焦油渣綜合利用綜述

王 鵬，黃長勝，張立志

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900）

1 項(xiàng)目簡介

山東鐵雄新沙能源有限公司地處省級巨野化工園區(qū)北區(qū)，是焦炭、焦?fàn)t煤氣制甲醇和LNG綜合能源化工企業(yè)，同時承擔(dān)了周邊企業(yè)的煤氣、熱力、氫氣等公用工程和地方供暖等功能。

該公司有兩條焦炭生產(chǎn)線，采用的5.5m搗固焦?fàn)t，雙集氣管，配套建設(shè)了相應(yīng)的化產(chǎn)回收系統(tǒng)，焦?fàn)t產(chǎn)生的焦油和氨水混合物通過分離器后自流到四個并聯(lián)運(yùn)行的氨水焦油機(jī)械化澄清槽，進(jìn)行氨水和焦油的分離，為保證焦油質(zhì)量，在機(jī)械化澄清槽的底部設(shè)有鏈條式刮板機(jī)，將沉淀到槽底的固液體黏稠物刮出來，利用重力落到收集槽中，這就是焦油渣。當(dāng)收集槽的焦油渣達(dá)到一定料位后，用叉車把收集槽運(yùn)到煤場將焦油渣傾倒在煤堆旁與煉焦煤摻混后配煤使用，由于焦油渣黏度大，含油量高，傾倒困難，運(yùn)輸對道路、煤場污染嚴(yán)重，配煤時容易出現(xiàn)下料不暢帶來配煤準(zhǔn)確率降低；焦油渣集中存放于煤場影響周邊大氣和輸煤走廊的環(huán)境，焦油渣中含30%～40%的煤焦油，隨焦油渣配煤入爐后燃燒造成煤焦油損失，降低產(chǎn)品收益；收集槽需要經(jīng)常移動，難以做到硬密封，采用搭接防火布的方式密封，周邊有異味，且每次傾倒運(yùn)輸過程對周邊造成污染，急需解決。

2 工藝技術(shù)選擇

2.1 技術(shù)路線

經(jīng)過反復(fù)的考察論證，焦油渣的處理工藝能夠?qū)崿F(xiàn)全部密封處理的較少，處理的思路大多是把焦油渣收集后通過加熱和加入氨水或焦油或洗油等可以使焦油渣由黏稠狀變?yōu)榭梢暂斔偷囊后w，這個過程也叫“液化”，然后通過離心機(jī)把焦油和氨水、洗油等與固體分離出來，液體回收利用，固體含水量相對較低，配煤或者作為他用。

2.2 選擇路線

本工藝也是通過物理分離方式處理焦油渣，將焦油渣中的煤粉和焦油分開，焦油收集到焦油地下槽，回收到焦油氨水機(jī)械化澄清槽作為產(chǎn)品，相對干的煤粉直接通過車輛運(yùn)輸?shù)矫簣龆逊排淙霟捊姑菏褂?，沒有二次污染，不僅有利于回收焦油，同時大幅改善了現(xiàn)場環(huán)境。

焦油渣通過在原來收集槽處密閉收集到“液化罐”中，通過夾套使用循環(huán)氨水加溫，循環(huán)氨水熱量不足時可以少量加入蒸汽，焦油渣在液化罐內(nèi)采用特殊的刮篩結(jié)構(gòu)把大顆粒破碎變小，再加入焦油混合，通過加溫和焦油混合增加流動性，使焦油渣變?yōu)槔谳斔偷牧黧w，通過管道進(jìn)入研磨泵進(jìn)一步把大顆粒碾碎，再通過齒輪泵送到離心機(jī)將固液分離，整個過程密閉操作，液化罐上部接口與機(jī)械化澄清槽焦油渣出口連接，通過管道輸送至離心分離機(jī)，分離機(jī)與現(xiàn)有尾氣回收裝置連接，實(shí)現(xiàn)分離過程中尾氣回收凈化。工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程簡圖

2.3 技術(shù)特點(diǎn)及規(guī)格

完全利用剩余氨水余熱（在冬季氣溫特別低時使用少量蒸汽）熱源，不增加焦化廢水；全系統(tǒng)密閉作業(yè)徹底改變焦油渣生產(chǎn)區(qū)域、道路污染問題；產(chǎn)生的干粉基本上聞不到味道，解決了運(yùn)輸和使用（包括摻混、輸送）過程中污染問題，大幅改善了區(qū)域環(huán)境質(zhì)量和職工作業(yè)環(huán)境；工藝技術(shù)改造過程不影響生產(chǎn)，施工簡便；操作間歇式、簡易，投資低、設(shè)備成熟可靠。

預(yù)處理焦油渣量：單套360t/a；處理前焦油渣含油與水總量約60%；經(jīng)過分離后的渣粉含油與水總量小于15%，整體呈干粉末狀態(tài)，用手抓捏后能夠自然散開、不粘連。

3 實(shí)施過程

工藝方案確定后，需要現(xiàn)場落實(shí)實(shí)施方案，根據(jù)現(xiàn)有裝置的位置和新上裝置的大小高度，首先確定了現(xiàn)場布置，如圖2所示。

圖2 現(xiàn)場布置示意圖

3.1 工藝處理及安全措施

機(jī)械化澄清槽下部是焦油和氨水的混合物，頂部有自由空間，由于不能密封，空間內(nèi)是氨氣和空氣的混合物，有爆炸危險(xiǎn)性，曾有多家企業(yè)機(jī)械化澄清槽發(fā)生過燃爆事故，因此，工藝處理要徹底，還不能影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要周密細(xì)致的方案和現(xiàn)場嚴(yán)密組織落實(shí)。設(shè)備安裝在現(xiàn)有料斗的下部，焦油渣盒的位置，根據(jù)現(xiàn)場尺寸測量，下料斗需要切割到適合的尺寸才能和新的液化罐接管，需要機(jī)械化氨水澄清槽料斗及出料口動火切割掉，工藝處理主要是機(jī)械化澄清槽的頭部出渣口的部分。

（1）確認(rèn)1#機(jī)械化澄清槽（需要逐臺進(jìn)行，以1#為例）下列閥門關(guān)閉：頂部VOCs閥門、初冷器冷凝液進(jìn)口閥門、異味回收閥門、電捕風(fēng)機(jī)水封槽冷凝液進(jìn)口閥門、罐區(qū)廢液進(jìn)口閥門、蒸氨濃氨水進(jìn)口閥門。

（2）先關(guān)小氨水冷凝液進(jìn)口閥門，關(guān)閉1#機(jī)械化澄清槽氨水出口閥門、焦油出口閥門；待液位漲至上限，關(guān)閉氨水冷凝液進(jìn)口閥門，目的為了最大限度地減小頂部有限空間。

（3）停止刮板機(jī)運(yùn)行，將焦油渣盒移出，清理出渣口焦油渣，拆開刮板機(jī)頂蓋，打開頂部西側(cè)水封蓋；接臨時蒸汽管兩根固定在出渣口動火部位，通入蒸汽進(jìn)行吹掃，從拆開頂蓋位置冒出蒸汽，保持出渣口內(nèi)正壓，機(jī)械化氨水澄清槽內(nèi)閃蒸氣體不會進(jìn)入出渣口。

（4）對1#機(jī)械化氨水澄清槽頂部相連的閥門法蘭：VOCs閥門DN100（盲板編號1#）、初冷器冷凝液進(jìn)口閥門DN80（盲板編號2#）、老異味回收閥門DN100（盲板編號3#）、電捕風(fēng)機(jī)水封槽冷凝液進(jìn)口閥門DN80（盲板編號4#）、罐區(qū)廢液進(jìn)口閥門DN65（盲板編號5#）、蒸氨濃氨水進(jìn)口閥門DN100（盲板編號6#），加設(shè)盲板進(jìn)行有效隔絕。

（5）待盲板加設(shè)完畢，在出渣口動火位置檢測合格后，為了使蒸汽充滿下料斗，專門制作了一個阻擋版，擋板采用鋁皮制作，周邊進(jìn)行了折邊，可以在內(nèi)壁積存不規(guī)則焦油渣的情況下，可以加上去，由于位置受限，制作了兩個接力的支腿，把阻擋板放到動火部位上方，擋板上下的消防蒸汽，上下不能形成通道，蒸汽分別在上下空間內(nèi)充滿，起到與機(jī)械化澄清槽出渣口有效隔絕的作用。

3.2 施工過程安全措施

（1）作業(yè)前，現(xiàn)場接好消防帶，消防車就位，以備應(yīng)急。

（2）整個過程中施工人員勞保用品必須穿戴齊全。

（3）使用手持磨光機(jī)對渣盒防護(hù)罩進(jìn)行拆除，對出渣口進(jìn)行切割作業(yè)，不采用氣割。切割作業(yè)前，用蒸汽吹掃置換合格，施工作業(yè)過程中蒸汽吹掃不停。

（4）加設(shè)盲板和拆除刮板機(jī)頂蓋過程中嚴(yán)禁鐵器敲打，所有工具必須使用防爆工具。

（5）對相關(guān)的閥門加設(shè)盲板，進(jìn)行有效隔絕，共計(jì)9塊盲板，如圖3所示。

圖3 盲板示意圖

（6）切割作業(yè)過程中，保持蒸汽壓力、流量穩(wěn)定，攜帶便攜式測爆儀進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

3.3 施工過程

按照施工方案，首先完成了原來焦油渣盒的移除、框架和鐘罩拆除、下料斗的切割；待出渣口改造完畢后，連接已預(yù)制好的液化罐，使用抽屜連接形式，液化罐的接管套在下料斗上，周邊用密封膠密封，接管采用法蘭與液化罐本體連接，實(shí)現(xiàn)全部密封。

液化罐的安裝是整個項(xiàng)目最復(fù)雜的，其他的設(shè)備和管線安裝就位后連接調(diào)試；實(shí)施前后的現(xiàn)場對比，如圖4所示。

圖4 焦油渣分離回收裝置改造前后現(xiàn)場對比

4 實(shí)施效果

經(jīng)過近兩周的現(xiàn)場緊張施工，安全順利完成了設(shè)備安裝和調(diào)試，現(xiàn)場無異味，焦油正常回收，離心機(jī)產(chǎn)生的干煤粉和之前的焦油渣對比，如圖5所示。

圖5 焦油渣和干煤粉的對比照片

通過一段時間的運(yùn)行，焦油渣處理后的干煤粉平均水分含量12.75%、灰分含量5.51%和揮發(fā)分含量20.41%，呈粉狀，易于存放和摻混。

5 結(jié)束語

通過焦油渣分離的改造，總結(jié)了方案考察論證到具體實(shí)施過程和最后的結(jié)果，考察論證和安全施工是兩個重要的環(huán)節(jié)，實(shí)施后的結(jié)果令人滿意，值得借鑒。