武钢焦化公司在创一流节能减排企业中的探索与实践

2018-10-18 10:22:48

来源：中国科创新闻网

1前言

武钢焦化公司目前拥有焦炉10座，其中7.63m现代化大容积焦炉2座、7米焦炉2座、6米焦炉6座，焦炭年生产能力达到了690万吨。拥有处理能力为140t/h的干熄焦装置5套以及190t/h干熄焦一套，实现了焦炭的全干熄;建成了国内焦化企业中单套装置最大、技术最先进的100万吨煤焦油深加工项目;改造建成了水处理能力为400t/h的全国最大的焦化废水处理基地。这些先进的炼焦及回收工艺技术和设施，确保了武钢焦化公司在节能减排方面的优势。但在生产过程中发现武钢焦化公司在节能降耗方面还存在部分问题，这对公司的经济效益以及社会效益造成了一定的影响。为了从根本上解决这些问题，公司从设备、工艺方面作了认真研究，提出了可行的解决办法并应用于生产实践过程中，效果良好。

2节能减排新项目

2.17.63m特大型焦炉

武钢的两座7.63m焦炉是从德国引进的超大型焦炉，分别于2008年3月份和6月份投产。该焦炉单孔焦炭产量约为45t，年产焦炭220万吨。

7.63m焦炉炭化室容积较大，在同等生产规模下，由于炭化室容积的增大可以减少推焦、装煤以及出炉次数，同样从炉门、上升管和装煤孔产生的所产生的阵发性烟尘污染也相对降低。以年产220万吨焦炭为例，7.63m焦炉每天需推焦135次，而4.3m焦炉每天需推焦426次，这大大减少了焦炉生产过程所带来的烟尘污染频率。

由于7.63焦炉采用了独特的PROven系统。装煤时，PROven系统可使炭化室产生负压，将荒煤气及煤粉抽到集气管内，同时与煤车的导套及夏尔克的快速装煤技术(80s~90s完成装煤)配合，确保了7.63m焦炉在装煤过程中无煤气和烟尘溢散。同时PROven系统可控制结焦过程中炭化室的压力，因此炭化室压力稳定，焦炉炉门、炉盖等不会因为炭化室压力的波动而冒烟。因此，7.63m焦炉的PROven系统从理论上来讲可以根本解决焦炉环保的两大问题：一是装煤时产生的烟尘;二是避免了结焦过程由于炭化室压力过大而造成的炉门和炉体烟尘的排放。

并且7.63m焦炉加热用煤气为混合煤气(主要是高炉煤气，参混5%-10%左右焦炉煤气)，燃烧室的入炉空气分三段供应，并且在火道隔墙下部设有循环孔。由于三段加热使空气(O2)供应不足，可以降低了火道下部的燃烧温度，并且高炉煤气中碳氢类组分及其含量较少，同时废气循环也可以降低空气(O2)的浓度和气流的温度。这三种做用的叠加，可使7.63m焦炉烟囱所排废气的氮氧化物的含量明显低于国内其他炉型。因此7.63m焦炉因其先进的炼焦工艺技术和设施，确保了其在节能减排方面的优势。

2.2干熄焦装置

2002年武钢焦化公司开始引进新日铁干熄焦技术，为7#、8#焦炉配套新建了公司的第一座140t/h干熄焦装置。该装置是当时国内规模最大、技术最先进的干熄焦装置。随后的几年建成投产了5座大型干熄焦，今年9月份建成投产的190t/h干熄焦，标志着公司实现了焦炭的全干熄。

焦化行业对环境污染的33.3%左右是由湿法熄焦过程中的污染物排放所造成的，而干熄焦过程是在密闭的干熄炉内用惰性气体对红焦进行冷却的，并且干熄焦装置配置的除尘设施良好，这可以减少粉尘对周围环境和大气的污染，据统计一座干熄焦每年可减少700t废气排放，少排放粉尘22万kg至44万kg。同时红焦显热中的83%左右在干法熄焦过程中可被回收利用，140t/h干熄焦每座每年可产生66万t蒸汽用于发电，可带来直接经济效益2300万元，并且每座干熄焦炉相对湿法熄焦每年可节约水资源57.8万t。干熄焦可使焦炭质量得以提高，表1为武钢两种熄焦方式焦炭质量对比。

表1武钢两种熄焦方式焦炭质量对比

由表1可以看出干法熄焦可提高焦炭的冷强度，并且可降低焦炭的热反应性。这可使高炉炼铁的入炉焦比降低2%-5%，相当于每座干熄焦每年可节约28万吨炼焦煤，同时也为武钢的炼铁生产提供了良好的燃料支持。

2.3焦油深加工

武钢焦化公司焦炭产量为690万t/a，因此相应的焦油产量将达到35万t/a。而公司原有煤焦油加工系统是上世纪60年代建起来的最大生产能力只能达到14万t/a的装置，2010年焦油的外销量为20万t。并且大部分装置已操作了四、五十年，装备老化、规模小，对焦油类产品处理能力有限，导致产品结构比较粗放，市场竞争能力不强、市场效益不够理想。此外，环保、安全等指标也适应不了国家和行业新的要求。因此公司于2012年2月开始建设100万吨焦油深加工项目，该项目采用世界最大的单套50万吨煤焦油加工生产装置。

武钢焦化公司100万吨焦油深加工项目的蒸馏方式采用负压蒸馏，既可降低操作温度，节省能源，又可改善操作环境，有利于环境保护;油库槽区、重沸器、换热器大量将采用导热油取代蒸汽加热，节约蒸汽，减少冷凝水排量;用锅炉给水与酚油蒸汽换热，既可产生蒸汽，又可节约大量冷却水;蒸馏及精酚部分塔塔顶将采用全凝器内回流而不用回流泵，也将大大降低能耗。同时对重点污染源采用了特殊环护措施，如：原料焦油分离的氨水作为产品送回集聚焦化公司生产硫铵，原料焦油脱渣产生的焦油渣作为产品送回集聚焦化公司配煤;焦油蒸馏等装置产生的含酚工艺废水、酚盐分解装置产生的含酚废水经废水处理装置处理达到国家一级排放标准后达标排放;采用浮顶式油槽或设氮封以减少放散汽;对油品配置装置所产生的放散汽统一收集，进行洗净后达标排放。

一期工程投产后，新品种增加到了21个，并且新工艺能使每吨产品利润提高10%以上。同时该项目节能环保工艺成熟的，环境保护措施完善。可使生产过程中的废渣、废水等污染物处理后减少到最低程度，并实现废弃资源的可再生利用，为公司节能减排工作带来了较好的经济效益和社会效益。

2.4苯加氢

目前国内外主要的粗苯精制工艺是酸洗法和催化加氢法。随着国家环保要求的日益严格，酸洗法粗苯精制工艺因其产生的酸焦油、再生酸和碱渣不易处理和利用，环保不达标，已难逃被淘汰的命运。而粗苯加氢精制技术因生产污染小、产品质量优，尤其是加氢工艺和萃取精馏技术国产化的应用，近几年来受到众多企业和投资者的青睐。

武钢焦化公司2009年建成投产的10万吨苯加氢项目是原武钢精苯车间的“升级版”。该项目采用的是德国UHDE公司设计的BASF催化剂加氢脱硫法，以粗苯为原料生产纯苯、甲苯、二甲苯。该工艺只要由两部分组成：低温加氢和莫菲兰萃取蒸馏工艺，而制氢工艺采用焦炉煤气PSA制氢工艺。该工艺是目前世界上最先进的粗苯精制技术之一，其工艺流程如图1所示。

武钢焦化公司在创一流节能减排企业中的探索与实践

图1武钢焦化苯加氢工艺流程图

通过采取充分利用产品及中间产品的有效热能给原料预热、加热炉采用废气预热空气技术提高燃烧效率、汽提塔采用减压蒸馏等节能措施，达到国内先进水平。采用内浮顶罐、废气进入吸煤气管道再利用、少量废水送生化处理等环保措施，年减少废水排放167万吨。在增加环保效益的同时，经济效益也大为增加。如果按照以往的酸洗工艺生产以上产品，产量和质量较低，利润薄弱，产品质量最高平均水平也只有99.5%。而采取加氢精制技术后，以上三种苯的纯度最高可达到99.9%，收率可提高2%，每年可多创收1亿元。

3节能减排技术改造

3.1二生化废水处理改造

焦化废水成分复杂，氨氮和生物难降解组份浓度高，水质、水量变化较大，是典型难生物降解的工业废水。为了解决这一行业性难题，2007年8月武钢焦化公司投资5000万元对原有生化系统进行改造，新建了1座处理能力为400m3/h的水处理系统，并于2008年8月投入运行。

该技术是以“O1(初曝)-A(缺氧)/O2(好氧)”生物处理工艺为核心的，一种基于固定化细胞技术结合生物流化床工艺的双污泥废水处理技术及系统。系统中投入了由固定化细胞技术制备的HSBEMBMR微生物制剂，上述独立的污泥系统中通过以特殊活性炭为生物载体而形成生物膜，在曝气和搅拌条件下，固、液、气三相充分混合，同时，分子的剧烈碰撞又促进了微生物的成膜和代谢，从而实现了在单位体积内较高的MLSS和较好的生物传质性，废水处理系统抗冲击力强，COD和NH3-N的容积负荷高，二生化建成运行后，能有效去除废水中的氨氮、氰化物、酚等有毒有害物质，使水质得到最大程度的净化。该工程建成运行后，既解决了焦化废水中COD和氨氮对环境的污染，又解决了焦化产能增大，原废水处理系统处理能力不够的问题，每年削减COD排放量846吨，处理规模在全国焦化企业中名列榜首。

3.2三炼焦炉门改制

武钢焦化公司7.63m焦炉的炭化室因其炭化室高度决定了其炉门更高，因此也导致炉门线性膨胀量更大，其热弯曲值将可达23mm左右。由于其设计时采用了Z型刀边炉门，其刀边调节量较难达到上述范围。因此随着炉龄的增长，炉门密封性能有所降低，当集气管压力大幅度波动时容易造成炉门荒煤气的逸散。这不仅仅造成了焦炉煤气的损失，同时也对环境造成了污染。

针对这种情况，武钢7.63m焦炉技术人员通过调查研究，对不锈钢Z型刀边炉门进行设计改造成腹板门。由于新的腹板门密封刀边采用刀边腹板式整体结构，克服了因刀边腹板与炉门本体材质不同而发生的泄露。增加了滑板整体调整机构，消除了炉门刀边腹板在工作状态下的交变变形，这使炉门刀边的密封性大大提高。并且新炉门采用的是釉面砖，在使用过程中炉门表面积炭情况明显得到改善，月平均附着厚度仅1~2mm，有效减少焦炉炉门积炭的清理次数、清理难度以及清理过程中对焦炉炉门的损坏。从2014年1季度开始，连续两年，公司每年投入1000万元，将全炉290个炉门改造为新型腹板炉门。同时投入800万元，将所有的炉门砖改为新型釉面砖，便于焦油以及石墨的清理，方便了对炉门的维护工作。新炉门在密封性能以及刀边腹板的使用寿命提高等方面效果显著。目前，两座7.63m焦炉的冒烟冒火现象得到了明显改善，同时也大大降低了焦炉煤气的损失。

3.3装车线改造

筛焦系统装车线主要负责粉焦、小块焦及多余大块焦炭的外运，在装车过程中由于下料冲击造成扬尘较大，对操作人员的身心健康造成极大地危害，给周边环境也造成很大的污染。为了解决这个难题，武钢焦化公司投资150万对装车线进行攻关。

通过在仓门下方，溜槽上半部分加喷水管，水管间隔打孔，直穿溜槽内部，保证下料时中间部位湿度将粉焦充分加湿。同时在下溜口加装百叶式挡皮，防止下料过程灰尘外扬。将下溜口现有喷水口改型，将喷出水状散开，保证喷湿最大面积覆盖。为了充分加湿，在下料前加装特殊加湿绞龙，并且竖直或大角度倾斜方向下料，保证下料充分均匀加湿，从根源上防止扬尘。通过改造后筛焦系统扬尘有了很大改善，同时焦粉的回收也带来了一定的经济效益。

4结语

武钢焦化公司除了对上述环保技术问题进行改进外，也完善了节能减排工作的管理制度，加强了节能减排工作的管理力度。通过每月的综合检查和日常的督促管理，各项节能减排制度和措施得到较好地执行，武钢焦化公司的各项节能减排工作顺利进行。

由于武钢焦化公司在节能减排方面取得了良好的效果和成绩，公司获得了“武汉市绿化工作先进单位”;2009年，一次性通过了质量标准、职业健康安全、环境“三标一体”综合管理体系审核认证。并获得了武汉市环保局颁发的“清洁化工厂”称号;2010年公司又获得了“2010年度武汉市绿化先进集体”，在2012年全国炼焦行业协会科技大会上获得“全国炼焦创新企业”等多项荣誉。这些荣誉是对武钢焦化公司多年来在节能减排工作方面的肯定，也激励着武钢焦化公司在创建一流节能减排企业的过程中更上一个台阶。

质量指标

M40/%

M10/%

CRI/%

CSR/%

湿法熄焦

80.4

7.0

30.0

58.0

干法熄焦

83.5