PDF《环境保护技术文件钢铁行业焦化工艺》

附件一: HJ-BAT-004 环境保护技术文件钢铁行业焦化工艺 污染防治最佳可行技术指南 (试行) Guideline on Best Available Technologies of Pollution Prevention and Control for Coking Process of the Iron and Steel Industry(on Trial) 环境保护部2010 年12 月目次前言…I

1 总则…1 1.

1 适用范围…1 1.2 术语和定义…1

2 生产工艺及污染物排放…1 2.1 生产工艺及产污环节…1 2.2 污染物排放…2

3 焦化工艺污染防治技术…6 3.1 工艺过程污染预防技术…6 3.2 大气污染治理技术…10 3.3 水污染治理技术…12 3.4 固体废物综合利用及处理处置技术…15 3.5 噪声污染治理技术…16 3.6 焦化工艺污染防治新技术…16

4 焦化工艺污染防治最佳可行技术…17 4.1 焦化工艺污染防治最佳可行技术概述…17 4.2 工艺过程污染预防最佳可行技术…17 4.3 大气污染治理最佳可行技术…20 4.4 水污染治理最佳可行技术…21 4.5 固体废物综合利用及处理处置最佳可行技术…24 4.6 最佳环境管理实践…24 附录:术语及符号…27 I 前言为贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》 ,加快建立环境技术 管理体系,确保环境管理目标的技术可达性,增强环境管理决策的 科学性,提供环境管理政策制定和实施的技术依据,引导污染防治 技术进步和环保产业发展, 根据 《国家环境技术管理体系建设规划》 , 环境保护部组织制订污染防治技术政策、污染防治最佳可行技术指 南、环境工程技术规范等技术指导文件. 本指南可作为钢铁行业焦化工艺生产项目环境影响评价、工程 设计、工程验收以及运营管理等环节的技术依据,是供各级环境保 护部门、规划和设计单位以及用户使用的指导性技术文件. 本指南为首次发布,将根据环境管理要求及技术发展情况适时 修订. 本指南由环境保护部科技标准司提出. 本指南起草单位:中冶建筑研究总院有限公司、北京市环境保 护科学研究院、中钢集团天澄环保科技股份有限公司. 本指南由环境保护部解释.

1 总1.1 1.2 1.2. 1.2. 1.2.

2 生2.1 则 适用范围 本指南适用于具有焦化工艺的钢铁生产企业,其他具有相近工 艺的企业可参照执行. 术语和定义

1 最佳可行技术 是针对生产、生活过程中产生的各种环境问题,为减少污染物 排放,从整体上实现高水平环境保护所采用的与某一时期技术、经 济发展水平和环境管理要求相适应、在公共基础设施和工业部门得 到应用、适用于不同应用条件的一项或多项先进、可行的污染防治 工艺和技术.

2 最佳环境管理实践 是指运用行政、经济、技术等手段,为减少生产、生活活动对 环境造成的潜在污染和危害,确保实现最佳污染防治效果,从整体 上达到高水平环境保护所采用的管理活动.

3 大型焦炉 是指炭化室高度 6m 及以上、容积 38.5m3 及以上的顶装焦炉和炭 化室高度 5.5m 及以上、捣固煤饼体积 35m

3 及以上的捣固焦炉. 产工艺及污染物排放 生产工艺及产污环节 钢铁行业焦化工艺是指将配比好的煤粉碎为合格煤粒,装入焦 炉炭化室高温干馏生成焦炭,再经熄焦、筛焦得到合格冶金焦,并―1―对荒煤气进行净化的生产过程. 焦化工艺过程由备煤、炼焦、化产(煤气净化及化学产品回收) 三部分组成,所用的原料、辅料和燃料包括煤、化学品(洗油、脱 硫剂、硫酸和碱)和煤气. 焦化工艺所用的焦炉主要有顶装焦炉、捣固焦炉和直立式炭化 炉.钢铁行业炼焦主要采用顶装焦炉和捣固焦炉,其中顶装焦炉占 实际生产焦炉数量的 90%以上. 焦化工艺生产流程及产污环节见图 1. 2.2 2.2. 污染物排放 焦化工艺产生的污染包括大气污染、水污染、固体废物污染和 噪声污染,其中大气污染(颗粒物)和水污染是主要环境问题.

1 大气污染 焦化工艺产生的大气污染物中含有颗粒物和多种无机、有机污 染物.颗粒物主要为煤尘和焦尘,无机类污染物包括硫化氢、氰化 氢、氨、二氧化碳等,有机类污染物包括苯类、酚类、多环和杂环 芳烃等,多属有毒有害物质,特别是以苯并[a]芘为代表的多环芳烃 大多是致癌物质,会对环境和人体健康造成影响. 焦化工艺主要大气污染物及来源见表 1. ―

2 ― 图1焦化工艺流程及产污环节 ―

3 ― 表1焦化工艺主要大气污染物及来源 工序 产污节点主要污染物源型 精煤堆存、装卸 颗粒物 面源 备煤 工序 精煤破碎、转运 颗粒物 点源 装煤 工序 装煤孔、上升管、装煤风机放散管等处 逸散 颗粒物、PAH、BSO、H2S、HCN、CO、CmHn 点源 焦炉本体的装煤孔盖、炉门、上升管盖、 炉墙等处泄漏 颗粒物、PAH、BSO、SO

2、H2S、NH

3、CO 体源 炼焦 工序 焦炉燃烧废气 颗粒物、SO

2、NOx 点源 推焦 运焦 工序 炉门、推焦车、拦焦车、熄焦车、上升 管、推焦风机放散管等处逸散 颗粒物、SO

2、PAH、H2S、HCN 点源 湿法熄焦:熄焦塔 颗粒物、PAH、酚、HCN、NH

3、H2S 点源 熄焦 工序 干法熄焦:干熄焦槽顶、排焦口、风机 放散管 颗粒物、SO2 点源 焦炭筛分破碎 颗粒物 点源 筛贮焦 工序 焦炭贮存、小品种焦炭装车 颗粒物 面源 煤气冷却装置各种槽类设备的放散管 PAH 、NH

3、H2S 点源 粗苯蒸馏装置各种油槽分离器的放散管 PAH、NH

3、H2S、CmHn 等 点源 精苯加工及焦油加工 苯、CmHn、H2S 等 点源 脱硫再生塔 H2S 点源 蒸氨系统 NH

3、酚、吡啶盐基 点源 硫铵干燥系统 颗粒物、NH

3、酚 点源 煤气 净化 工序 管式加热炉 颗粒物、SO

2、NOx 点源 ―

4 ― 2.2. 2.2.

2 水污染 焦化废水成分复杂,污染物浓度高,难降解,含有数十种无机 和有机污染物,其中无机污染物主要是氨盐、硫氰化物、硫化物、 氰化物等;

有机污染物除酚类外,还有单环及多环的芳香族化合物、 杂环化合物等. 焦化废水主要由以下几类废水组成: 剩余氨水:在炼焦过程中,炼焦煤含有的物理水和解析出的化 合水随荒煤气从焦炉引出,经初冷凝器冷却形成冷凝水,称为剩余 氨水.剩余氨水经蒸氨工序脱除部分氨后,形成焦化废水.该类废 水含有高浓度的氨、酚、氰、硫化物及石油类污染物. 煤气终冷水、蒸汽冷凝分离水:包括煤气终冷的直接冷却水、 粗苯和精苯加工的直接蒸汽冷凝分离水.这类废水均含有一定浓度 的酚、氰和硫化物,水量不大,但成分复杂. 其他废水:各种槽、釜定期排放的分离水、湿熄焦废水、焦炉 上升管水封盖排水、煤气管道水封槽排水及管道冷凝水、洗涤水、 车间地坪或设备清洗水等,这些废水多为间断性排水,含酚、氰等 污染物. 以上废水全部汇入焦化废水处理站,集中处理后全部回用.

3 固体废物污染 焦化工艺产生多种固态、半固态及流态的固体废物,主要有焦 油渣、酸焦油、洗油再生器残渣、黑萘、吹苯残渣及残液、黄血盐 残铁渣、酚和精制残渣、脱硫残渣等,其中焦油渣和各类化产残渣 ―

5 ― 属于危险废物. 2.2.

3 焦3.1 3.1. 3.1. 3.1. 3.1.

4 噪声污染 焦化工艺中产生的噪声分为机械噪声和空气动力性噪声,主要 噪声源包括煤粉碎机、除尘风机、鼓风机、通风机组、干熄焦循环 风机和干熄焦锅炉的放散阀等.在采取控制措施前,安全阀排气装 置间歇噪声达到

120 dB(A),其他噪声源强通常为 85~110dB(A). 化工艺污染防治技术 工艺过程污染预防技术

1 储配煤工序污染预防技术 1.1 大型筒仓贮煤技术 大型筒仓贮煤技术是以大型筒仓封闭贮存煤炭的方式控制煤堆 扬尘,筒仓内设有喷水装置,洒水抑尘并防止煤自燃. 该技术可消除露天贮存煤堆风扬尘,减少装卸作业扬尘. 该技术适用于焦化工艺储煤工序. 1.2 风动选择粉碎技术 风动选择粉碎技术是用沸腾床风选器对炼焦用煤进行气力分级 预处理,从流化床上层分离出成品煤直接装炉;

从下层分离出密度 大、颗粒大的煤经粉碎后装炉. 该技术可提高焦炉弱粘结性煤的用量和装炉煤堆比重,相同产 量下可减少炼焦炉数和废气排放量. 该技术适用于焦煤资源不丰富地区的焦化工艺配煤工序. 1.3 入炉煤调湿技术(CMC) ―

6 ― 入炉煤调湿技术是通过加热干燥,将入炉煤料水分控制在适宜 水平.目前主要有导热油煤调湿工艺、烟道气煤调湿工艺、蒸汽煤 调湿工艺. 该技术可分别减少剩余氨水、蒸氨用蒸汽及焦炉加热用煤气量 约30%;

但调湿后的煤在输送、装煤过程中的扬尘量增大,需采取加 大除尘系统风量、进行密闭等措施. 该技术适用于焦化工艺配煤工序. 3.1. 3.1. 3.1. 3.1. 1.4 气流分级分离调湿技术 气流分级分离调湿技术是集风选破碎和煤调湿于一体的技术. 该技术可增加焦炉弱粘结性煤用量,减少煤料水分,提高装炉 煤堆比重,减少废气和废水排放. 该技术适用于焦煤资源不丰富地区的焦化工艺配煤工序. 1.5 配型煤炼焦技术 配型煤炼焦技术是将部分煤在装焦炉前配入粘结剂压成型块, 然后与散状煤按比例混合后装炉. 该技术在不降低焦炭强度的情况下,通过多配低灰、低硫弱粘 煤的方式降低焦炭的灰分和硫分,减少二氧化硫和粉尘的排放. 该技术适用于焦煤资源不丰富地区的焦化工艺配煤工序.

2 炼焦工序污染预防技术 2.1 大型焦炉炼焦技术 大型焦炉炼焦技术是利用炭化室高度 6m 及以上、容积 38.5m3 及 以上顶装焦炉的炼焦技术. ―

7 ― 该技术可单独调节加热温度和升温速度,使整个焦饼温度更趋均 匀,保证焦炭质量,装煤密度提高约 10%.由于炭化室容积大,炉孔数 减少,排放源减少,污染物泄漏和排放量也相应减少;

同时高质量冶 金焦配合大高炉炼铁可减少工序能耗, 并满足高质量铁水生产的要求. 该技术适用于焦化工艺炼焦工序. 3.1. 3.1. 3.1. 3.1. 2.2 捣固炼焦技术 捣固炼焦技术是在装煤推焦车的煤箱内用捣固机将已配好的煤 捣实后,从焦炉机侧推入炭化室内进行高温干馏的炼焦技术.目前 多采用多锤连续捣固技术. 采用该技术,可配入较多的高挥发分煤及弱粘结性煤,煤饼的 堆积密度提高;

相同生产规模下,可减少炭化室孔数或容积,减少 出焦次数,改善操作环境,减少废气无组织排放. 该技术适用于焦煤资源不丰富地区的焦化工艺炼焦工序.

3 熄焦工序污染预防技术 3.1 干法熄焦技术 干法熄焦技术是利用惰性气体将焦炭冷却,并回收焦炭显热. 该技术可节约用水,减少湿法熄焦过程中排放的含酚、氢氰酸、 硫化氢、氨气的废气和废水;

可回收约 80%的红焦显热生产蒸汽,间 接减少燃煤废气排放. 该技术适用于焦化工艺原有湿熄焦改造和新建焦炉配套熄焦. 3.2 低水分熄焦技术 低水分熄焦技术是在专门设计的熄焦车内通过喷嘴、凹槽或孔 ―

8 ― 口喷水,水流迅速通过焦炭层将焦炭冷却.残余的水通过底板快速 流出熄焦车,在熄焦系统内循环使用. 该技术配套用于高炭化室焦炉熄焦,可一次处理单炭化室产出 的全部焦炭;

与常规湿法熄焦技术相比,可减少 20%~40%耗水量, 但投资略高;

与干熄焦技术相比,投资低,但会产生废气和废水. 该技术适用于焦化工艺原有的熄焦塔改造,并作为干熄焦备用 熄焦技术. 3.1. 3.1. 3.1. 3.3 常规湿法熄焦技术 常规湿法熄焦技术是直接通过熄焦塔顶喷洒水将焦炭冷却, 熄焦 废水在系统内循环使用. 该技术工艺简单、投资省、占地小,但耗水量大,红焦显热没 有利用,不利于节能,目前国内钢铁生产企业新建和技改焦炉仅将 其用作备用熄焦技术.

4 煤气净化工序污染预防技术 4.1 真空碳酸盐法焦炉煤气脱硫脱氰技术 真空碳酸盐法焦炉煤气脱硫脱氰技术是以碳酸钠或碳酸钾溶液 为碱源,脱除煤气中的氢氰酸、硫化氢,然后将反应后的溶液送到 再生塔内解析出氢氰酸、硫化氢等酸性气体.碳酸盐溶液循环利用, 酸性气体可生产硫磺或硫酸产品. 该技术脱硫脱氰效果较好,工艺流程简单,投资较低,硫产品 质量好,产生废液少;

但由于脱硫装置位于煤气净化末端,煤气净 化系统前段设备和管道要耐腐蚀. ―

9 ― 该技术适用于焦化工艺大型焦炉煤气净化工序. 3.1. 3.1. 3.2 3.2. 4.2 萨尔费班法焦炉煤气脱硫脱氰技术 萨尔费班法焦炉煤气脱硫脱氰技术是以单乙醇胺水溶液为碱源 脱除煤气中的氢氰酸和硫化氢. 该技术脱硫脱氰效率较高,不需要催化剂,脱硫液不需氧化再 生,无副产物;

但单乙醇胺价格高、消耗量大,工艺控制复杂,脱 硫成本比较高. 该技术适用于焦化工艺大型焦炉煤气净化工序. 4.3 HPF法焦炉煤气脱硫脱氰技术 HPF 法焦炉煤气脱硫脱氰技术是以煤气中的氨为碱源, 以HPF (对 苯二酚、酞菁化合物及硫酸亚铁)为复合催化剂脱除煤气中的氢氰 酸和硫化氢的湿式液相催化氧化脱硫脱氰技术. 该技术脱硫脱氰效率高, 投资和运行费用低;

但处理煤气量较小, 硫磺产品质量低,熔硫操作环境差,产生脱硫废液且处理难度大. 该技术适用于焦化工艺煤气净化工序,大型焦炉需多套设备并 联使用. 大气污染治理技术 焦化生产大气污染治理技术主要针对颗粒物,吸附在颗粒物上的 多环芳烃等有害污染物可随颗粒物一并脱除.

1 挡风抑尘网技术 挡风抑尘网技术是通过大幅度降低风速减少露天堆放煤炭产生 的煤尘.................