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前言
煉焦生產(chǎn)的3個(gè)基本環(huán)節(jié)包括：儲(chǔ)備煤、煉焦和焦處理。從原料煤的準(zhǔn)備到成品焦炭的運(yùn)出，整個(gè)流程各環(huán)節(jié)都有不同程度的煙塵產(chǎn)生，會(huì)污染周邊環(huán)境，對(duì)生產(chǎn)人員造成嚴(yán)重危害。近年來，國家及地方不斷加大環(huán)保力度，對(duì)焦化行業(yè)要求實(shí)行特別排放限值、超低排放限值和秋冬季錯(cuò)峰生產(chǎn)。
2019年4月，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》，河北省、山西省、陜西省、山東省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、河南省等陸續(xù)出臺(tái)了地方超低排放標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嵤┓桨?，?duì)煉焦生產(chǎn)全流程大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)做出了明確要求。環(huán)保問題成為制約焦化企業(yè)能否正常、連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。國家及部分地方煉焦生產(chǎn)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。
表1 國家及部分地方煉焦生產(chǎn)大氣污染物
排放標(biāo)準(zhǔn)
煉焦生產(chǎn)全流程煙塵排放具有排污環(huán)節(jié)多、污染源分散、污染物種類多、強(qiáng)度大、連續(xù)性與陣發(fā)性共存、與生產(chǎn)關(guān)系密切等特點(diǎn)。在加強(qiáng)對(duì)污染物散發(fā)設(shè)施密閉、源頭減量控制的基礎(chǔ)上，必須采取成熟可靠的末端煙塵治理措施對(duì)污染物進(jìn)行有效治理，滿足超低排放要求。
2
現(xiàn)行技術(shù)與措施
2.1?
儲(chǔ)備煤環(huán)節(jié)
煉焦煤在卸車、粉碎、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煤粉揚(yáng)塵，對(duì)操作環(huán)境造成極大污染。目前煤場要求采用封閉、半封閉料場，并設(shè)置噴淋（霧）等抑塵措施。汽車、火車卸料點(diǎn)設(shè)除塵設(shè)施或噴淋（霧）抑塵措施。當(dāng)煤的全年平均水分大于8%時(shí)，除破碎機(jī)、粉碎機(jī)應(yīng)設(shè)置除塵系統(tǒng)外，其他轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)一般不設(shè)除塵系統(tǒng)；當(dāng)煤的全年平均水分小于8%時(shí)，備煤工段全線轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)的皮帶機(jī)頭部和落料點(diǎn)都應(yīng)設(shè)置除塵系統(tǒng)。
針對(duì)煤粉揚(yáng)塵，一般在上述產(chǎn)塵點(diǎn)設(shè)置吸塵罩，將揚(yáng)塵通過除塵管道抽吸至脈沖袋式除塵器，過濾凈化后經(jīng)風(fēng)機(jī)排放至大氣。備煤車間的除塵器風(fēng)量較小，除塵器一般設(shè)置在粉碎機(jī)室、轉(zhuǎn)運(yùn)站的屋面。除塵濾袋采用覆膜濾料，設(shè)計(jì)過濾風(fēng)速控制在0.8 m/min，定期脈沖清灰，可實(shí)現(xiàn)煤粉顆粒物外排濃度小于10 mg/m3，滿足粉塵顆粒物超低排放要求。
2.2?
煉焦環(huán)節(jié)
煉焦是焦炭生產(chǎn)的核心，也是最主要的大氣污染物排放環(huán)節(jié)。煉焦煤在裝入炭化室時(shí)，煤粉與熾熱的炭化室內(nèi)壁接觸，瞬間產(chǎn)生大量煙塵，夾雜煤塵從裝煤孔或裝煤爐門外逸。成熟后的熾熱焦炭被推焦機(jī)推出，落入熄焦車時(shí)，焦炭破裂并在空氣中燃燒形成強(qiáng)烈的對(duì)流濃煙，同時(shí)攜帶大量焦粉散發(fā)到大氣中。焦?fàn)t機(jī)側(cè)車輛在摘爐門、推焦以及平煤過程中煙塵也會(huì)從爐門、平煤孔等處外逸。
焦?fàn)t加熱時(shí)煤氣燃燒產(chǎn)生的廢氣中含有大量的氮氧化物、二氧化硫和顆粒物，當(dāng)焦?fàn)t燃燒室與炭化室竄漏嚴(yán)重時(shí)污染物濃度會(huì)明顯上升。
采用干法熄焦時(shí)，干熄焦的裝入、排出裝置也會(huì)散發(fā)大量的煙塵和二氧化硫，對(duì)環(huán)境造成污染。
針對(duì)上述裝煤、出焦、干熄焦等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，分別設(shè)置裝煤除塵地面站、出焦除塵地面站、機(jī)側(cè)除塵地面站、焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝裝置、干熄焦除塵及脫二氧化硫地面站，通過相應(yīng)的技術(shù)與措施，實(shí)現(xiàn)顆粒物、氮氧化物、二氧化硫等大氣污染物的超低排放。
2.2.1裝煤除塵技術(shù)
目前，除少部分大型焦?fàn)t采用單炭化室壓力調(diào)節(jié)技術(shù)外，大部分焦?fàn)t裝煤煙塵治理采用干式除塵地面站。頂裝焦?fàn)t裝煤除塵工藝流程如下：裝煤車排煙管道→煙氣轉(zhuǎn)換閥→陣發(fā)性高溫?zé)焿m冷卻分離阻火器→預(yù)噴涂裝置→脈沖袋式除塵器→風(fēng)機(jī)→消聲器→煙囪→大氣。裝煤煙氣含有一定的水分和焦油，為防止裝煤煙塵冷凝結(jié)露、粘結(jié)濾袋，對(duì)除塵器采取保溫伴熱措施。為防止焦油粘結(jié)，在除塵器前設(shè)置預(yù)噴涂裝置，通過周期性噴入干焦粉對(duì)濾袋進(jìn)行噴涂保護(hù)。
頂裝焦?fàn)t裝煤除塵風(fēng)量根據(jù)焦?fàn)t規(guī)模確定，6~7 m頂裝焦?fàn)t通常取80 000~11 500 m3/h。隨著環(huán)保要求的提高，為滿足顆粒物小于10 mg/m3超低排放要求，除塵濾袋一般采用防靜電覆膜濾料，設(shè)計(jì)過濾風(fēng)速控制在0.8 m/min，采用周期性脈沖閥噴吹清灰。過濾收集的粉塵可通過刮板輸送機(jī)輸送至貯灰倉，定期加濕外運(yùn)或用真空吸排罐車外運(yùn)。
搗固焦?fàn)t裝煤除塵爐頂常采用高壓氨水噴射配合雙U型導(dǎo)煙管式導(dǎo)煙車，裝煤過程中從機(jī)側(cè)爐門逸出的煙塵采用搗固焦?fàn)t機(jī)側(cè)爐頭煙除塵地面站處理，詳見2.2.3節(jié)介紹。
國標(biāo)特別排放標(biāo)準(zhǔn)要求裝煤煙塵中二氧化硫排放濃度小于70 mg/m3，生態(tài)環(huán)境部超低排放標(biāo)準(zhǔn)未做進(jìn)一步要求。焦?fàn)t實(shí)際生產(chǎn)過程中，裝煤煙塵二氧化硫的排放濃度與焦?fàn)t爐型、生產(chǎn)操作制度、操作水平、煉焦煤含硫量、焦炭成熟度等多種因素密切相關(guān)。焦?fàn)t生產(chǎn)控制良好的條件下，二氧化硫可滿足排放要求，不需再進(jìn)行脫硫治理。如確實(shí)達(dá)不到更嚴(yán)格的排放要求，可將除塵后的煙氣二次升溫后噴入脫硫劑脫除二氧化硫。工藝流程為：除塵后的裝煤煙氣→GGH換熱→熱風(fēng)爐加熱→噴入脫硫劑→脫硫灰除塵→GGH換熱→風(fēng)機(jī)→煙囪→大氣。該裝煤煙塵脫硫工藝在河北某焦化企業(yè)投產(chǎn)運(yùn)行，脫硫效果良好，可滿足當(dāng)?shù)囟趸蛐∮?0 mg/m3的排放要求。但同時(shí)存在一次投資高、運(yùn)行費(fèi)用較高，占地面積較大等不利因素。
2.2.2出焦除塵技術(shù)
出焦除塵地面站由3部分組成：攔焦機(jī)上的大型吸氣罩及對(duì)接裝置、煙氣轉(zhuǎn)換閥和集塵干管、地面站凈化設(shè)備。焦?fàn)t出焦除塵工藝流程如下：攔焦機(jī)吸氣罩和對(duì)接裝置→煙氣轉(zhuǎn)換閥和集塵干管→陣發(fā)性高溫?zé)焿m冷卻分離阻火器→脈沖袋式除塵器→風(fēng)機(jī)→消聲器→煙囪→大氣。
焦?fàn)t出焦除塵風(fēng)量根據(jù)焦?fàn)t規(guī)模確定，6~7.65 m焦?fàn)t通常取324 000~400 000 m3/h。過濾風(fēng)速、濾袋材質(zhì)同樣要滿足超低排放要求。過濾收集的粉塵一部分可作為裝煤除塵系統(tǒng)的預(yù)噴涂料，一部分收集至貯灰倉定期外運(yùn)。
由于焦?fàn)t出焦是按一定周期間斷進(jìn)行，除塵風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)為變頻調(diào)速方式，出焦時(shí)高速運(yùn)行，其他時(shí)間低速運(yùn)行，以降低能耗。
2.2.3機(jī)側(cè)除塵技術(shù)
隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，機(jī)側(cè)煙塵治理也成為煉焦生產(chǎn)全流程中的一個(gè)重要方面。機(jī)側(cè)除塵有車載式除塵系統(tǒng)和干式除塵地面站2種方式，目前逐漸以干式除塵地面站為主。
頂裝焦?fàn)t機(jī)側(cè)除塵地面站針對(duì)推焦機(jī)在摘爐門、推焦以及平煤過程中造成的爐門、平煤孔外逸煙塵進(jìn)行收集凈化。與出焦除塵類似，機(jī)側(cè)除塵系統(tǒng)也包括推焦機(jī)吸氣罩、集塵干管和地面站凈化設(shè)備3部分，工藝流程如下：推焦機(jī)吸氣罩→U型水密封式集塵干管（皮帶密封式集塵干管）→火花捕集器→預(yù)噴涂裝置→脈沖袋式除塵器→風(fēng)機(jī)→消聲器→煙囪→大氣。頂裝焦?fàn)t機(jī)側(cè)除塵風(fēng)量根據(jù)焦?fàn)t規(guī)模確定，6~7.65 m焦?fàn)t除塵風(fēng)量通常取170 000~220 000 m3/h。過濾風(fēng)速、濾袋材質(zhì)同樣要滿足超低排放要求。
搗固焦?fàn)t機(jī)側(cè)除塵負(fù)責(zé)推焦時(shí)爐頭外逸煙塵和裝煤時(shí)爐頭外逸煙塵的凈化處理。根據(jù)機(jī)側(cè)車輛類型不同，除塵系統(tǒng)略有不同。采用搗固裝煤推焦一體車（SCP機(jī)）時(shí)，一體車上設(shè)置大型吸氣罩，能夠同時(shí)覆蓋推焦和裝煤爐孔。推焦、裝煤作業(yè)時(shí)，爐門清掃及推焦、裝煤時(shí)爐門外逸煙塵通過吸氣罩進(jìn)入集塵干管并通過地面站凈化外排。采用推焦機(jī)和裝煤車分體車時(shí)，除了2個(gè)車輛上分別設(shè)置吸氣罩外，在機(jī)側(cè)爐頂設(shè)置了1套煙塵捕集裝置。推焦時(shí)推焦機(jī)吸氣罩和爐頂捕集裝置打開，裝煤時(shí)裝煤車吸氣罩和爐頂捕集裝置打開。當(dāng)裝煤結(jié)束，推焦機(jī)與裝煤車換位期間爐門外逸煙塵由爐頂煙塵捕集裝置獨(dú)立完成。
裝煤煙氣中含有大量黏性焦油類混合物，經(jīng)過濾袋時(shí)會(huì)造成糊袋板結(jié)。為防止濾袋糊袋，在搗固焦?fàn)t機(jī)側(cè)除塵器前設(shè)置煙氣凈化吸附裝置，通過吸附裝置內(nèi)填充的10~25 mm塊狀焦炭吸附以去除焦油，保證除塵器長期穩(wěn)定運(yùn)行。塊狀焦炭定期自動(dòng)更換。
搗固焦?fàn)t機(jī)側(cè)爐頭煙除塵系統(tǒng)風(fēng)量與焦?fàn)t規(guī)模和機(jī)側(cè)車輛形式有關(guān)，配備分體車的5.5~6.78 m搗固焦?fàn)t除塵風(fēng)量通常取220 000~260 000 m3/h，配備SCP機(jī)時(shí)風(fēng)量可減少30 000~40 000 m3/h。除塵器過濾風(fēng)速、濾袋材質(zhì)要求與裝煤、出焦除塵系統(tǒng)相同，過濾風(fēng)速不大于0.8 m/min。
2.2.4焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)
自2015年國內(nèi)首套焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝裝置投產(chǎn)以來，焦化行業(yè)內(nèi)經(jīng)歷了很長一段時(shí)間焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝選擇期。經(jīng)過4~5年的工業(yè)化應(yīng)用檢驗(yàn)和淘汰，目前被業(yè)界接受的技術(shù)主要是干法/半干法脫硫+布袋除塵+中低溫SCR脫硝技術(shù)和活性焦脫硫脫硝技術(shù)。
干法/半干法脫硫+布袋除塵+中低溫SCR脫硝技術(shù)采用鈉基脫硫劑，先進(jìn)行高效脫硫，為中低溫SCR脫硝創(chuàng)造良好的煙氣條件，保證SCR高效脫硝穩(wěn)定運(yùn)行。其中采用碳酸氫鈉為原料的干法脫硫技術(shù)相比采用碳酸鈉溶液為原料的半干法技術(shù)，一次投資省、占地面積小、操作更簡單，綜合比較更具優(yōu)勢(shì)，逐漸成為首選脫硫技術(shù)。針對(duì)焦?fàn)t煙氣特性開發(fā)的中低溫SCR催化劑能夠在180~260 ℃溫度窗口穩(wěn)定保持高效脫硝效率，在國內(nèi)各焦化企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)提標(biāo)潛力大，通過增加脫硫劑噴入量、填充預(yù)留催化劑，即可滿足從一般地區(qū)排放指標(biāo)提升至超低排放指標(biāo)，滿足二氧化硫小于30 mg/m3，氮氧化物小于100 mg/m3，顆粒物小于10 mg/m3的排放要求。
活性焦脫硫脫硝技術(shù)是從燒結(jié)煙氣凈化領(lǐng)域引入到焦化領(lǐng)域，該技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)是不產(chǎn)生脫硫灰固廢?；钚越姑摿蛐侍貏e高，但脫硝效率偏低，適用于氮氧化物入口濃度不高（小于500 mg/m3）的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)焦化廠，目前在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)應(yīng)用較多?；钚越姑摿蛎撓跫夹g(shù)一次投資相對(duì)較高，運(yùn)行成本主要來自活性焦消耗后補(bǔ)充，受活性焦市場價(jià)格波動(dòng)影響很大。為滿足顆粒物10 mg/m3的排放要求，對(duì)吸附塔內(nèi)氣流分布和過濾風(fēng)速要求嚴(yán)格。在活性炭吸附、再生過程中必須充分考慮活性焦的易燃特性，設(shè)置必要的充氮保護(hù)和溫度檢測等安全措施，防止活性炭著火。
2.2.5干熄焦除塵及脫除二氧化硫技術(shù)
干熄焦裝置煙塵逸散主要來自焦炭裝入口、循環(huán)風(fēng)機(jī)放散口、預(yù)存段放散口、排焦溜槽口以及排焦皮帶落料點(diǎn)。其中，循環(huán)風(fēng)機(jī)放散口、排焦溜槽口的煙塵含有較高濃度二氧化硫。針對(duì)干熄焦各部位煙塵情況，分設(shè)2個(gè)除塵地面站：1套干熄焦環(huán)境除塵地面站，用于凈化低硫煙塵；1套高硫煙塵除塵地面站，用于凈化高硫煙塵。
（1）干熄焦環(huán)境除塵地面站。焦炭裝入口、預(yù)存段放散口產(chǎn)生的高溫?zé)煔獗晃鼩庹植都?，?jīng)過陣發(fā)性高溫?zé)焿m冷卻分離阻火器，降低煙氣溫度并初步分離大顆粒焦塵，排焦皮帶落料點(diǎn)處的低溫?zé)焿m經(jīng)陣發(fā)性高溫?zé)焿m冷卻分離阻火器預(yù)處理后，再與冷卻后的高溫?zé)煔饣旌?，混合后的煙氣進(jìn)入脈沖袋式除塵器凈化。高硫煙塵除塵系統(tǒng)故障時(shí)，循環(huán)風(fēng)機(jī)放散口、排焦溜槽口的煙塵將切換到干熄焦環(huán)境除塵地面站進(jìn)行除塵。
（2）高硫煙塵除塵地面站。循環(huán)風(fēng)機(jī)放散口、排焦溜槽的煙塵中含有較高濃度的二氧化硫，濃度為350~1 600 mg/m3。這兩部分煙塵經(jīng)高硫煙塵除塵地面站進(jìn)行除塵凈化處理后脫硫。脫硫可送至焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)或單獨(dú)設(shè)立的干法脫硫系統(tǒng)及活性焦吸附系統(tǒng)。
通過對(duì)干熄焦不同部位煙塵的相應(yīng)治理，可實(shí)現(xiàn)干熄焦除塵顆粒物小于10 mg/m3，二氧化硫小于50 mg/m3的超低排放要求。
