以通过技术改进，减少煤气的外漏，防止炉门处冒烟冒火情况[8]。装煤、炼焦和熄焦过程产生的粉尘、废气可以通过排入地面除尘站进行处理，颗粒物灰尘以旋风除尘、袋式除尘、电除尘等方法进行处理。煤气净化流程，可以分阶段冷却、除尘来代替传统的直接用氨水喷淋荒煤气的方法，来完成烟尘、粉尘污染的控制。

2.6 焦化废水处理新技术

依据清洁生产的理念，从焦化废水的来源和组分方面进行分析，从原料、工艺、污染治理等方面实现废水减排处理措施，主要包括有物理化学法、化学法以及生物化学法。还有一些新的处理工艺技术，比如：电化学氧化技术、光催化氧化法、超临界氧化技术、微波氧化技术、催化湿式氧化技术和臭氧氧化法等，将这些新技术与传统处理技术进行联合应用，能更有效地处理焦化废水，把有毒有害的物质转化成无害物质，会取得显著效果[9]。焦化废水还应做到预防和治理紧密结合，实现水资源循环再利用，从而达到焦化行业清洁生产的目的。

3 结束语

积极推行绿色清洁生产，合理运用新技术、新设备，既可以提高企业的技术和管理水平，又可以给企业带来了巨大的经济、社会和环境效益，甚至推动整个行业的发展。随着科技进步和社会发展，原料、设备、过程控制、工艺技术、产品类型、废弃物循环使用和治理等方面，将会不断的出现可用于焦化生产行业的创新措施，清洁生产、绿色转型升级的目标必然能实现[10]。