焦化行业环境保护问题的研究分析

巩月伟

（山西晋环科源环境资源科技有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

现阶段我国焦化行业产能逐年提升，截至2021年达6.8 亿t，是全球产能的70%以上，居世界首位。但焦化行业属于比较典型的重污染行业，对周边环境会产生较大的破坏和威胁。为此，相关焦化企业应当注重采用先进的治理技术，针对存在的污染进行有效防治，控制大气、水以及固体废弃物污染现象，促进企业绿色转型发展。

1 工程案例

以山西太原某长流程钢铁企业的焦化厂为例，该企业现有3 座复热式焦炉及其配套的两套生产装置，年焦炭产量可达330 万t，焦炉煤气年产量15.76×108Nm3，年焦油产量可达13.49 万t、年粗苯产量3.66万t、硫铵产量4.27 万t、硫酸产量2.78 万t。主要是生产优质冶金焦供炼铁高炉使用，输出高热值的焦炉烟气供公司后部轧钢系统，并回收化工产品。近年来，随着当地工业转型进程逐渐加快，并且在生态文明建设中日益重视焦化生产过程产生的污染治理，该公司采取有效的污染防治和环境保护技术，有效推进可持续发展。

2 焦化行业环境污染问题

2.1 大气污染

结合该焦化企业的生产实践，主要产生污染的设备是焦炉，由于大多数焦炉采用煤气加热的方式，运行期间会产生大量的污染物。比如在本企业中，大气污染表现在炼焦车间烟气污染，通常情况下，洗精煤从备煤工段输送出来后，经过输煤栈桥被送到煤塔中，再通过给料器装入到装煤推焦机的煤箱中，然后再由推焦机从机侧输送到炭化室中，经过干馏可形成焦炭或荒煤气。这一过程，因为装煤而产生的烟尘被炉顶的除尘车吸出，经过燃耗及洗涤后可排放出废气。同时炭化室中的焦炭在高温作用下，可被推焦机推出，进入到熄焦车后，由电机车拉到干熄焦装置进行干法熄焦，最后再运输到筛焦段[1]。结合该车间工艺情况，存在的大气污染包括装煤时产生的烟气、密封不严导致焦炉炉体废气泄漏、熄焦烟气以及推焦过程中的周期性排放废气等。最近几年，该企业焦化烟气的温度变化区间大、烟气中带有冒火星的焦炭颗粒、烟气含尘量大、颗粒物含量高、带有大颗粒物质，且含有焦油和重金属颗粒、酸性物质等，针对这一特点，为实现环境保护目标，需要采取科学有效的治理技术。

2.2 水污染

在该焦化企业中，水污染是最为严重的污染类型，主要产生在冷鼓、蒸氨、脱苯等工段。根据焦化工艺特点，焦化废水中含有高浓度的苯环有机物，成分相对复杂，处理难度大。以往很多焦化企业为降低生产成本，采用废水熄焦或外排等方式，对周边环境造成较大的污染影响。企业针对这一问题通过引进生物法进行处理，虽然在很大程度上可有效降低酚、氰等污染物含量，但对于COD、氮氧化物等难以保障符合排放标准，仍需进一步革新治理技术。

2.3 工业固体废弃物

焦化企业产生的固体废弃物形式主要为焦尘、煤尘、焦油渣、再生渣等，在生产过程中会逸散到环境中，尤其是当前阶段，多数焦化企业普遍将煤尘与焦尘直接混装到煤、焦油渣和再生渣中，通过蒸馏或者直接混入粉碎机煤料的方式进行处理，该方式对皮带腐蚀性较强，而且会造成装煤车螺旋负荷加大，在生产过程中出现大量扬尘等情况[2]。另外，在该企业的备煤车间、筛焦车间等，当配煤室、粉碎机、煤坑、煤焦制样室等设施运作时，可利用输送机将原料洗精煤运送到备煤车间，经过对煤的选配后，由破碎机粉碎形成直径3 mm 的微粒，再由带式输送机运送到塔顶，便于进入焦炉内进行生产，这一期间存在煤粉和煤尘等固体污染物，对周边环境造成极大的影响。

3 焦化行业环境保护措施

3.1 应用绿色先进的烟气处理技术

该企业为贯彻落实绿色发展理念，逐渐重视对烟气处理技术的应用，以提高环境保护力度。例如近年来引进尘硝硫NMHC 协同一体化处理技术，如图1所示。该项技术设备主要运用系统性设计理念，充分结合材料技术与工艺设计，构成先进的焦化烟气治理技术，符合焦炉烟气的特点以及环保超低排放要求。该设备的核心单元为一体化反应器的陶瓷纤维催化复合滤管，通过浸入高活性催化剂功能离子，有利于将焦化烟气中的多种污染物一次性去除，而且在运行期间，具有工艺流程较短、投资成本较低、治理效率高的优势。另外，该企业注重降低焦炉烟囱废气，主要措施包括源头减量、过程控制以及末端治理等。其中源头减量是对加热煤气采用低硫、低氮燃气，在加热时采用废气循环与多段加热相结合的低氮燃烧技术。同时对多段加热采用立火道分段供应空气，便于形成多点燃烧，确保焦炉均匀加热，使焦炉的燃烧强度降低，有利于减少废气产生[3]。而过程控制措施，即强调对焦炉生产操作实施科学管理、降低空气过剩系数、强化对炉温的管理、防范系统性温度偏高或者存在高温火道等。在末端治理手段中，通常是利用干法脱硫、除尘与SCR 脱销等组合工艺、活性炭活性焦法脱硫脱销工艺等，并结合高效布袋除尘方式，有效过滤烟气中的污染物。经实施治理后，该焦化企业烟气排放符合ρ（SO2）＜15 mg/m3，ρ（NOx）＜50 mg/m3，颗粒物质量浓度＜5 mg/m3、焦炉烟囱非甲烷总烃排放质量浓度不能高于60 mg/m3和脱硝氨逃逸＜8 mg/m3等标准，有效减少碳排放，推进碳中和战略实施。

图1 尘硝硫NMHC 协同一体化处理技术

3.2 合理引进焦化废水处理工艺

根据本次焦化企业存在的水污染现状，在治理过程中可采用A/O、A-A/O、短程消化、反硝化等生物处理工艺，通过合理设置工艺参数、控制工艺条件，有助于实现较好的脱氮效果。例如，该企业针对水污染状况侧重采用A2O 法处理含氨废水。将废水经过除油池、调节池以及气浮除油装置等处理，去除污油后可进入到厌氧池、缺氧池和好氧池，有利于酸化、水解废水中含有的有机物，促使废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、氰及其他有害物质。经过生物酶处理后，进入到二沉池中实现泥水分离，进入混合反应池、混凝沉淀池等，采用活性炭吸附方法对污水实施处理，可保障出水指标符合排放要求，如表1 所示。此外，综合考虑该焦化厂的实际生产特点，还可在化产车间增加蒸氨塔和氨分解装置，有效降低生化处理入水中的氨含量，保障出水水质符合熄焦用水标准，形成闭路循环体系，减少外排对环境的污染影响，提高资源利用效率。

表1 我国焦化污水进出水水质

3.3 科学运用固体废弃物回收利用技术

为有效处理固体废弃物，该焦化厂侧重回收利用技术，例如将除尘灰、焦油渣、再生渣、生化污泥等，按照相应比例与煤混装，经过成型压球机进行生产，使其成为半球状型煤，再装入煤堆中，有利于减少粉尘的环境污染。同时该治理技术可增加装入煤堆的密度，使焦炭质量大幅提升，进一步降低成本，因此应用除尘灰与煤粉制型煤工艺具有显著优势。该项技术的运用是将焦炉除尘灰、除尘器除尘煤粉等，送入到储罐中，按照相应比例混合，输送到螺旋搅拌机后，与化产工序的焦油渣、脱硫废液等实施充分搅拌，再采用自压方式将混合煤料送入到成型压球机中，基于活动辊挤压形成半球状型煤，运送到煤塔皮带后，与粉碎的干燥煤料混合，可送入到焦炉中炼焦，减少固体煤粉和粉尘的产生量，增强环境保护效果。经过处理后，该焦化厂项目每年减少排放危险废弃物约2 000 t，创造效益达800 万元。

4 结语

在当前我国焦化行业产能不断提升的背景下，应重视环境保护问题，焦化生产环节进行时可能产生较严重的大气污染、水污染和固体废弃物，导致周边环境系统的平衡性遭到破坏，不仅影响动植物的生存发展，还会对人体、土壤、大气等产生危害。为有效落实生态文明建设，推动焦化行业绿色发展转型，以太钢焦化厂为例，需积极采取有效的污染治理和防范技术，例如通过尘硝硫NMHC 协同一体化处理技术、A2O 法处理含氨废水、除尘灰与煤粉制型煤工艺等，保障焦化厂的各项污染指标得到良好控制，切实提高环境保护力度，实现可持续发展目标。