焦化废气

国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,《行动计划》指出:推动实施钢铁等行业超低排放改造,重点区域城市建成区内焦炉实施炉体加罩封闭,并对废气进行收集处理;强化工业企业无组织排放管控;加大对钢铁焦化等行业超低排放改造支持力度。

从今年政府执行环保政策的力度和决心来看,预计下半年的“蓝天保卫战”将成为环保工作的重点来开展,环保趋严,行业影响也不断加大。因此对于企业来说加强对废气的排放治理已然成为一种趋势。焦化废气不仅对人体危害极大而且有机废气在自然环境下又难以降解,所以企业要控制焦化废气的排放,减少其对大气环境的污染以及对人体的伤害。

 

一、炼焦主要产物和产品

 

焦化厂主要生产产品,整体分析由以下几个部分组成:

 

1吨煤(干基)可以生产:

 

1、~0.75吨焦炭; 

2、~0.18吨焦炉煤气;

3、~0.04吨煤焦油;

4、~0.01吨粗苯;

5、~0.0085吨硫铵;

6、~0.02吨其它(包括硫膏);

 

这些有机溶剂如果挥发到大气环境中,比如苯,作为溶剂挥发到大气环境中,不仅可以被人体的皮肤所吸收,而且还可通过呼吸系统进入人体内部,造成慢性或急性中毒。苯类化合物不仅会对人体的中枢神经造成一定的损害,而且还可能造成神经系统的障碍,进入人体后还会危害血液和造血器官,甚至会有出血症状或患上败血症。氧化作用下,苯在生物体内可氧化成苯酚,从而造成肝功能异常,对骨骼的生长发育十分不利,诱发再生障碍性贫血。

 

所以,必须控制焦化废气的排放,这不仅是对环境负责,也是对我们的生命健康负责。

 

二、焦化废气常用处理工艺

 

由于焦炉煤气加工生产的尾气种类多,组成较复杂,主要有不燃尾气、有毒气体、易燃易爆尾气和有毒粉尘等,应根据不同性质的尾气及现场情况采取不同的治理方法。尾气处理方法比较多,常用的有冷凝净化法、液体吸收法、燃烧净化法、催化燃烧法、吸附净化法等。

 

冷凝净化法

 

机理介绍:

将尾气直接冷凝或吸附浓缩后冷凝,冷凝液经分离回收有价值的有机物。

 

适用条件:

该法用于浓度高、温度低、风量小的尾气处理。

 

优缺点:

但此法投资大、能耗高、运行费用大,因此无特殊需要,一般不采用此法。

 

液体吸收法

机理介绍:

选用具有较小的挥发性的液体吸收剂,根据需要处理的气体种类选用合适的吸收剂,常用的吸收剂有水、洗油、酸和碱等,与被吸收组分有较高的亲和力,吸收饱和后经加热、解吸、冷却后重新使用。

适用条件:

该法用于气量大、温度低、浓度低的尾气。

 

优缺点:

缺点是装置复杂、投资较大,优点是可以采用不同的吸收剂,适用范围广。

 

燃烧净化法

 

机理介绍:

利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧放出的热量将混合气 体加热到一定温度(700—800℃),驻留一定的时间,使可燃的有害气体燃烧。

 

适用条件:

尾气浓度低时热回收量少能耗更大,浓度变化大时适应性不佳等限制了其工业应用,因而工业实际使用率并不高。

 

优缺点:

该法工艺简单、设备投资少,但能耗大、运行成本高。

 

催化燃烧法

 

机理介绍:

有机废气先通过热交换器预热到200~400℃,再进入燃烧室,通过催化剂床时,碳氢化合物的分子和混合气体中的氧分子分别被吸附在催化剂的表面而活化。由于表面吸附降低了反应的活化能,碳氢化合物与氧分子在较低的温度下迅速氧化,产生二氧化碳和水,以达到净化目的。

 

适用条件:

适用于高温高浓度的有机尾气治理,不适用于低浓度、大风量的有机尾气治理。

 

优缺点:

该法能耗低、温度低、净化率高、无二次污染、工艺简单操作方便。但是催化剂易中毒、不耐高温,而且投资较大。

 

吸附净化法

(1)直接吸附法:

机理介绍:

有机气体直接通过活性碳,可达到95%的净化率。

 

适用条件:

用于浓度低、污染物不需回收的场合。

 

优缺点:

设备简单、投资小、操作方便,但需经常更换活性碳。

 

(2)吸附回收法:

 

机理介绍:

有机气体经活性碳吸附,活性碳饱和后用热空气或水蒸汽进行脱附再生,脱附后的气体经换热器冷凝,回收部分有机物,此方法处理效率高,且能回收部分有机物。

 

适用条件:

 

吸附法适用于低浓度、大风量尾气,对醇类、脂肪类效果较明显。

 

优缺点:

 

缺点是运行维护成本很高,所使用的活性炭必须经常更换,并寻找废弃活性炭的处理办法,易造成二次污染;

 

三、引入煤气负压系统与洗油洗涤加活碳组合工艺

 

焦化企业废气的治理方式也是随国家相关排放标准变化而变化的,GB16171-2012发布之前,焦化企业的废气治理方式以简单易式处理为主,主要的方式是文丘里式烟气吸收装置和循环氨水吸收洗涤式的排气洗净塔为主,废气收集效果也不甚理想,甚至有的企业直接无组织排放。

 

GB16171-2012发布后并且随着环保政策的进步加强,出现洗油洗涤加活炭组合工艺、压力平衡系统引入煤气负压工艺等。

 

洗油吸收工艺即在原有文丘里烟气吸收装置的基础上增加活性炭吸收装置,并且在洗油循环管路上增加了冷却装置。洗油循环管路上增加冷却装置可以有效的降低吸收液的温度,从而降低烟气吸收装置出口的有机物含量,活性炭吸收装置可以将烟气吸收装置出口废气中的有机物进一步脱除,从而达到达标排放的效果。但实际使用中,效果不理想。

 

由于废气中不可避免的含有焦油和一定量的水气,这些成分会使洗油乳化,失去吸收作用,所以需要频繁的更换洗油,造成运行成本的增加。同时,由于洗油的沸点较高,超过200℃,从活性炭上脱附下来并不容易,会造成活性炭吸附装置短期内失效,而更换活性炭和处置失效的活效炭又需要一定的费用,进一步增加了运行成本。

 

煤气负压系统

 

引入煤气负压系统工艺是利用煤气净化装置的鼓风机前的负压为动力,将各工段的放散尾气分别回收至尾气回收分支系统,分支系统汇集至尾气总管,新增尾气总管经压力调节后接至煤气总管鼓风机前,杜绝放散气无组织排放。

 

根据GB 50406-2017钢铁工业环境保护设计规范条文说明5.5.17煤气净化装置工艺设备排放或放散的有害气体要根据不同情况进行处理后排放。

 

放散气体接入压力平衡系统返回煤气中,是废气处理的有效措施之一。一般适用于距冷凝鼓风装置较近的水封槽、贮槽等容器放散气的处理。

 

目前,引入煤气负压系统工艺已在多家国内焦化企业得到应用。

 

它与国内传统尾气回收工艺系统相比具有明显的优点,此方法基本上杜绝了尾气无组织放散,运行成本低、工艺简单,而且没有二次污染,还能通过煤气净化系统回收尾气中的苯、氨等,实现了尾气变废为宝,改善了现场大气环境,也相应降低了系统总能耗。

 

如有空气泄露进负压系统,容易造成尾气冶理系统停机,影响尾气回收效果和系统安全性,因此对负压系统内的槽体和管道密闭性要求较高。

 

根据尾气组分特性、设备本身能否密闭的特性及相关总图布置等特点,密封良好的设备所产生的尾气经收集后引入煤气负压系统,不易密封或工艺不允许密封的设备产生的尾气引入洗涤吸收系统。

 

根据尾气来源不同分别采用引入煤气负压系统与洗油吸收工艺是成熟可靠的,并且相对于其它单一工艺在先进性以及经济性方面有相当的优势。