QRD－2000型無回收焦?fàn)t的清潔生產(chǎn)分析

趙 強(qiáng)

（山西省化工設(shè)計(jì)院，山西 太原 030024）

眾所周知，煉焦行業(yè)是污染物排放量較大、對(duì)區(qū)域環(huán)境危害相對(duì)嚴(yán)重的工業(yè)行業(yè)。環(huán)境污染長(zhǎng)期以來就是制約煉焦工業(yè)健康發(fā)展的主要因素，因此，如何實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)一直是焦化行業(yè)的重要研究課題。清潔型焦?fàn)t的開發(fā)應(yīng)用正是為了完成這一使命而產(chǎn)生的。由山西省化工設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)開發(fā)的QRD－2000型無回收搗固焦?fàn)t經(jīng)過世界范圍內(nèi)數(shù)十家焦化企業(yè)的多年生產(chǎn)實(shí)踐，確定了該型號(hào)的無回收搗固焦?fàn)t在經(jīng)濟(jì)性能、安全穩(wěn)定，特別是清潔生產(chǎn)方面的佼佼者地位。

1 QRD－2000型無回收焦?fàn)t的發(fā)展過程

QRD－2000型無回收焦?fàn)t是山西省化工設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)開發(fā)，具有專利權(quán)且使用廣泛的清潔型焦?fàn)t。無回收搗固焦?fàn)t大致可分為雛形、過渡、成型、后續(xù)發(fā)展4個(gè)階段。首先是雛形爐型，代表焦?fàn)t為美國(guó)Jwell無回收焦?fàn)t，它屬于同室煉焦操作，燃燒廢氣作為原料煤和空氣的隔絕層，煤熱解氣燃燒后負(fù)壓引出，再經(jīng)公用廢熱管充分燃燒后進(jìn)入余熱發(fā)電機(jī)組和廢氣脫硫除塵裝置。其次是過渡爐型，代表焦?fàn)t為DQJ－50清潔型焦?fàn)t。DQJ－50型焦?fàn)t是在Jewoll焦?fàn)t基礎(chǔ)上吸收SJ－96型焦?fàn)t操作經(jīng)驗(yàn)改進(jìn)產(chǎn)生的。主要改進(jìn)內(nèi)容包括2項(xiàng)：1）相鄰炭化室氣孔聯(lián)通，利用相鄰炭化室中煤餅在不同煉焦時(shí)期煤氣組成及產(chǎn)率存在的差異，使產(chǎn)生的煤氣互相利用，維持爐溫。同時(shí)，爐門開啟時(shí)，這種相鄰炭化室氣孔聯(lián)通、煤氣互聯(lián)操作有助于維持炭化室的負(fù)壓環(huán)境，在一定程度控制裝煤、出焦無組織逸散。2）搗固裝煤，可增加弱黏型煤的配比，擴(kuò)大煤種的適用范圍。QRD－2000型焦?fàn)t是總結(jié)DQJ－50清潔型焦?fàn)t試驗(yàn)結(jié)果后完善的焦?fàn)t，其基本技術(shù)思路和操作方案與DQJ－50型焦?fàn)t一致，并結(jié)合DQJ－50型焦?fàn)t在生產(chǎn)期間發(fā)現(xiàn)的問題，對(duì)炭化室高度、結(jié)焦時(shí)間、四聯(lián)拱頂結(jié)構(gòu)、裝煤、推熄焦車等設(shè)施結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)和完善，使QRD－2000型焦?fàn)t成為目前相對(duì)成熟的清潔型焦?fàn)t。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的焦炭生產(chǎn)規(guī)模、焦炭質(zhì)量、煤源情況、建設(shè)投資和建廠條件，山西省化工設(shè)計(jì)院又相繼開發(fā)設(shè)計(jì)出了QRD－2001型、QRD－2002 型、QRD－2003 型、QRD－2004 型、QRD－2005型共6種清潔型無回收搗固式機(jī)焦?fàn)t，這些焦?fàn)t已經(jīng)全部應(yīng)用于大規(guī)模的生產(chǎn)。但以QRD－2000型焦?fàn)t應(yīng)用最廣，穩(wěn)定性最好，取得了良好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，具有強(qiáng)大的國(guó)內(nèi)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。其中，采用QRD－2000清潔型無回收搗固焦?fàn)t建設(shè)的太原港源焦化有限公司和高平興高焦化有限公司分別被農(nóng)業(yè)部、全球環(huán)境基金、聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署、聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織授予“中國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)節(jié)能與溫室氣體減排項(xiàng)目示范企業(yè)”。

2 QRD－2000型無回收焦?fàn)t清潔生產(chǎn)分析

QRD－2000型無回收焦?fàn)t的煉焦生產(chǎn)從工藝過程上不走尾部治理的老路，沒有復(fù)雜的煤氣凈化過程，全廠生產(chǎn)無有害成分的污水產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展。

QRD－2000型無回收焦?fàn)t耐火磚材質(zhì)以硅磚為主，由炭化室爐頂、爐底、主墻、機(jī)焦側(cè)爐門及護(hù)爐鐵件等組成，集氣管設(shè)在爐體兩側(cè)上方，主要用于生產(chǎn)冶金焦。主要焦?fàn)t技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 QRD－2000型無回收焦?fàn)t主要技術(shù)參數(shù)

QRD－2000型無回收焦?fàn)t采用炭化室大容積煉焦，煤餅尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：13 000mm×3 400mm×1 000mm；每個(gè)炭化室一次裝煤量約47.59t。炭化室大容積裝煤可減少裝煤出焦次數(shù)，減少裝煤出焦時(shí)外泄煙塵，改善了焦?fàn)t區(qū)工作環(huán)境。

QRD－2000型無回收焦?fàn)t沿用傳統(tǒng)清潔型焦?fàn)t的負(fù)壓操作，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)在焦?fàn)t煙道尾部引風(fēng)機(jī)作用下形成負(fù)壓，爐體為全負(fù)壓操作。該操作工藝有效地解決了爐體密閉及裝煤出焦過程的煙氣污染，效果良好。

QRD－2000型無回收焦?fàn)t將原有清潔型焦?fàn)t的裝煤車、推焦車和攔焦車、熄焦車“一站四車”簡(jiǎn)化為裝煤推焦車和接焦車“一站兩車”，將每次爐門開啟時(shí)間由4min縮短為2min左右，大大降低了裝煤出焦過程中荒煤氣和粉塵的逸出量。

QRD－2000型無回收焦?fàn)t采用平接焦工藝，接焦車底板高度與炭化室底部標(biāo)高相同，焦餅整體推入接焦車中送去熄焦，熄焦后接焦車底板下翻，焦炭送至涼焦臺(tái)。該工藝使推焦時(shí)炭餅無落差，避免了發(fā)生下落時(shí)破碎起塵引起的粉塵污染。

QRD－2000型焦?fàn)t的摘門機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為上提半開式，減少了裝煤、推焦過程的無組織排放。同時(shí)，減少散熱，提高了爐體熱效率。

QRD－2000型無回收焦?fàn)t讓煤氣在炭化室完全燃燒，省去了復(fù)雜的煤氣凈化及化產(chǎn)品的回收工序，生產(chǎn)工藝大大簡(jiǎn)化，從根本上消除了大量酚、氰廢水及有害放散氣體的產(chǎn)生。對(duì)比傳統(tǒng)煉焦工藝，QRD－2000型無回收焦?fàn)t采用上述工藝設(shè)計(jì)后，解決了煉焦操作中存在的荒煤氣無組織逸散問題。特別是煤氣得到充分燃燒，使煤熱解過程中生成的苯并芘等有害物質(zhì)含量明顯下降。

3 與傳統(tǒng)機(jī)焦焦?fàn)t無組織污染物排放對(duì)比

以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況來看，清潔型焦?fàn)t不產(chǎn)生酚氰廢水，而僅有的對(duì)大氣污染排放和環(huán)境的危害則主要體現(xiàn)在焦?fàn)t的無組織排放?，F(xiàn)以QRD－2000型無回收焦?fàn)t和機(jī)械化程度高、環(huán)保設(shè)施相對(duì)完善的傳統(tǒng)6m機(jī)械化焦?fàn)t在焦?fàn)t爐頂和爐旁的實(shí)際監(jiān)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比［1－2］，用實(shí)際數(shù)據(jù)說明 QRD－2000型無回收焦?fàn)t的清潔生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。見表2。

表2 焦?fàn)t無組織排放大氣污染物平均質(zhì)量濃度mg／m3

從表2中可以看出，雖然傳統(tǒng)6m機(jī)械化焦?fàn)t和QRD－2000型無回收焦?fàn)t無組織排放都能達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但QRD－2000型無回收焦?fàn)t的顆粒物排放量?jī)H為傳統(tǒng)6m機(jī)械化焦?fàn)t的53.4%，BSO排放量?jī)H為傳統(tǒng)6m機(jī)械化焦?fàn)t的9%，BaP排放量?jī)H為傳統(tǒng)6m機(jī)械化焦?fàn)t的0.12%，SO2排放量更是僅為傳統(tǒng)6m機(jī)械化焦?fàn)t的1.47%。

通過對(duì)比說明，QRD－2000型無回收焦?fàn)t無組織排放量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)6m機(jī)械化焦?fàn)t的排放量，顆粒物、BSO、BaP更是遠(yuǎn)低于國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。焦?fàn)t區(qū)是工人集中度高的工作區(qū)域，污染物排放的大量減少大大降低了污染物的職業(yè)病危害程度［3］，說明QRD－2000型無回收焦?fàn)t的清潔生產(chǎn)程度達(dá)到一個(gè)嶄新水平。

4 結(jié)論

1）QRD－2000型無回收焦?fàn)t不走尾氣治理的老路，從根本上消除了化產(chǎn)回收時(shí)大量酚、氰廢水及有害放散氣體的產(chǎn)生，從誕生之日起就具有了清潔生產(chǎn)的先天優(yōu)勢(shì)。

2）QRD－2000型無回收焦?fàn)t采用負(fù)壓操作，結(jié)合大炭化室結(jié)構(gòu)、推接焦車和爐門改造，設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣，從根本上減少了焦?fàn)t逸散氣體的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了廠區(qū)工作環(huán)境的清潔和優(yōu)化。

3）通過QRD－2000型無回收焦?fàn)t與傳統(tǒng)6m機(jī)械化焦?fàn)t的無組織污染排放實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，再次證明了QRD－2000型無回收焦?fàn)t具有極高的清潔生產(chǎn)水平。

［1］ 山西省環(huán)境監(jiān)測(cè)總站.QRD－2000清潔型熱回收搗固式焦?fàn)t污染物排放現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)［R］.太原：山西省環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，2005.

［2］ 李從慶.煉焦生產(chǎn)大氣污染物排放特征研究［D］.重慶：西南大學(xué)，2009.

［3］ 鄧虹，劉茁，王應(yīng)欣，等.某新工藝焦化廠職業(yè)病危害因素的調(diào)查［J］.工業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)病，2007，33 （3）：169－170.