焦化行業環境保護問題的研究分析

鞏月偉

（山西晉環科源環境資源科技有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

現階段我國焦化行業產能逐年提升，截至2021年達6.8 億t，是全球產能的70%以上，居世界首位。但焦化行業屬于比較典型的重污染行業，對周邊環境會產生較大的破壞和威脅。為此，相關焦化企業應當注重采用先進的治理技術，針對存在的污染進行有效防治，控制大氣、水以及固體廢棄物污染現象，促進企業綠色轉型發展。

1 工程案例

以山西太原某長流程鋼鐵企業的焦化廠為例，該企業現有3 座復熱式焦爐及其配套的兩套生產裝置，年焦炭產量可達330 萬t，焦爐煤氣年產量15.76×108Nm3，年焦油產量可達13.49 萬t、年粗苯產量3.66萬t、硫銨產量4.27 萬t、硫酸產量2.78 萬t。主要是生產優質冶金焦供煉鐵高爐使用，輸出高熱值的焦爐煙氣供公司后部軋鋼系統，并回收化工產品。近年來，隨著當地工業轉型進程逐漸加快，并且在生態文明建設中日益重視焦化生產過程產生的污染治理，該公司采取有效的污染防治和環境保護技術，有效推進可持續發展。

2 焦化行業環境污染問題

2.1 大氣污染

結合該焦化企業的生產實踐，主要產生污染的設備是焦爐，由于大多數焦爐采用煤氣加熱的方式，運行期間會產生大量的污染物。比如在本企業中，大氣污染表現在煉焦車間煙氣污染，通常情況下，洗精煤從備煤工段輸送出來后，經過輸煤棧橋被送到煤塔中，再通過給料器裝入到裝煤推焦機的煤箱中，然后再由推焦機從機側輸送到炭化室中，經過干餾可形成焦炭或荒煤氣。這一過程，因為裝煤而產生的煙塵被爐頂的除塵車吸出，經過燃耗及洗滌后可排放出廢氣。同時炭化室中的焦炭在高溫作用下，可被推焦機推出，進入到熄焦車后，由電機車拉到干熄焦裝置進行干法熄焦，最后再運輸到篩焦段[1]。結合該車間工藝情況，存在的大氣污染包括裝煤時產生的煙氣、密封不嚴導致焦爐爐體廢氣泄漏、熄焦煙氣以及推焦過程中的周期性排放廢氣等。最近幾年，該企業焦化煙氣的溫度變化區間大、煙氣中帶有冒火星的焦炭顆粒、煙氣含塵量大、顆粒物含量高、帶有大顆粒物質，且含有焦油和重金屬顆粒、酸性物質等，針對這一特點，為實現環境保護目標，需要采取科學有效的治理技術。

2.2 水污染

在該焦化企業中，水污染是最為嚴重的污染類型，主要產生在冷鼓、蒸氨、脫苯等工段。根據焦化工藝特點，焦化廢水中含有高濃度的苯環有機物，成分相對復雜，處理難度大。以往很多焦化企業為降低生產成本，采用廢水熄焦或外排等方式，對周邊環境造成較大的污染影響。企業針對這一問題通過引進生物法進行處理，雖然在很大程度上可有效降低酚、氰等污染物含量，但對于COD、氮氧化物等難以保障符合排放標準，仍需進一步革新治理技術。

2.3 工業固體廢棄物

焦化企業產生的固體廢棄物形式主要為焦塵、煤塵、焦油渣、再生渣等，在生產過程中會逸散到環境中，尤其是當前階段，多數焦化企業普遍將煤塵與焦塵直接混裝到煤、焦油渣和再生渣中，通過蒸餾或者直接混入粉碎機煤料的方式進行處理，該方式對皮帶腐蝕性較強，而且會造成裝煤車螺旋負荷加大，在生產過程中出現大量揚塵等情況[2]。另外，在該企業的備煤車間、篩焦車間等，當配煤室、粉碎機、煤坑、煤焦制樣室等設施運作時，可利用輸送機將原料洗精煤運送到備煤車間，經過對煤的選配后，由破碎機粉碎形成直徑3 mm 的微粒，再由帶式輸送機運送到塔頂，便于進入焦爐內進行生產，這一期間存在煤粉和煤塵等固體污染物，對周邊環境造成極大的影響。

3 焦化行業環境保護措施

3.1 應用綠色先進的煙氣處理技術

該企業為貫徹落實綠色發展理念，逐漸重視對煙氣處理技術的應用，以提高環境保護力度。例如近年來引進塵硝硫NMHC 協同一體化處理技術，如圖1所示。該項技術設備主要運用系統性設計理念，充分結合材料技術與工藝設計，構成先進的焦化煙氣治理技術，符合焦爐煙氣的特點以及環保超低排放要求。該設備的核心單元為一體化反應器的陶瓷纖維催化復合濾管，通過浸入高活性催化劑功能離子，有利于將焦化煙氣中的多種污染物一次性去除，而且在運行期間，具有工藝流程較短、投資成本較低、治理效率高的優勢。另外，該企業注重降低焦爐煙囪廢氣，主要措施包括源頭減量、過程控制以及末端治理等。其中源頭減量是對加熱煤氣采用低硫、低氮燃氣，在加熱時采用廢氣循環與多段加熱相結合的低氮燃燒技術。同時對多段加熱采用立火道分段供應空氣，便于形成多點燃燒，確保焦爐均勻加熱，使焦爐的燃燒強度降低，有利于減少廢氣產生[3]。而過程控制措施，即強調對焦爐生產操作實施科學管理、降低空氣過剩系數、強化對爐溫的管理、防范系統性溫度偏高或者存在高溫火道等。在末端治理手段中，通常是利用干法脫硫、除塵與SCR 脫銷等組合工藝、活性炭活性焦法脫硫脫銷工藝等，并結合高效布袋除塵方式，有效過濾煙氣中的污染物。經實施治理后，該焦化企業煙氣排放符合ρ（SO2）＜15 mg/m3，ρ（NOx）＜50 mg/m3，顆粒物質量濃度＜5 mg/m3、焦爐煙囪非甲烷總烴排放質量濃度不能高于60 mg/m3和脫硝氨逃逸＜8 mg/m3等標準，有效減少碳排放，推進碳中和戰略實施。

圖1 塵硝硫NMHC 協同一體化處理技術

3.2 合理引進焦化廢水處理工藝

根據本次焦化企業存在的水污染現狀，在治理過程中可采用A/O、A-A/O、短程消化、反硝化等生物處理工藝，通過合理設置工藝參數、控制工藝條件，有助于實現較好的脫氮效果。例如，該企業針對水污染狀況側重采用A2O 法處理含氨廢水。將廢水經過除油池、調節池以及氣浮除油裝置等處理，去除污油后可進入到厭氧池、缺氧池和好氧池，有利于酸化、水解廢水中含有的有機物，促使廢水的可生化性得到提高[4]。然后再利用微生物降解作用，去除酚、氰及其他有害物質。經過生物酶處理后，進入到二沉池中實現泥水分離，進入混合反應池、混凝沉淀池等，采用活性炭吸附方法對污水實施處理，可保障出水指標符合排放要求，如表1 所示。此外，綜合考慮該焦化廠的實際生產特點，還可在化產車間增加蒸氨塔和氨分解裝置，有效降低生化處理入水中的氨含量，保障出水水質符合熄焦用水標準，形成閉路循環體系，減少外排對環境的污染影響，提高資源利用效率。

表1 我國焦化污水進出水水質

3.3 科學運用固體廢棄物回收利用技術

為有效處理固體廢棄物，該焦化廠側重回收利用技術，例如將除塵灰、焦油渣、再生渣、生化污泥等，按照相應比例與煤混裝，經過成型壓球機進行生產，使其成為半球狀型煤，再裝入煤堆中，有利于減少粉塵的環境污染。同時該治理技術可增加裝入煤堆的密度，使焦炭質量大幅提升，進一步降低成本，因此應用除塵灰與煤粉制型煤工藝具有顯著優勢。該項技術的運用是將焦爐除塵灰、除塵器除塵煤粉等，送入到儲罐中，按照相應比例混合，輸送到螺旋攪拌機后，與化產工序的焦油渣、脫硫廢液等實施充分攪拌，再采用自壓方式將混合煤料送入到成型壓球機中，基于活動輥擠壓形成半球狀型煤，運送到煤塔皮帶后，與粉碎的干燥煤料混合，可送入到焦爐中煉焦，減少固體煤粉和粉塵的產生量，增強環境保護效果。經過處理后，該焦化廠項目每年減少排放危險廢棄物約2 000 t，創造效益達800 萬元。

4 結語

在當前我國焦化行業產能不斷提升的背景下，應重視環境保護問題，焦化生產環節進行時可能產生較嚴重的大氣污染、水污染和固體廢棄物，導致周邊環境系統的平衡性遭到破壞，不僅影響動植物的生存發展，還會對人體、土壤、大氣等產生危害。為有效落實生態文明建設，推動焦化行業綠色發展轉型，以太鋼焦化廠為例，需積極采取有效的污染治理和防范技術，例如通過塵硝硫NMHC 協同一體化處理技術、A2O 法處理含氨廢水、除塵灰與煤粉制型煤工藝等，保障焦化廠的各項污染指標得到良好控制，切實提高環境保護力度，實現可持續發展目標。