武鋼焦化公司在創(chuàng)一流節(jié)能減排企業(yè)中的探索與實踐

2018-10-18 10:22:48

來源：中國科創(chuàng)新聞網(wǎng)

1前言

武鋼焦化公司目前擁有焦爐10座，其中7.63m現(xiàn)代化大容積焦爐2座、7米焦爐2座、6米焦爐6座，焦炭年生產(chǎn)能力達到了690萬噸。擁有處理能力為140t/h的干熄焦裝置5套以及190t/h干熄焦一套，實現(xiàn)了焦炭的全干熄;建成了國內(nèi)焦化企業(yè)中單套裝置最大、技術(shù)最先進的100萬噸煤焦油深加工項目;改造建成了水處理能力為400t/h的全國最大的焦化廢水處理基地。這些先進的煉焦及回收工藝技術(shù)和設(shè)施，確保了武鋼焦化公司在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢。但在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)武鋼焦化公司在節(jié)能降耗方面還存在部分問題，這對公司的經(jīng)濟效益以及社會效益造成了一定的影響。為了從根本上解決這些問題，公司從設(shè)備、工藝方面作了認真研究，提出了可行的解決辦法并應(yīng)用于生產(chǎn)實踐過程中，效果良好。

2節(jié)能減排新項目

2.17.63m特大型焦爐

武鋼的兩座7.63m焦爐是從德國引進的超大型焦爐，分別于2008年3月份和6月份投產(chǎn)。該焦爐單孔焦炭產(chǎn)量約為45t，年產(chǎn)焦炭220萬噸。

7.63m焦爐炭化室容積較大，在同等生產(chǎn)規(guī)模下，由于炭化室容積的增大可以減少推焦、裝煤以及出爐次數(shù)，同樣從爐門、上升管和裝煤孔產(chǎn)生的所產(chǎn)生的陣發(fā)性煙塵污染也相對降低。以年產(chǎn)220萬噸焦炭為例，7.63m焦爐每天需推焦135次，而4.3m焦爐每天需推焦426次，這大大減少了焦爐生產(chǎn)過程所帶來的煙塵污染頻率。

由于7.63焦爐采用了獨特的PROven系統(tǒng)。裝煤時，PROven系統(tǒng)可使炭化室產(chǎn)生負壓，將荒煤氣及煤粉抽到集氣管內(nèi)，同時與煤車的導(dǎo)套及夏爾克的快速裝煤技術(shù)(80s~90s完成裝煤)配合，確保了7.63m焦爐在裝煤過程中無煤氣和煙塵溢散。同時PROven系統(tǒng)可控制結(jié)焦過程中炭化室的壓力，因此炭化室壓力穩(wěn)定，焦爐爐門、爐蓋等不會因為炭化室壓力的波動而冒煙。因此，7.63m焦爐的PROven系統(tǒng)從理論上來講可以根本解決焦爐環(huán)保的兩大問題：一是裝煤時產(chǎn)生的煙塵;二是避免了結(jié)焦過程由于炭化室壓力過大而造成的爐門和爐體煙塵的排放。

并且7.63m焦爐加熱用煤氣為混合煤氣(主要是高爐煤氣，參混5%-10%左右焦爐煤氣)，燃燒室的入爐空氣分三段供應(yīng)，并且在火道隔墻下部設(shè)有循環(huán)孔。由于三段加熱使空氣(O2)供應(yīng)不足，可以降低了火道下部的燃燒溫度，并且高爐煤氣中碳氫類組分及其含量較少，同時廢氣循環(huán)也可以降低空氣(O2)的濃度和氣流的溫度。這三種做用的疊加，可使7.63m焦爐煙囪所排廢氣的氮氧化物的含量明顯低于國內(nèi)其他爐型。因此7.63m焦爐因其先進的煉焦工藝技術(shù)和設(shè)施，確保了其在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢。

2.2干熄焦裝置

2002年武鋼焦化公司開始引進新日鐵干熄焦技術(shù)，為7#、8#焦爐配套新建了公司的第一座140t/h干熄焦裝置。該裝置是當時國內(nèi)規(guī)模最大、技術(shù)最先進的干熄焦裝置。隨后的幾年建成投產(chǎn)了5座大型干熄焦，今年9月份建成投產(chǎn)的190t/h干熄焦，標志著公司實現(xiàn)了焦炭的全干熄。

焦化行業(yè)對環(huán)境污染的33.3%左右是由濕法熄焦過程中的污染物排放所造成的，而干熄焦過程是在密閉的干熄爐內(nèi)用惰性氣體對紅焦進行冷卻的，并且干熄焦裝置配置的除塵設(shè)施良好，這可以減少粉塵對周圍環(huán)境和大氣的污染，據(jù)統(tǒng)計一座干熄焦每年可減少700t廢氣排放，少排放粉塵22萬kg至44萬kg。同時紅焦顯熱中的83%左右在干法熄焦過程中可被回收利用，140t/h干熄焦每座每年可產(chǎn)生66萬t蒸汽用于發(fā)電，可帶來直接經(jīng)濟效益2300萬元，并且每座干熄焦爐相對濕法熄焦每年可節(jié)約水資源57.8萬t。干熄焦可使焦炭質(zhì)量得以提高，表1為武鋼兩種熄焦方式焦炭質(zhì)量對比。

表1武鋼兩種熄焦方式焦炭質(zhì)量對比

由表1可以看出干法熄焦可提高焦炭的冷強度，并且可降低焦炭的熱反應(yīng)性。這可使高爐煉鐵的入爐焦比降低2%-5%，相當于每座干熄焦每年可節(jié)約28萬噸煉焦煤，同時也為武鋼的煉鐵生產(chǎn)提供了良好的燃料支持。

2.3焦油深加工

武鋼焦化公司焦炭產(chǎn)量為690萬t/a，因此相應(yīng)的焦油產(chǎn)量將達到35萬t/a。而公司原有煤焦油加工系統(tǒng)是上世紀60年代建起來的最大生產(chǎn)能力只能達到14萬t/a的裝置，2010年焦油的外銷量為20萬t。并且大部分裝置已操作了四、五十年，裝備老化、規(guī)模小，對焦油類產(chǎn)品處理能力有限，導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較粗放，市場競爭能力不強、市場效益不夠理想。此外，環(huán)保、安全等指標也適應(yīng)不了國家和行業(yè)新的要求。因此公司于2012年2月開始建設(shè)100萬噸焦油深加工項目，該項目采用世界最大的單套50萬噸煤焦油加工生產(chǎn)裝置。

武鋼焦化公司100萬噸焦油深加工項目的蒸餾方式采用負壓蒸餾，既可降低操作溫度，節(jié)省能源，又可改善操作環(huán)境，有利于環(huán)境保護;油庫槽區(qū)、重沸器、換熱器大量將采用導(dǎo)熱油取代蒸汽加熱，節(jié)約蒸汽，減少冷凝水排量;用鍋爐給水與酚油蒸汽換熱，既可產(chǎn)生蒸汽，又可節(jié)約大量冷卻水;蒸餾及精酚部分塔塔頂將采用全凝器內(nèi)回流而不用回流泵，也將大大降低能耗。同時對重點污染源采用了特殊環(huán)護措施，如：原料焦油分離的氨水作為產(chǎn)品送回集聚焦化公司生產(chǎn)硫銨，原料焦油脫渣產(chǎn)生的焦油渣作為產(chǎn)品送回集聚焦化公司配煤;焦油蒸餾等裝置產(chǎn)生的含酚工藝廢水、酚鹽分解裝置產(chǎn)生的含酚廢水經(jīng)廢水處理裝置處理達到國家一級排放標準后達標排放;采用浮頂式油槽或設(shè)氮封以減少放散汽;對油品配置裝置所產(chǎn)生的放散汽統(tǒng)一收集，進行洗凈后達標排放。

一期工程投產(chǎn)后，新品種增加到了21個，并且新工藝能使每噸產(chǎn)品利潤提高10%以上。同時該項目節(jié)能環(huán)保工藝成熟的，環(huán)境保護措施完善�？墒股a(chǎn)過程中的廢渣、廢水等污染物處理后減少到最低程度，并實現(xiàn)廢棄資源的可再生利用，為公司節(jié)能減排工作帶來了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.4苯加氫

目前國內(nèi)外主要的粗苯精制工藝是酸洗法和催化加氫法。隨著國家環(huán)保要求的日益嚴格，酸洗法粗苯精制工藝因其產(chǎn)生的酸焦油、再生酸和堿渣不易處理和利用，環(huán)保不達標，已難逃被淘汰的命運。而粗苯加氫精制技術(shù)因生產(chǎn)污染小、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)，尤其是加氫工藝和萃取精餾技術(shù)國產(chǎn)化的應(yīng)用，近幾年來受到眾多企業(yè)和投資者的青睞。

武鋼焦化公司2009年建成投產(chǎn)的10萬噸苯加氫項目是原武鋼精苯車間的“升級版”。該項目采用的是德國UHDE公司設(shè)計的BASF催化劑加氫脫硫法，以粗苯為原料生產(chǎn)純苯、甲苯、二甲苯。該工藝只要由兩部分組成：低溫加氫和莫菲蘭萃取蒸餾工藝，而制氫工藝采用焦爐煤氣PSA制氫工藝。該工藝是目前世界上最先進的粗苯精制技術(shù)之一，其工藝流程如圖1所示。

武鋼焦化公司在創(chuàng)一流節(jié)能減排企業(yè)中的探索與實踐

圖1武鋼焦化苯加氫工藝流程圖

通過采取充分利用產(chǎn)品及中間產(chǎn)品的有效熱能給原料預(yù)熱、加熱爐采用廢氣預(yù)熱空氣技術(shù)提高燃燒效率、汽提塔采用減壓蒸餾等節(jié)能措施，達到國內(nèi)先進水平。采用內(nèi)浮頂罐、廢氣進入吸煤氣管道再利用、少量廢水送生化處理等環(huán)保措施，年減少廢水排放167萬噸。在增加環(huán)保效益的同時，經(jīng)濟效益也大為增加。如果按照以往的酸洗工藝生產(chǎn)以上產(chǎn)品，產(chǎn)量和質(zhì)量較低，利潤薄弱，產(chǎn)品質(zhì)量最高平均水平也只有99.5%。而采取加氫精制技術(shù)后，以上三種苯的純度最高可達到99.9%，收率可提高2%，每年可多創(chuàng)收1億元。

3節(jié)能減排技術(shù)改造

3.1二生化廢水處理改造

焦化廢水成分復(fù)雜，氨氮和生物難降解組份濃度高，水質(zhì)、水量變化較大，是典型難生物降解的工業(yè)廢水。為了解決這一行業(yè)性難題，2007年8月武鋼焦化公司投資5000萬元對原有生化系統(tǒng)進行改造，新建了1座處理能力為400m3/h的水處理系統(tǒng)，并于2008年8月投入運行。

該技術(shù)是以“O1(初曝)-A(缺氧)/O2(好氧)”生物處理工藝為核心的，一種基于固定化細胞技術(shù)結(jié)合生物流化床工藝的雙污泥廢水處理技術(shù)及系統(tǒng)。系統(tǒng)中投入了由固定化細胞技術(shù)制備的HSBEMBMR微生物制劑，上述獨立的污泥系統(tǒng)中通過以特殊活性炭為生物載體而形成生物膜，在曝氣和攪拌條件下，固、液、氣三相充分混合，同時，分子的劇烈碰撞又促進了微生物的成膜和代謝，從而實現(xiàn)了在單位體積內(nèi)較高的MLSS和較好的生物傳質(zhì)性，廢水處理系統(tǒng)抗沖擊力強，COD和NH3-N的容積負荷高，二生化建成運行后，能有效去除廢水中的氨氮、氰化物、酚等有毒有害物質(zhì)，使水質(zhì)得到最大程度的凈化。該工程建成運行后，既解決了焦化廢水中COD和氨氮對環(huán)境的污染，又解決了焦化產(chǎn)能增大，原廢水處理系統(tǒng)處理能力不夠的問題，每年削減COD排放量846噸，處理規(guī)模在全國焦化企業(yè)中名列榜首。

3.2三煉焦爐門改制

武鋼焦化公司7.63m焦爐的炭化室因其炭化室高度決定了其爐門更高，因此也導(dǎo)致爐門線性膨脹量更大，其熱彎曲值將可達23mm左右。由于其設(shè)計時采用了Z型刀邊爐門，其刀邊調(diào)節(jié)量較難達到上述范圍。因此隨著爐齡的增長，爐門密封性能有所降低，當集氣管壓力大幅度波動時容易造成爐門荒煤氣的逸散。這不僅僅造成了焦爐煤氣的損失，同時也對環(huán)境造成了污染。

針對這種情況，武鋼7.63m焦爐技術(shù)人員通過調(diào)查研究，對不銹鋼Z型刀邊爐門進行設(shè)計改造成腹板門。由于新的腹板門密封刀邊采用刀邊腹板式整體結(jié)構(gòu)，克服了因刀邊腹板與爐門本體材質(zhì)不同而發(fā)生的泄露。增加了滑板整體調(diào)整機構(gòu)，消除了爐門刀邊腹板在工作狀態(tài)下的交變變形，這使爐門刀邊的密封性大大提高。并且新爐門采用的是釉面磚，在使用過程中爐門表面積炭情況明顯得到改善，月平均附著厚度僅1~2mm，有效減少焦爐爐門積炭的清理次數(shù)、清理難度以及清理過程中對焦爐爐門的損壞。從2014年1季度開始，連續(xù)兩年，公司每年投入1000萬元，將全爐290個爐門改造為新型腹板爐門。同時投入800萬元，將所有的爐門磚改為新型釉面磚，便于焦油以及石墨的清理，方便了對爐門的維護工作。新爐門在密封性能以及刀邊腹板的使用壽命提高等方面效果顯著。目前，兩座7.63m焦爐的冒煙冒火現(xiàn)象得到了明顯改善，同時也大大降低了焦爐煤氣的損失。

3.3裝車線改造

篩焦系統(tǒng)裝車線主要負責粉焦、小塊焦及多余大塊焦炭的外運，在裝車過程中由于下料沖擊造成揚塵較大，對操作人員的身心健康造成極大地危害，給周邊環(huán)境也造成很大的污染。為了解決這個難題，武鋼焦化公司投資150萬對裝車線進行攻關(guān)。

通過在倉門下方，溜槽上半部分加噴水管，水管間隔打孔，直穿溜槽內(nèi)部，保證下料時中間部位濕度將粉焦充分加濕。同時在下溜口加裝百葉式擋皮，防止下料過程灰塵外揚。將下溜口現(xiàn)有噴水口改型，將噴出水狀散開，保證噴濕最大面積覆蓋。為了充分加濕，在下料前加裝特殊加濕絞龍，并且豎直或大角度傾斜方向下料，保證下料充分均勻加濕，從根源上防止揚塵。通過改造后篩焦系統(tǒng)揚塵有了很大改善，同時焦粉的回收也帶來了一定的經(jīng)濟效益。

4結(jié)語

武鋼焦化公司除了對上述環(huán)保技術(shù)問題進行改進外，也完善了節(jié)能減排工作的管理制度，加強了節(jié)能減排工作的管理力度。通過每月的綜合檢查和日常的督促管理，各項節(jié)能減排制度和措施得到較好地執(zhí)行，武鋼焦化公司的各項節(jié)能減排工作順利進行。

由于武鋼焦化公司在節(jié)能減排方面取得了良好的效果和成績，公司獲得了“武漢市綠化工作先進單位”;2009年，一次性通過了質(zhì)量標準、職業(yè)健康安全、環(huán)境“三標一體”綜合管理體系審核認證。并獲得了武漢市環(huán)保局頒發(fā)的“清潔化工廠”稱號;2010年公司又獲得了“2010年度武漢市綠化先進集體”，在2012年全國煉焦行業(yè)協(xié)會科技大會上獲得“全國煉焦創(chuàng)新企業(yè)”等多項榮譽。這些榮譽是對武鋼焦化公司多年來在節(jié)能減排工作方面的肯定，也激勵著武鋼焦化公司在創(chuàng)建一流節(jié)能減排企業(yè)的過程中更上一個臺階。

質(zhì)量指標

M40/%

M10/%

CRI/%

CSR/%

濕法熄焦

80.4

7.0

30.0

58.0

干法熄焦

83.5