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麟源煤業的低碳焦化和綠色發展之路
發布時間:2020-08-26

  摘    要: 煉焦作為高能耗、高污染行業,具有巨大的節能減排潛力。結合麟源煤業實際,介紹了近幾年來公司在綠色生產、超低排放改造、旅游示范工廠創建等方面所做的工作及取得的成效,并對麟源煤業進一步實施節能減排、實現綠色持續發展做出展望。

  關鍵詞: 焦化行業; 綠色生產; 低碳發展; 超低排放;

  Abstract: As a high energy consumption and high pollution industry, coking has great potential for energy conservation and emission reduction. In combination with the actual situation of Linyuan Coal Industry Co., Ltd., this paper introduced the work and achievements made by the company in the aspects of green production, ultra-low emission transformation and the establi-shment of tourism demonstration factory in recent years, and made prospects for further implementation of energy conservation and emission reduction and realization of green sustainable development in Linyuan Coal Industry Co., Ltd..

  Keyword: coking industry; green production; low-carbon development; ultra-low emissions;

  十九大報告中指出,建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計,必須樹立和踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念,堅持節約資源和保護環境的基本國策,像對待生命一樣對待生態環境。焦化行業的高能耗、高污染問題是制約焦化企業發展的瓶頸。近年來,隨著HJ/T 126—2003清潔生產標準煉焦行業、《焦化行業準入條件》、GB 16171—2012煉焦化學工業污染物排放標準等相繼出臺,國家對焦化企業的發展提出了日益嚴格的要求[1]。2019年4月,生態環保部等五部委聯合印發《關于推進鋼鐵行業超低排放的意見》(環大氣[2019]35號),對產業環保提出更高的要求。這必將給焦化企業等高能耗、高污染行業帶來不可小覷的沖擊。因此,實施節能減排、實現清潔生產、發展循環經濟,已成為焦化行業適應社會要求、走可持續發展道路的一種必然選擇和趨勢[2]。

  長治市麟源煤業有限責任公司(下稱“麟源煤業”)目前擁有2×75孔HN55-06D型焦爐一組,190 t/h的干熄焦設施及匹配的25 MW余熱發電機組;具備年產冶金焦1.5×106t、焦油5×104t、粗苯1.6×104t、硫銨1.6×104t、硫磺0.2×104t、外供煤氣4.8×108m3,發電2.1×108k W·h的生產能力。麟源煤業承接潞安煤基合成油有限公司等的煤氣輸送,形成了循環產業鏈發展模式,有效地帶動了地方經濟和社會發展。

  麟源煤業作為身處“2+26”城市范圍內的焦化企業,積極貫徹以生態文明建設為綱的綠色發展理念,嚴格執行國家和地方有關綠色生態發展的相關要求,從提升產業發展質量和創建綠色發展示范兩方面著手,從綠色生產、超低排放改造、旅游示范工廠創建三方面做出了許多探索和實踐,取得了較好的社會效益,逐步走出了一條“低碳焦化、綠色發展”的可持續發展道路。

  1、 綠色生產方面

  1.1 、推進裝備升級

  1.1.1、 機側煙塵治理

  焦爐在裝煤過程中向周圍大氣排放大量煤塵及有害氣體,針對推焦裝煤過程中除塵效果不好的問題,麟源煤業于推焦車上加裝了袋式除塵器及配套設備設施。此除塵器采用干式煙塵凈化、脈沖袋式除塵技術對機側煙塵進行有組織的收集,收集后的煙塵在引風機機組的作用下通過焦油過濾系統、袋式除塵器進行凈化后達標排放。它的投用克服了荒煤氣無組織逸散的弊端,解決了焦爐在生產過程中“冒輕煙”的問題。經除塵收集的粉塵又摻入入爐煤使用,解決了粉塵外排的問題,實現了粉塵的回收利用。除塵器實際運行效果良好,煙塵捕集率達99%,除塵效率高于99%,顆粒物排放質量濃度低于30 mg/m3。
 

麟源煤業的低碳焦化和綠色發展之路
 

  1.1.2、 焦側煙塵治理

  焦爐焦側除塵最早使用翻板除塵管道加地面除塵站治理出焦煙塵。該除塵裝置連接部位縫隙大,漏風率高,導致風機能耗高,煙塵無組織逸散嚴重。升級改造后,攔焦車與出焦除塵管道采用U形水封結構對接+地面除塵站,是目前最行之有效的焦側煙塵治理工藝路線,配以完善的攔焦車煙塵收集設施,焦爐出焦時煙塵捕集率可達99%,除塵效率高于99%。

  1.1.3、 熄焦車液壓技術改造

  熄焦車是焦化廠“四大車”中的關鍵設備,其工作可靠性直接影響到焦化廠的正常生產,熄焦車原走行制動和放焦門啟閉系統采用的是氣動控制,存在能耗大、工作效率低、維護保養工作量大等缺點。對熄焦車的制動系統和放焦門啟閉系統進行了液壓技術改造,原系統裝機功率為30 k W,改造后系統裝機功率為11 k W,1 a按照工作6 000 h計算,節電1.14×105k W·h。改造后,熄焦車性能可靠,實現了節能降耗,減少了維護成本。

  1.1.4、 余熱電站循環泵進行三元流技術改造

  對麟源煤業余熱電站離心水泵葉輪進行了三元流葉輪技術改造,由原同時啟動兩臺流量3 000 m3/h、電流40 A的電機改為一臺流量為3 500 m3/h、電流為17 A的電機,同等負荷下年節約電量2.25×106k W·h。

  1.2 、實施清潔生產

  1.2.1、 精煤場封閉大棚

  外購精煤及公司生產的冶金焦炭原為露天堆放,苫蓋和灑水噴淋;在煤和焦炭的堆取過程中產生大量的揚塵,不僅污染環境,還會對現場操作者的健康造成危害。為了解決上述問題,麟源煤業建設了網架鋼結構300.0 m×200.0 m×42.5 m(長×寬×高)全封閉煤棚、126 m×81 m×32 m(長×寬×高)全封閉焦棚,同時還對所有的轉運輸送皮帶走廊進行了全封閉,杜絕了露天式煤焦場存在的揚塵及煤的風化流失等問題,極大地限制了備煤系統粉塵的產生和排放,對工廠周邊地區環境保護發揮了重要作用;與此同時,避免了精煤受卸,焦炭轉運過程中的炭塊落地現象,減少了刮風、下雨等惡劣天氣對煤廠安全運行的影響。

  1.2.2、 VO Cs尾氣治理技術

  煤氣凈化過程中產生的工藝尾氣大多含有毒有害成分,會加劇區域內設備的腐蝕,處置不當容易發生燃燒、爆炸等安全事故。麟源煤業于2017—2019年開展了“VOCs治理工程項目”,采用洗凈塔洗滌+活性炭吸附的工藝,對煤氣凈化區域和生化污水處理區域的揮發性有機物廢氣進行了收集和治理,并建立了LDAR(揮發性有機物泄漏檢測與修復)制度,對工藝設備及管線進行了周期性檢測,并對發現的泄漏點進行了實時維修,有效減少了VOCs的排放,改善了當地的空氣質量。

  1.2.3、 熄焦后廢水處理

  熄焦后廢水是廢水處理行業中難以處理的廢水之一,熄焦后廢水中的有機污染物以酚類為主,無機污染物以氰化物、硫氰化物、硫化物、氨鹽為主[3],這些污染物毒性大、難降解。麟源煤業熄焦水處理系統于2019年2月投運,設計處理能力240 t/h。處理后水質達到GB 16171—2012煉焦化學工業污染物排放標準表1相應的間接排放限值要求。圖1為濕法熄焦工作時水平衡圖,表1為熄焦水一體化處理系統出水指標。

  1.2.4 、廢水深度處理

  廢水深度處理系統設計規模150 m3/h,采用A2/O2生物脫氮混凝沉淀+臭氧催化氧化+多介質過濾器+超濾+反滲透工藝,高效去除焦化廢水中的各種污染物,實現了焦化廢水零排放,廢水回用率達到75%,有效減少了企業淡水的使用,節約水資源,最終出水水質穩定,達到GB/T 19923—2005城市污水再生利用工業用水水質要求。表2為廢水深度處理出水指標。

  圖1 濕法熄焦工作時水平衡圖
圖1 濕法熄焦工作時水平衡圖

  表1 熄焦水一體化處理系統出水指標單位:mg/L(pH除外)
表1 熄焦水一體化處理系統出水指標單位:mg/L(pH除外)

  表2 廢水深度處理出水指標
表2 廢水深度處理出水指標

  注:(1)為加氯消毒時管末梢值。

  1.3、 強化能源節約

  1.3.1 焦爐加熱自動控制系統

  蓄熱室頂部溫度自動加熱控制系統于2019年10月投入使用,應用計算機自動調節,及時、準確地調節爐溫,穩定了焦爐爐體溫度,平均安定系數提高到0.85以上,改善了焦爐內煤料的結焦性能,提高了焦炭質量。與此同時,由于焦爐爐溫波動較小,避免了煤氣流量調節幅度過大造成煤氣損失的情況,使焦爐煉焦耗熱量及噸焦耗煤氣量明顯降低,節約加熱煤氣量2%以上,實現了能源節約。

  1.3.2、 余熱鍋爐回收焦爐煙道氣余熱

  焦爐煙氣溫度在290℃左右,麟源煤業2×75孔搗固焦爐總煙氣量為4.0×105m3/h,煙氣的熱量約占加熱煤氣產熱量的9%[4],直接排放將造成資源浪費。麟源煤業采用翅片管新型余熱鍋爐技術,對這部分煙氣熱量進行余熱回收,利用熱交換產生的蒸汽供企業使用。兩臺余熱鍋爐可產蒸汽分別為8.2 t/h、15 t/h。余熱鍋爐運行后,不僅減少了焦爐煙氣廢熱的排放,同時帶來很好的經濟效益和社會效益。

  1.3.3、 干熄焦技術的應用

  干法熄焦是一項節約能源、防止大氣污染、提高焦炭質量的綜合環保措施。紅焦所含顯熱相當于煉焦生產消耗總熱量的35%~45%[5],干熄焦工藝能夠回收這部分熱量產生蒸汽用于發電。目前,麟源煤業擁有一套干熄焦裝置,處理焦炭能力為190 t/h。對比濕法熄焦,干熄焦技術的應用使每噸焦炭產生約0.5 t的高壓或中壓過熱蒸汽用于發電,間接減少CO2、SO2的排放。與此同時,冶金焦炭品質得到大幅提高,其中,M40(抗碎強度)提高5%~8%,M10(耐磨強度)降低0.7%~2.0%。焦炭反應后強度有明顯改善。

  1.3.4 、蒸汽冷凝水回收

  蒸汽加熱的過程中會產生大量的冷凝水,這部分水溫度高,所具有的熱量為蒸汽熱量的20%~30%,而且冷凝水屬于軟化水,可以回收利用[6]。麟源煤業對化產車間的油庫、硫銨、脫硫熔硫釜、冷鼓工段的冷凝水進行了回收,回收后的冷凝水用氣泵加壓送鍋爐進水箱,合理利用了冷凝水及其余熱,降低了新鮮水的使用量和污水處理費用,改善了現場跑冒滴漏現象,有效提高了企業的經濟效益。

  1.4 、踐行低碳發展

  凈化后的煤氣送往潞安煤基合成油有限公司,經過費托(Fischer-Tropsch,費雪-托普斯)工藝轉化為柴油、石腦油、LPG(液化石油氣)及少量混合醇燃料等合格油品,實現能源的轉化與經濟高效利用并舉,增加企業收益。“煤制油”技術注重生態環保,突出節能減排,強調循環經濟和可持續發展,對國家實施能源安全戰略具有十分重要的意義。

  2 、超低排放改造方面

  2.1 、焦爐煙氣脫硫脫硝

  焦爐生產過程中排放的煙氣中含有SO2、NOx、粉塵等煙氣污染物,這些污染物是造成大氣污染的主要污染源,中國環保政策要求嚴格控制這幾種污染物的排放[7]。原有焦爐煙氣脫硫脫硝裝置具有煙氣量設計值偏小、對煙氣組分的穩定性要求較高、危化品無法合理處置等弊端。麟源煤業于2019年新建煙氣凈化系統實施提標改造。工藝路線為:焦爐自動加熱控制及尾氣再循環+余熱回收(利舊)+SDS脫硫(小蘇打干法脫硫)+低溫SCR(選擇性催化還原)脫硝,以此為主工藝對焦爐的煙氣進行凈化處置。脫硫脫硝后的產物為CO2、N2和H2O,均對環境友好,不存在反應產物后續處理的問題。煙氣排放指標如表3所示,達到特別排放限值的要求。圖2為焦爐煙氣脫硫脫硝工藝流程圖。

  表3 焦爐煙氣脫硫脫硝后煙氣排放指標
表3 焦爐煙氣脫硫脫硝后煙氣排放指標

  圖2 焦爐煙氣脫硫脫硝工藝流程圖
圖2 焦爐煙氣脫硫脫硝工藝流程圖

  2.2、 燃氣鍋爐低氮改造

  山西2020年5月1日實施的DB14/T 1929—2019鍋爐大氣污染物排放標準要求現用燃氣鍋爐NOx排放質量濃度控制在100 mg/m3(2020年10月1日起需控制在50 mg/m3以下)。為此,麟源煤業對現有的20 t/h燃氣鍋爐進行了低氮燃燒改造。通過更換FGR型超低氮燃燒器、新增煙氣再循環系統,在不改變鍋爐本期結構和降低鍋爐效率的前提下將NOx的排放質量濃度降低至50 mg/m3。

  3 、旅游示范工廠創建方面

  3.1、 提升綠色和景觀水平

  為了提升廠區的綠色和景觀水平,麟源煤業根據焦化企業功能分區的不同,合理布局綠化和景觀空間,選擇了集美觀和抗污染于一體的鳳尾蘭,適應性強的大葉冬青、柳樹等綠植對廠區及附近區域進行美化綠化。近幾年來,每年植樹3 000棵之余,廠區綠化率達100%,綠化面積達到廠區總面積的20%。麟源煤業廠區逐步發展成了集有害物質吸收、美觀、安全多方協調的立體綠化空間。

  3.2 、系統規范基礎設施

  在做好綠化工作的同時,對廠區基礎設施進行統一建設。對生產區域場地、道路全部進行了硬化;將廠區的警示牌、告知牌、道路標識牌、噴繪標語等多種標識設施從材質和色調色系上進行了系統規范,對廠區內路沿石、墻裙、圍欄、管架等設施進行了粉刷,對爐體外墻、“四大車”進行了系統的優化,做到道路管廊、設備設施和企業綠化景觀的完美結合。

  3.3 、源頭控制地面揚塵

  使用新引進的紅外線全自動車輛清洗平臺,對進、出廠區車輛的車輪和車身進行了清洗,減少了運輸車輛的泥土夾帶,有效降低了運輸過程中地面二次揚塵污染。吸塵車和灑水車每天不定期灑水、清掃作業,有效減少了地面揚塵,為廠區空氣環境持續良好保駕護航。麟源煤業已逐漸發展成為屯留區一道亮麗的綠色工業風景線,未來的麟源煤業也必將在創建旅游示范工廠的道路上昂首闊步奮力前行。

  4 、結語

  焦化行業的生產特點決定了其產生的污染物種類多、處理難度大、環境危害性高。麟源煤業在綠色生產、超低排放改造、旅游示范工廠創建等方面的實踐表明,這些污染物是可控、可治理的,是可以達到特別排放限值要求的。焦化企業只有實現綠色發展,提高資源利用率,進一步朝著生產高效化、產品清潔化和環境無害化方向邁進,才能走出一條可持續發展之路。為此,麟源煤業正在研究管式爐的脫硫脫硝,干熄焦系統的環境除塵、尾氣處理,用地表水代替地下水等技術,從而進一步節能減排,實現綠色持續發展。

  參考文獻

  [1] 徐群星.我國焦化行業綠色發展路徑探析[J].煤炭經濟研究,2019(8):20-24.
  [2] 楊文彪.我國煉焦產業現狀及綠色發展研究[J].煤炭經濟研究,2019(8):4-14.
  [3] 郭有林,張明海,王景榮.焦化節能環保新技術在河鋼宣鋼的應用[J].河北冶金,2019(9):90-93.
  [4] 熊江君,唐青,廖在明,等.焦爐煙道氣余熱利用的不足與改進[J].燃料與化工,2013(4):36-37.
  [5] 陳永軍.干熄焦工藝及干熄爐[J].工業爐,2018(4):43-45.
  [6] 趙剛.蒸汽冷凝水回收技術研究[J].能源與節能,2019(9):59-60.
  [7] 陳鵬,許紅英.唐鋼焦化廠環保技術應用與實踐[J].甘肅冶金,2018(40):90-93.

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