焦化厂是环境污染大户,而焦炉烟尘又是焦化的主要污染源。焦炉烟尘污染可分为两部分:一部分是炼焦期间焦炉逸出的散烟;另一部分是机械操作过程中产生的烟尘,主要是装煤和推焦拦焦过程中产生的烟尘。由于焦炭生产具有排污环节较多、强度较高、污染物种类杂、毒性大等特点,焦炉烟尘治理一直是污染控制的难点。
随着环保要求日益严格和焦炉除尘技术水平的不断提高,焦炉环保从焦侧除尘发展到装煤烟尘的全方位烟尘治理,焦炉装煤除尘从早先的车上除尘装置发展到现在的地面除尘,从湿法除尘发展到干法除尘,从燃烧法演变成为不燃烧法,烟尘的捕集率和净化效率均大大提高。
焦炭生产中会排放大量的废水、废气、苯并芘等有害污染物,其中苯并芘是强致癌物质,严重威胁着焦炭生产地区人民群众的身体健康。在一些焦炭生产污染严重地区,空气中的苯含量甚至是国家标准规定限值的3倍。这些污染物对身体健康的影响,轻则头晕恶心,重则呼吸困难。长期生活在这些地区的人群,呼吸系统疾病已成为导致死亡的主要原因,癌症发病率和儿童先天残疾的比例也都明显高于全国平均水平。
2.3.2.1 焦炉烟尘的产生特点
焦炉在装煤、炼焦、推焦与熄焦过程中,会向大气环境排放大量煤尘、焦尘及有毒有害气体。焦炉产生的烟尘主要分为两部分:一部分是炼焦期间焦炉逸出的烟气,为连续无组织排放;另一部分是机械操作过程中产生的烟尘,主要是在装煤、推焦和拦焦过程中产生的,其烟尘特点是:间歇性排放,烟气湿度大,温度高,含有可燃气体和焦油,而且产尘点会在长距离上频繁移动。由于焦炉生产具有排污环节多且多变、强度较高、炼焦污染物种类杂、毒性大等特点,其烟尘治理多年来一直是污染控制的难点。
2.3.2.2 焦炉烟尘的控制措施和治理技术
A 炼焦期间散烟的控制
炼焦期间的散烟及其控制主要在焦炉炉门、焦炉上升管和装煤孔以及相应的焦炉运行管理。
(1)控制炉顶烟尘。炉顶烟尘来源于装煤孔盖、上升管盖、上升管与炉顶连接处,桥管与水封阀连接处等。国内已采取的主要控制措施有:
1)装煤孔盖泥封。把泥浆浇灌在孔盖周边加以密封,人工或装煤车机械浇泥。
2)上升管盖密封。国内自20世纪80年代以来,普遍采用水封式上升管盖,水封高度大于上升管内煤气压力,保证荒煤气不外逸。(www.xing528.com)
3)上升管与炉顶连接处封堵。采用耐火材料泥浆、石棉绳和耐火粉料与精矿粉混合泥浆封堵。
目前国外对装煤孔盖除采用泥封外,对装煤孔盖、座的结构设计作了改进,将盖、座的密封沿圆周方向加工成球面,即使盖子稍有倾斜也能与座贴合良好,保证密封。
(2)控制炉门烟尘。炉门刀边与炉框镜面接触不严密将使炉内烟气泄漏。20世纪50年代,采用小压架顶丝压角钢或丁字钢刀边的刀封炉门结构,但炉门易产生热变形而发生漏缝。60年代,采用敲打刀边,但不能消除炉门因热变形引起的冒烟现象。80年代,采用空冷式炉门,改善了炉门铁槽与炉门框因受热而引起的变形,同时采用带弹性腹板的不锈钢刀边,用小弹簧施加弹性力来调节刀边的密封性,基本上消灭了炉门冒烟现象。国内有些企业还采用了气封炉门技术,进一步消灭了炉门冒烟。
(3)设置焦炉顶面自动吸尘清扫车。清扫装置可以设在装煤车上,也可以独立配置。其可以吸除炉面上的煤粉,防止其扬尘或在炉面上燃烧。
(4)设集气管放散管点火装置。点火装置用于焦炉事故或停电时,将集气管内放散出来的荒煤气点燃烧尽,以免其排入大气污染环境。
B 焦炉装煤烟尘的控制措施和治理技术
装煤车将煤通过装煤孔装入赤热的碳化室,此时由于煤中水分蒸发和挥发分的迅速产生,造成碳化室内压力突然上升,大量烟尘从碳化室逸出。目前焦化厂普遍采用顺序装煤,焦炉设置双集气管,并在上升管桥管处采用1.8~2.5MPa的高压氨水(或0.7~0.9MPa蒸汽)喷射,使碳化室形成负压(如装煤孔处压力为-5Pa),以实现无烟装煤。但实际效果并不十分理想。由于国内大多数装煤车的装煤伸缩筒、平煤杆套以及装煤孔座气密性差,喷射吸力波动较大,加上重力装煤产生的大量烟尘,不能完全借助高压氨水喷射及时导出,仍有相当部分烟尘会从装煤孔、小炉门等处逸出进入大气,造成环境污染。
C 焦炉拦焦烟尘控制措施和治理技术
推焦过程是在1min内将红焦推出碳化室,红焦重量达10~50t。红焦表面积大、温度高,与大气接触后收缩产生裂缝,并在大气中氧化燃烧,可引起周围空气的强烈对流,产生大量烟尘。烟气温度高达数百摄氏度,可形成数十米的烟柱,严重污染环境。污染物主要是焦粉、二氧化碳、氧化物、硫化物等。如果焦化不均匀或焦化时间不足,会产生生焦,此时推焦过程产生的烟气呈黑色,烟气中含有较多的焦油物质。1t焦的粉尘发生量为0.4~3.7kg。从20世纪70年代起,世界各国焦炉焦侧除尘装置就不断问世,种类繁多,但基本可归纳为四种,即焦侧集烟大棚、移动集尘车、热浮力罩除尘装置和地面站集尘系统。
与焦炉装煤烟尘治理相比,拦焦烟尘治理技术问世较早,成熟也早。由于环保工艺与设施要求焦炉拦焦和装煤烟尘需同步治理,因此随着技术进步和对焦炉治理经验的积累,拦焦除尘技术也不断发展。目前拦焦除尘大致可以分为车载式和地面除尘站以及与装煤除尘合一等形式。
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