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發生爐煤氣站無組織排放的污染與治理

發布時間:2021-04-26
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苑衛軍  韓明汝 王輝

(唐山科源環保技術裝備有限公司 河北唐山 063000)


摘要: 系統分析了煤氣站揚塵和VOCs污染的産生環節和特點,并結合熱電行業治理揚塵和焦化行業治理VOCs的經驗,提出了适合煤氣站特點的揚塵治理和VOCs治理的措施。

關鍵詞: 發生爐煤氣站;無組織排放;揚塵;防塵網;噴霧抑塵;負壓收塵;VOCs;焚燒

Pollution and Control of Unorganized Emission from Gasifier Station

Yuan Weijun   Han Mingru  Wang Hui 

(Tangshan Keyuan Environmental Protection Technology & Equipment Co., Ltd  Tangshan Hebei  063000)

Abstract: This paper systematically analyzes the production links and characteristics of gasifier station dust and VOCs pollution, and combines the experience of thermoelectric industry to control dust and coking industry to control VOCs, and puts forward measures for dust control and VOCs treatment suitable for gasifier station.

Key words: gasifier station; unorganized exhaust; dust; dust net; spray and dust suppression; negative pressure dust collection; VOCs; incineration

0 引言

發生爐煤氣站作為氣體燃料供應單元,在玻璃、陶瓷、冶金、化工等行業應用較為廣泛,随着國家大氣、水、土壤等污染防治計劃的頒布實施,發生爐煤氣站生産過程的污染與防治,随之成為多方關注的焦點。在重點關注酚水、焦油和硫的污染與治理的同時,煤氣站儲煤和輸煤過程産生的揚塵,以及煤氣淨化和脫硫過程産生的VOCs等無組織排放的污染與治理,也引起了同等的重視。對發生爐煤氣站無組織排放的各主要環節和節點進行系統分析,并将熱電、焦化等相關行業的成熟經驗和技術,與煤氣站的特點進行有機結合,采取技術合理、經濟可行的有效措施,對其進行規範性治理,有助于煤氣發生爐的健康有序發展。

1 揚塵的污染與治理

1.1 揚塵污染源

發生爐煤氣站的揚塵污染,一般來源于儲煤和輸煤兩個環節。煤氣站配套的儲煤場,其儲煤規模與煤氣站耗煤規模、煤碳供應地距離和運輸條件等因素相關,儲煤量一般需要滿足煤氣站10-20天的用量。煤氣發生爐氣化用煤的粒度一般為30-80mm,儲煤場的煤需要經過篩分篩除粉煤後,依靠大傾角皮帶提升機等提煤設施提升至20m左右高度,再經過平角皮帶輸送機輸送至各煤氣發生爐爐頂儲煤倉。

熊宏亮等【1】将揚塵概括為靜态揚塵和動态揚塵兩種。煤氣站揚塵包括儲煤堆場由風力引起的靜态揚塵以及煤場卸車、堆取和各輸煤倒運節點産生動态揚塵,煤氣站儲煤、輸煤過程中各揚塵污染節點示意如圖1。

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圖1 儲煤輸煤過程揚塵污染節點圖


1.2治理措施

熱電行業在儲煤和輸煤過程揚塵的機理和治理措施等方面,進行了多年的研究,應用了多種技術手段,并取得了良好的抑塵效果。熊宏亮等【1】對治理儲煤場靜态揚塵的防風抑塵網,就其結構和抑塵機理進行了綜合研究,實際測試數據顯示:抑塵網的小風抑塵率可達89.77%,大風條件下開啟煤場噴淋裝置,平均抑塵效率可達87.55%。常瑞麗等【2】介紹火電廠在煤場卸料點一般采用水噴霧措施抑塵,在各設備轉運節點及煤倉間等煤塵比較集中的部位,通常采用機械抽風除塵方式抑塵。

火電廠堆煤大部分為碎煤或粉煤,其儲煤場對揚塵的控制難度相對較大。而煤氣站運入儲煤場的煤通常為30-80mm的塊煤,由于從煤源地到煤氣站的運輸、倒運過程産生部分煤粉,所以煤氣站儲煤場的煤一般粉煤含量約為10-15%左右,相對火電廠而言,其抑塵難度相對較小。煤氣站儲煤場四周設置圍牆、頂部設置防雨頂棚,并在圍牆和頂棚之間設置防風抑塵網,即可達到較好的抑塵效果。

儲煤場卸煤或堆取作業時,可以采取水噴霧抑塵方式進行壓塵。由于不同爐型對入爐煤炭含水率要求不同,對噴霧水量的控制需要區别對待。1Q一段爐幹燥幹餾層較薄,一般隻有300-400mm,入爐煤炭含水量較高會影響發生爐的氣化效率。3Q兩段爐對煤炭含水要求更高,一般煤炭含水率以≤10%為宜【3】,氣化含水率過高的煤炭會導緻煤炭氣化前幹餾不徹底,引起下段煤氣焦油含量過高,進而堵塞煤氣設備或管道。5Q兩段爐由于其還原層産生的高溫煤氣全部上行進入幹燥幹餾段,幹餾熱解熱量供應充足,該爐型對入爐煤的含水率要求不高。對于1Q一段爐和3Q兩段爐,宜采用超微幹霧抑塵技術,減少抑塵噴水量,常瑞麗等【2】介紹該抑塵方式用水量僅為常規水噴霧方式的1/10,在火電廠的應用日漸增多,抑塵效果較好。

煤氣站輸煤及收塵過程如圖2,混煤堆場的煤通過鏟車或皮帶機倒至混煤料倉1,然後通過篩分機2将粉煤篩除,粉煤通過粉煤皮帶3送至粉煤堆場,塊煤通過塊煤皮帶機4輸送至塊煤儲倉5,然後通過大傾角皮帶機6輸送至爐頂皮帶機7,通過卸料器8将煤卸入爐頂儲煤倉9,爐頂皮帶機7上粘附的粉煤通過其尾部刮料器刮至粉煤溜管10收集,然後通過人工或機械手段倒回粉煤堆場。在篩分機2至粉煤溜管10輸煤流程的各轉運節點處設置收塵支管,通過引風機11對各節點揚塵進行負壓收塵,然後通過除塵器12收塵處理後排空。

圖2 輸煤收塵系統示意圖


混煤料倉1入煤一側采取軟簾密封,其他側面和料倉頂部采用全封閉形式,可以有效減少混煤向混煤料倉1倒運過程産生的揚塵外溢。粉煤皮帶3和粉煤溜管10向粉煤堆場卸料或倒料過程,可以采取噴霧抑塵的方式。各輸料皮帶機特别是大傾角皮帶機應采用封閉形式防治揚塵外溢。

2 VOCs的污染與治理

2.1 VOCs污染源

VOCs污染是一種嚴重的感覺公害,發生爐煤氣站的VOCs污染主要來自兩方面:其一是焦油池和酚水池散發的VOCs污染,其主要成分是揮發性的烴、烯、芳香烴類和苯、酚類等物質。其二是煤氣濕法脫硫系統産生的VOCs污染,主要是脫硫液再生過程中,混入脫硫液中的部分揮發性的芳香烴類和苯酚類、遊離氨以及微量H2S等随再生廢氣帶出形成的污染。

2.2治理措施

焦化行業對類似以上VOCs的污染治理進行過一些探讨和應用,喬樹峰等【4】就焦化行業揮發性的烴、烯、芳香烴類和苯、酚類等物質造成VOCs污染,介紹了洗滌法、過濾法、吸附法、焚燒法和氮封法等幾種常用的治理方法,并就其優缺點進行了闡述。張合賓等【5】就濕法脫硫過程産生的VOCs污染,介紹了蒸氨廢水洗滌-高空排放法和稀硫酸洗滌後高空排放等治理技術,指出這兩種方法都無法去除廢氣中的H2S及苯酚類有機物,局限性較大,同時指出利用焚燒法可以有效解決脫硫VOCs廢氣的污染問題。

煤氣站産生的兩方面的VOCs污染物質中多數物質均可燃燒,結合煤氣站的工藝特點,采用焚燒分解法可以有效處理煤氣站VOCs廢氣,其工藝過程如圖3。首先,封閉焦油池、酚水池和脫硫再生廢氣的部分散發點,使VOCs廢氣源各集中于一點散發,VOCs廢氣自廢氣源1的散發點被強制引入冷凝捕霧器2,廢氣中的水蒸汽、低沸點有機物質及部分氨等揮發類物質,被冷卻為冷凝液返回焦油池、酚水池或脫硫循環液;經過冷凝處理的VOCs廢氣經過除霧器2捕除水霧後,經引風機3引緻集氣罩4處,與外界空氣混合作為氣化劑,經空氣鼓風機5送至煤氣發生爐爐底進風箱6。在發生爐高溫氧化層,廢氣中的苯、酚及烯烴類物質被焚燒分解為H2O和CO2;廢氣中的H2S被焚燒産生的SO2混入煤氣中,在煤氣淨化或脫硫過程中被脫除;廢氣中的NH3,或先被氧化成NO,再被還原區的半焦、CO以及析出的揮發分等還原成N2,或直接在高溫氧化區的半焦和灰渣中的鐵基及鈣基礦物質的催化作用下分解為N2和H2【6】。

圖3 VOCs廢氣處理工藝流程


上述VOCs廢氣處理技術屬于協同處理工藝,廢氣處理過程結合煤氣發生爐的造氣原理,将污染物引入爐内進行焚燒處理,焚燒後的廢氣混入煤氣中,随着煤氣的淨化和脫硫過程進行二次處理,無二次污染産生。

3 結語

   就發生爐煤氣站的污染而言,揚塵和VOCs等無組織排放污染是感官性最強的污染問題,但也是目前煤氣站治理力度最小的盲點區域。就其治理技術而言,煤氣站自身嘗試和應用的較少,需要借鑒其他行業比較成熟的治理技術,研發設計出适合煤氣站自身特點的治理方案,以求煤氣發生爐在環保規範性達标的前提下,既保證發生爐正常運行,又能夠降低污染治理的運營成本。

參考文獻:

【1】 熊宏亮,宋曉東. 煤場防風抑塵網抑塵效果研究[J]. 電力科技與環保. 2010,26(6):21-25.

【2】 常瑞麗,鄭祖東. 火力發電廠輸煤系統抑塵和除塵措施探讨[J]. 工業安全與環保. 2014,40(5):5-8.

【3】 馬潤田等,兩段式固定床低熱值煤氣發生站工藝[J].中國陶瓷工業 1998,1:34-38

【4】 喬樹峰,胡園桃,劉長青. 煉焦生産過程惡臭污染與治理措施[J]. 能源環境保護. 2006,19(6):44-46.

【5】 張合賓,史耀國,範安林,等. 脫硫再生尾氣的處理和利用[J]. 燃料與化工. 2016,47(4):39-40.

【6】 苑衛軍,劉志明,蘇亞斌,等. 幹餾式發生爐冷煤氣站氮化物的形成與脫除[J]. 玻璃. 2015,1:19-22.

第一作者

姓名:苑衛軍(1968-),男,河北省霸州市,高級工程師,工程碩士,本科畢業于華北理工大學,從事工作内容:煤炭氣化行業,研究方向:煤氣化工藝及設備,聯系電話: 13703243469, E-mail:2329081462@qq.com。

聯系人:苑衛軍

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