新焦化投产环保整治情况范文

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1前言

我厂自2002年以来,陆续建设了三座6m焦炉(2×55+1×60孔)及相应的140t和75t干熄焦装置各一套、煤气净化系统两套、备煤筛焦系统一套。众所周知,焦化属典型的以煤为原料的化工企业,是污染排放大户。污染因子多,毒性大,治理难。因而在建设之初我厂就十分重视环境保护,同步配套建设了污水处理、地面除尘站等众多环保设施以处理生产过程中产生的废气、废液和废渣等污染物,环保投入占固定资产投资的17%。但由于当年环保认知水平、工艺设计水平、总体建设资金等因素的限制,加上几年前执行的环保排放标准相对今日较宽松,投产后发现当年设计建设的部分环保设施、所采用的环保手段有一些已不能适应后来我国日趋完善的环境法律法规和日益严格的环保排放标准要求。为此,针对环保设施上存在的问题,我厂作出了诸多有益的尝试,通过技术改造、技术攻关从工艺上、装备上进行了一系列的改进。有的投入运行后取得了较好的效果,有的正在建设之中,也有的已完成相关论证工作,正在积极向前推进。本文选择其中主要的几个方面做一介绍。

2主要项目介绍

2.1酚氰废水深度处理

2.1.1问题的由来

焦化酚氰废水作为一种污染较大且极难处理的工业废水,其中的酚、氰、含氮化合物等污染因子对水体及其中的生物都有很大的危害。我厂第一座酚氰废水处理站于2004年6月建成投用,用于处理3#和4#焦炉的生产废水及其它废水,系统设计规模为100m3/h,出水只能达到二级排放标准。处理后废水大部分用于湿法熄焦补水,其余用于焦台等处补水。2005年2月,我厂140t干熄焦工程开工。工程建成后这部分处理后废水面临既不能回用又不符合环保部门一级排放标准要求的局面。

2.1.2采取的措施在5#焦炉建设之初,即从设计上考虑深度处理问题。经过比选,在臭氧氧化、活性炭过滤及超滤等众多深度处理工艺中选择了相对成熟可靠的活性炭过滤工艺,即在混凝后增加一套活性炭过滤装置。通过活性炭吸咐作用,使出水水质达到一级排放标准。该装置于2006年5月建成,流程如图1:图1增加深度处理装置后废水处理流程图经生化、混凝处理后的废水加压送至活性炭过滤器过滤,滤后水达一级标准外排。当过滤器进水阻力达一定程度后,由反冲洗水泵进行反冲洗。2005年9月,我厂又对第一座酚氰废水处理站进行了改造,同样在混凝后增加活性炭过滤器,于2006年底建成投用。通过深度处理,出水达到一级排放标准。减少了污染物排放总量,也为进一步回用创造了条件。

2.1.3实施效果

从运行结果可以看出,几项主要污染因子去除率都能达到30%左右,处理后出水可以达到一级排放标准。运行成本偏高,活性炭饱和失效较快,新装填活性炭仅10天就难以保证COD在100以下,过滤效率迅速下降到15%以下。经计算仅活性炭消耗一项成本就高达2.73元/m3原水。活性炭装填和更换完全依赖人工,劳动强度较大,有待改进。

2.2焦油渣综合利用

2.2.1问题的由来

焦化化产生产过程中会产生大量焦油渣(2500t/a),它来自于机械化氨水澄清槽,此外硫铵、粗苯等工序还有部分蒸氨沥青渣(150t/a)、再生残渣等。主要成份为各种烃类,并含少量煤粉等颗粒物。均具有一定的挥发性、可燃性和毒性。这些固体废弃物原设计处理手段都是配入炼焦煤中送往焦炉炼焦,但这种做法导致现场操作环境恶劣,工人劳动强度大,难以做到均匀回配,容易造成设备污染和腐蚀,且会引起加煤车螺旋给料器堵料,影响焦炉正常生产。投产前几年只能通过渣箱收集后暂时堆放在煤场空地上,造成固体废弃物长期积压,影响周围的环境,不符合环保及现场管理的要求,迫切需要解决。

2.2.2采取的措施

目前焦化企业中焦油渣得到妥善处理的极少,少量厂家制成型煤加入煤中,但能正常使用并能避免二次污染的厂家不多。我厂经过两年的可行性研究,投资470万元成功引进了一套焦油渣综合利用装置,于2007年8月投入运行。流程如图2:图2焦油渣回收利用装置工艺流程专用的焦油渣箱用叉车运至配料现场,提升到现场2个渣槽,同时从配合粉碎后的输煤皮带上截取部分煤与焦油渣充分混合后制成球状型煤,随输煤皮带送往煤塔进入焦炉炼焦。整套回收利用装置占地面积约120平方米。主要设备有圆盘给料器、螺旋搅拌机、双辊式造球机、可移动式渣箱、电气控制系统等。

2.2.3实施效果

该系统运行以来效果良好。实现了焦油渣全回配,彻底解决了焦油渣处理这一环保难题,同时还可以消化掉蒸氨沥青渣和粗苯再生残渣等固体废弃物。该工艺不需添加剂、不需加热固化。从型煤外观看,强度较高,能经受输送过程中的冲击。渣煤比可根据天气等因素的变化和生产需要在一定范围内进行无级调节。从生产现场的操作环境看,整个装置不存在二次污染问题。由于配量相对很少,型煤的配入对焦炭质量几乎没有影响。利用焦油渣作为粘结剂生产型煤炼焦,不仅使固体废弃物不出厂,完全解决了我厂焦油渣及其它废渣处理的环保问题,同时由于焦油渣中焦油、焦粉、煤粉等回到焦炉炼焦后,90%都将转化为焦炭、煤焦油和煤气,每年还可创经济效益130万元。

2.3集气管压力控制

2.3.1问题的由来

集气管压力不稳定是焦炉冒烟冒火的重要原因之一。稳定焦炉集气管压力不仅仅影响到焦炉寿命、风机的安全运行和后续煤气净化的生产操作,对控制焦炉的烟尘逸散也十分关键。我厂焦炉集气管压力控制原设计为分散式控制。集气管压力调节装置与鼓风机液力耦合器调节是相互独立的单回路闭环控制系统。焦炉部分通过Π型管调节翻板,手动或自动调节装置调整焦炉集气管压力。煤气净化部分是通过液力耦合器控制鼓风机转速来调整初冷器前的吸力。由于影响集气管压力的因素比较多,有初冷器前吸力变化;不同集气管之间的相互耦合;焦炉炭化室内间歇地装煤和推焦产生的冲击;结焦时间、加热制度、煤的成分、装煤量、循环氨水流量和温度、系统阻力甚至鼓风机入口排液系统等参数的变化等等。这种单回路控制模式,压力调节效果很不理想,难以很好地解决上述问题。集气管压力频繁地大幅度波动,极易导致焦炉冒烟冒火,严重影响岗位及周边环境。

2.3.2采取的措施

为克服原控制方式存在的不足,2007年以来我厂对集气管压力调节进行了持续地优化调整。经过对历史数据(3#、4#、5#焦炉集气管的压力、阀位、液力离合器、风机及系统阻力等)的反复研究分析,建立了新的控制系统数学模型,针对集气管蝶阀调节单元和风机液力离合器调节单元设计了不同的控制算法,完成了系统仿真与控制算法优化工作,形成了现有的先进控制算法。新方案是在正常生产的工况下,根据生产负荷的变化,通过自动调整集气管翻板阀、大循环管阀门和风机液力耦合器实现初冷器前吸力的稳定,最终使集气管压力稳定在80-120Pa(设定值)上下。现使用的先进控制程序将循环管阀门作为主要调节设备,初冷器前的吸力控制以调节循环管阀门为主,循环管调节蝶阀的动作范围设定在0-30%;当循环管调节蝶阀在8%-20%范围内动作时,风机不动作,超出此范围,风机调整机构开始动作。减少了风机动作频率,有效的保护了重要生产设备。风机的液力耦合器的开度限幅设为35%-70%,保证了在“先进控制”方式下,风机的开度一直在安全范围。

2.3.3实施效果

先进控制程序实现了焦炉集气管压力、初冷器前吸力的协调控制。吸力调节较以往稳定,在90%的时间内压力稳定在±30Pa。集气管压力得到较好的控制。先进控制程序减少了风机动作频率,有利于鼓风机安全稳定运行。先进控制程序使用了偏差趋势调节,提高了调节速度,使集气管压力超标能在30秒内调回,避免了常规调节滞后的问题。当焦炉出焦时间延长,煤气量较大时压力易出现震荡现象,通常需要调整参数,降低阀门动作频率;当煤气发生量偏大或煤气用量减少致使风机后压力上升,负荷增大,调节效果也受影响,通常需要煤气放散来降低机后压力,进而降低风机负荷,保持初冷器前吸力稳定。

2.4贮槽放散气体洗涤

2.4.1问题的由来

煤气净化系统废气主要为各贮槽放散气体。原设计集中经压力平衡系统回吸煤气管道,以避免外排造成污染。但由于各贮槽密闭性能不佳,压力平衡难以保持,空气很难避免进入吸煤气管道;出于煤气鼓风机运行安全考虑,和国内大多数同行一样,压力平衡系统一直未投入使用。目前各区域贮槽放散气通过顶部放散管直接排放到大气中,对操作现场和周边环境造成较大污染。为了改善职工操作环境,减少对周边环境的影响,有必要对这些贮槽排气进行收集处理。

2.4.2采取的措施

建设一套放散气洗涤装置。装置于2008年底开工建设。该装置采用排气洗净工艺净化贮槽放散气,将各贮槽放散气集中收集洗涤达标后再排放,从而改善周围环境。避免了化产各区域贮槽气体直接排入大气所造成的环境污染。废气经洗净后可达到如下排放标准:H2S0.4kg/h、NH35.5kg/h(GB14554-93恶臭污染物排放标准);酚100mg/m3、CmHn120mg/m3(GB16297-1996大气污染物综合排放标准)。放散气洗涤工艺流程如下:将贮槽放散气通过管道引入装置,经排气风机送入排气洗净塔,与上部喷洒的洗净液体逆向接触,将气体中污染物质洗除,尾气通过塔顶排放。喷洒液体为蒸氨废水,吸收污染物后洗涤液,由泵送回澄清槽。该装置主要设备有排气洗净塔、排气风机、焦油渣箱密封装置等,工程总占地面积约为32m2,投资约120万元。目前项目正在施工中。

2.5脱硫废液

2.5.1问题的由来

我厂两套煤气净化系统均采用HPF脱硫工艺生产熔融硫。该工艺具有投资省、脱硫效率高、生产成本低等优点,是比较理想的脱硫工艺,但是在HPF脱硫过程中会产生副盐累积,为了维持脱硫效果,不得不定期排放少量脱硫废液。目前我厂脱硫所产生的废液全部送入备煤系统返回焦炉重新利用,由此带来了一系列问题:废液配入煤中,造成炼焦系统硫负荷循环累积,也影响焦炭质量;大量含水废液配入煤中,增加了炼焦耗热量;脱硫废液送到备煤系统,导致皮带机、电缆、布料车、加煤车等严重腐蚀;由于喷洒不均或雨季煤吸收能力下降,煤场积液严重,一旦下雨即会污染排水系统,已成为我厂最大的污染源。

2.5.2方案的探讨

目前国内有200多套HPF脱硫工艺,均受困于脱硫废液问题而开工不足。现多数同行废液处理以煤场喷洒和配煤滴加为主,其弊端如前所述,是为下下策。另一种做法是采取提盐处理,提出废液中的盐类产品,清液返回系统。由于其产品硫氰酸盐国内外市场容量有限,需求量小,将来产品极易积压成为新的无法处理的固体废弃物,且提盐处理动力消耗高环境差。经过考察,了解到宝钢三期1997年引进的大阪煤气公司FRC脱硫及制酸工艺可较好地解决废液问题。该工艺以脱硫液再生得到的硫磺及含有副盐的脱硫废液为原料生产浓硫酸。十多年来,装置运行可靠稳定,现场环境较好,没有二次污染,尾气经洗涤后SO2约80ppm,NOx一般在60-70ppm。且最终产品为最常用化工原料浓硫酸。如果我厂采用这套工艺,不仅可解决脱硫废液这一环保难题,同时可取消熔硫,将硫泡沫(目前我厂用来熔硫,不仅蒸汽消耗大,约2-3t/h,而且因所得硫磺品味低,产量少,销售困难,运输、贮存不安全且价格极低)和脱硫废液一起用于生产我厂所需的浓硫酸。每年可得到产品94%-98%浓硫酸15000t和副产品蒸汽(2.5MPa;4t/h)。按2008年我厂硫铵工序消耗浓硫酸约17000t计算,可基本实现浓硫酸自给,且能节约熔硫蒸汽消耗,具有很大的经济价值。2008年,我厂联合中冶焦耐、江苏科瑞和宁波科新三家公司在消化宝钢FRC煤气脱硫制酸工艺技术的基础上合作研发了针对我厂的脱硫废液浓缩制酸工艺,已通过公司组织的可行性论证。论证认为该方案技术上和经济上可行,有望彻底地解决HPF工艺遗留问题,符合国家循环经济政策和环保要求。新研发脱硫废液浓缩制酸工艺由原料处理、焚烧、净化、转化、吸收、洗净等几部分组成:含硫浆液经离心分离、浓缩、雾化、燃烧,生成含SO2、N2、H2O、CO2等的烟气。烟气送废热锅炉回收热量,再进行增湿、冷却、洗涤、干燥处理,在转化器中将SO2转化为SO3,最终用94%-98%浓硫酸吸收得成品浓硫酸。目前焦化行业对硫浆和脱硫废液的处理还缺乏有效的手段,以硫浆为原料制硫酸是解决硫浆和硫盐污染的一个很好的方向。

3结束语

3.1焦化生产以煤为原料,是污染排放大户。染因子多,毒性大,治理难。

3.2随着环保要求的日益提高,环保问题的治理需要加大投入力度,需要持续的努力。

3.3投产几年来,我厂针对废气、废液、废渣等环保难题,加大投入,不断改进,除文中提出的部分项目外,还有建设煤场挡墙、进行皮带通廊的封闭、改进除尘装置的布袋和管道等等。

3.4经过几年来的努力,我厂焦化主要污染源得到了有效控制,整体的环境保护水平在国内同行中处于较好水平。