1、污染預防期末論文課題名稱：煤焦化工藝過程中的污染預防學 號： 姓 名： 李 昕 炎 專業、班級： 環境工程121 指導教師： 胡 學 偉 環境科學與工程學院煤焦化工藝過程中的污染預防1.企業概述中國化工黑龍江化工集團（股份）有限公司位于黑龍江省齊齊哈爾市富拉爾基區嫩江之畔，其前身為黑龍江化工總廠。公司始建于1958年，公司主要產品為：以煤為原料年生產焦炭75萬噸，及其它產品。是目前東北及內蒙古北部地區最大的商品焦基地；煤焦化工業是將煤通過干餾的方式將其轉化為焦炭，焦爐氣，焦油，并在通過加工生產多種重要化工產品的產業，在化工領域有著不可替代的重要性。2.污染源分析21 焦化工業清水消耗及污水產生

2、1. 焦化生產工藝中要用大量的洗滌水和冷卻水在化工生產過程中，每次生產過后為了將產品與設備分離以用于下一次的生產，都會對有關設備進行清洗，比如說在煤焦化過程中，焦油的生產與精制車間，產物制取后，廢渣的清洗；而冷卻水在化工生產過程中也十分普遍，高溫氣體或液體，為了在管線中運輸，存儲，以及進行下一道生產工藝，需要對其進行冷卻和凈化，如荒煤氣的冷卻與洗滌。2.濕法熄焦對清水的消耗從炭化室推出的紅焦需要冷卻，傳統的焦化工藝中，熄焦過程采用清水噴灑熄焦，在這一過程中紅焦的顯熱被水吸收，部分水發生汽化，消耗了清水，而且產生氣態污染物。推焦車焦炭焦炭2-222-24焦炭熄焦車煤塔搗固機 晾焦臺熄焦塔炭化室裝

3、煤車煙氣粉塵荒煤氣篩焦車間攔焦車布袋過濾除塵上升管排入大氣風機橋管精制車間荒煤氣焦油冷鼓煤氣凈化機械化澄清槽焦油集氣管煤焦化工藝流程圖 2.2焦化工業廢渣的來源主要來自回收與精制車間，有焦油渣、酸焦油（酸渣）和洗油再生殘渣等。3. 污染預防分析及解決的辦法對于焦化廢水，它的COD相當高，而且成分復雜，主要污染物有酚、氨、氰、硫化氫和油等，對于有價成分的回收難度大。各焦化廠的廢水數量及性質隨采用的生產工藝和化學產品精制加工的深度不同而異，從另一角度來說，廢水的量可以通過改良工藝和多級循環使用而減少。對于焦化工業產生的廢渣，由于煤是混合物，在干餾過程中，產焦，產汽達不到100%，所以廢渣的產生是不

4、可避免的，我們能做的就是對它的資源化利用。3.1焦化終冷水作為煤氣洗滌水系統補充水焦化廢水的處理難度大，成本高，其主要來源是冷卻水和洗滌水，將焦化終冷水作為煤氣洗滌水系統補充水，不僅能減少了清水的使用量，節約了水資源，同時減少了污水的產生量，降低了成本。3.2利用新型清洗方法減少水的使用焦化廢水的主要污染物是酚、氨、氰、硫化氫和油等，其中油與一些有機物與水并不相溶，用水洗滌耗水量大，且會為后續生化處理帶來很大難度。而采用新型清洗方式，可以減少產生洗滌水的量，快捷有效，可根據所需清洗設備的實際情況，采用干冰，高壓蒸汽等先進清洗方式。3.3采用干熄焦技術充分利用焦的顯熱減少水的使用所謂干熄焦，是指

5、采用惰性氣體將紅焦降溫冷卻的一種熄焦方法。在干熄焦過程中，紅焦從干熄爐頂部裝入，低溫惰性氣體由循環風機鼓入干熄爐冷卻段紅焦層內，吸收紅焦顯熱，冷卻后的焦炭從干熄爐底部排出，從干熄爐環形煙道出來的高溫惰性氣體流經干熄焦鍋爐進行熱交換，鍋爐產生蒸汽，蒸汽可用于發電。冷卻后的惰性氣體由循環風機重新鼓入干熄爐，惰性氣體在封閉的系統內循環使用。相比之下傳統的濕法熄焦，每噸紅焦需要4到5噸循環水，其中10%15%被汽化掉了，不僅造成了清水的消耗，還產生了大量的氣態污染物。3.4焦化廢渣制型煤煉焦煤焦化生產中在煉焦、煤氣回收及其它產品加工等生產過程中，大約會產生0.1%左右的廢渣。這些固體廢渣成分復雜，其中

6、焦油渣占到60%，一般它們的量占焦油總產量的4%左右。有很大的利用價值，但由于技術等原因，一直得不到有效利用。近年來，由于煤炭價格不斷攀升，國內鋼鐵行業在焦化廢渣再利用方面有了明顯的突破，實現了資源的二次利用，即節能，又環保。 廢渣制型煤推焦車焦炭焦炭2-222-24焦炭煤塔搗固機 晾焦臺熄焦塔熄焦車炭化室裝煤車煙氣粉塵荒煤氣篩焦車間攔焦車布袋過濾除塵上升管焦化終冷水排入大氣風機橋管精煉車間焦油荒煤氣煤氣洗滌冷卻機械化澄清槽焦油集氣管 改良后煤焦化工藝流程圖 （藍線為改良后增加部分）4. 預防方法的可行性分析4.1焦化終冷水作為煤氣洗滌水系統補充水的可行性分析在用焦化終冷水作為煤氣洗滌水方面已

7、經有企業應用于工業實際生產。2002年南京清新水處理有限公司曾對淮鋼集團焦化廠的該項應用進行過運行分析。 表1 焦化終冷水和高爐煤氣洗滌水水質分析（表中數據為均值）項目 焦化終冷水 高爐煤氣洗滌水pH總硬度(以碳酸鈣計) / ( mg/L)Cl-/ ( mg/L)總堿度( mg /L)F-/ ( mg/L) NH4+/ ( mg/L)酚/ ( mg/L) C OD / ( mg/L)總溶固/ ( mg/L)SO42-/ ( mg /L)懸浮物/ ( mg/L) 9 . 1 8. 2 38 . 03 228. 7 1797 320 105.3 5536 551.4 103.2 1030 1896

8、2 4920 98.68 1042 從 2000 年 4 月開始, 焦化終冷水定量引入煤氣洗滌水系統, 作為該系統的補充水, 現場應用情況見下表表2 現場水質及掛片分析（表中數據為均值）時間濁度/(mg/L)堿度/(mmol/L)硬度/( mg/L)Cl-/( mg/L)pH值懸浮物/(mg/L)污垢沉積速度/ mcm腐蝕率/( mm /a)4月5月6月7月8月8.88.79.148.510.121.8324.6528.426.730.55311.1563.8543.2456.4560.1154.7225.9353.2365.1448.27.948.268.188.158.3452.359.3

9、46.456.2651.040.81.061.031.10.00720.00640.00530.00590.0052結果顯示，焦化的終冷水做煤氣洗滌系統的洗滌水，系統可以正常穩定運行，這樣一來即免除了單獨對焦化終冷水進行處理所需的高額費用, 大大降低生產運行成本, 同時徹底排除了焦化終冷水因處理不當而引起的排放超標隱患, 避免了煤氣洗滌水系統因水質穩定處理不當結垢而制約高爐的正常生產。4.2利用新型清洗方法減少水量使用的可行性分析在焦化反應器以及管線清洗時，掛在壁上的芳香族化合物及其衍生物，焦油等會浸入水中，給廢水引入大量有機物，增加污水的COD值，使生化降解難度大。如采用干冰清洗，不但可以避

10、免之一問題，還可以降低停工工時；減少設備損壞；可極有效的清洗高溫的設備；減少或降低溶劑的使用，改善工作人員的安全；增進保養效率；減少生產停工期、降低成本、提高生產效率等，干冰清洗在工業中已有了較為普遍的展開，除少數一些易變形，精密度要求高的零件外，對于通常的殼體，軸承，齒輪等，都可以進行清洗。4.3采用干熄焦技術的可行性分析我國自20世紀80年代初，寶鋼一期從日本引進干熄焦至今，現有多個廠投產了干熄焦，各廠的使用狀況也存在著一定差異。以武鋼為例，武鋼7、8號焦爐為255孔6m焦爐，其干熄焦裝置設計能力為1140t/h，該裝置由日本作核心設計，鞍山焦耐院作轉接設計。該項目為國家經貿委的消化吸收項

11、目，是目前國內單套處理能力最大的干熄焦裝置。干熄焦關鍵設備從日本引進，部分設備由日方設計和監制，國內廠家制造，其中干熄焦的自動控制部分由武鋼自行設計，工程于2002年10月動工，2003年12月建成投產，2004年5月份該裝置已全面達產。4.4焦化廢渣制型煤煉焦的可行性分析焦化廢渣的主要成分是高分子碳氫化合物，還包括煤中所含大芳烴分子熱裂化或裂化產物中分子量低的芳烴在高溫下的熱聚合物以及少量的焦油(重質焦油)和氨水。焦油渣中碳含量在80%左右，在煉焦過程中90%以上都可轉化為焦炭、煤焦油和煤氣。其實，人們對于焦化廢渣的研究和再利用，已經有了幾十年的歷史。早在上世紀70年代，日本就開始焦油渣配型

12、煤煉焦的研究，10年前我國湘鋼、本鋼等廠就已經用簡單方法把焦油渣配入煤中煉焦。在2003年平煤武鋼聯合焦化公司就利用焦化廢渣可以做黏結劑的特性，在配煤盤后建成一套焦油渣添加裝置，該裝置將焦油渣融化成流體，再通過螺旋輸送機送入皮帶料線。隨后，他們又對該系統進行了改進，將熔融的焦油渣和煤粉混合，經雙軸攪拌機攪勻后，進入成型機擠壓制成型煤，與配合煤一起進入焦爐煉焦，從而形成了自己的專有技術。型煤煉焦生產的實踐證明，其煤餅的堆積密度可達900公斤/立方米，焦炭抗碎強度M40指標能提高1%3%，耐磨指標M10可改善2%4%，焦化廢渣型煤煉焦同樣對焦炭質量有一定程度的改善。2004年，武鋼把焦化廢渣制型煤

13、球用在4.3米焦爐上，通過試驗數據分析，焦炭的抗碎強度由79.16%提高到79.28%，提高了0.12%，其耐磨指標由7.65%提高到7.56%。該廠從2005年至今一直采用此技術，未發現焦油渣對焦炭質量產生負面影響。其他采用焦油渣型煤煉焦的企業應用效果也表明，焦化廢渣在煉焦過程中起到了穩定焦炭質量的作用，特別是對提高冶金焦炭冷強度具有很大作用，焦炭的抗碎強度提高的幅度一般在0.5%0.8%，耐磨指標改善程度達0.1%0.5%。由此可見這條預防方案是可行的。5. 采取預防措施后帶來的經濟效應及環境效益5.1直接經濟效益1） .污水方面僅從煉焦角度出發，按煉1噸焦產生0.6噸廢水計算，通過新型清

14、洗技術和終冷水回用，實現75%的清水節省；每噸高濃度有機廢水處理成本為23元，再此條件下計算帶來的經濟及環境效益。清水節約量 = 年產焦量x0.6x75% =75萬噸x0.6x75%=33.75萬噸降低成本=清水節約量x（水價+污水處理費）=337500x（2.5+23）=861萬.2）.廢渣制型煤經濟效益=渣量x（減少配煤成本+固廢處理費）=75萬噸x0.1%x（500+200）=53萬元。3） .干熄焦過程所產電能W=（75/140）x39311MW.h=21059.5MW.h電費1=Wx電價=Wx0.7=1474萬（注：39311MW.h為所查理論最大值）所以保守估計取70%，再乘上工業

15、電價（如果供民用經濟效益會更多）電費2=1474x0.7=1032萬總計：861+53+1032=1946萬5.2為企業規避的風險避免了污水處理不達標，給企業帶來的罰款，減少企業對嫩江污染的風險性。參考文獻1. 豐恒夫，焦化廢渣并不“廢”N,中國冶金報,2009,9,3,第C04版2. 高根煜,廢氣中烴類的排放控制和回收利用技術J,工業安全與環保,2004 ,30 (3) 3.王玉桃, 高濱，焦化廢水和高爐煤氣洗滌水的治理與應用J,工業水處理,2002 ,922( 9)4. 李蘭英,湘鋼焦化備煤工藝系統的技術改進和應用J,廣州化工,2012,9 40(17)5. 鄭明東,煤焦化可持續發展的新技術研究進展M,2010,6,206. 何秋生,范曉周,王新明,盛國英,傅家謨,煤焦化過程中顆粒物和二氧化硫的釋放J地球與環境,2007 35(3)7. 葛玉梅,焦化廠備煤車間的生產組織M,2010,50228. 藺起梅,楊小紅,焦化廢水處理技術的應用與研究進展J,環境研究與監測,2006,12 19(4)9. 高晉生,煤的熱解、煉焦和煤焦油加工M,化學工業出版社10. 王利斌，焦化技