摘要： 系統(tǒng)分析了煤氣站揚(yáng)塵和VOCs污染的產(chǎn)生環(huán)節(jié)和特點(diǎn)，并結(jié)合熱電行業(yè)治理揚(yáng)塵和焦化行業(yè)治理VOCs的經(jīng)驗(yàn)，提出了適合煤氣站特點(diǎn)的揚(yáng)塵治理和VOCs治理的措施。
關(guān)鍵詞：煤氣發(fā)生爐；發(fā)生爐煤氣站；無組織排放；揚(yáng)塵；防塵網(wǎng)；噴霧抑塵；負(fù)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
煤氣發(fā)生爐煤氣站作為氣體燃料供應(yīng)單元，在玻璃、陶瓷、冶金、化工等行業(yè)應(yīng)用較為廣泛，隨著國家大氣、水、土壤等污染防治計(jì)劃的頒布實(shí)施，煤氣發(fā)生爐煤氣站生產(chǎn)過程的污染與防治，隨之成為多方關(guān)注的焦點(diǎn)。在重點(diǎn)關(guān)注酚水、焦油和硫的污染與治理的同時(shí)，煤氣站儲(chǔ)煤和輸煤過程產(chǎn)生的揚(yáng)塵，以及煤氣凈化和脫硫過程產(chǎn)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(duì)發(fā)生爐煤氣站無組織排放的各主要環(huán)節(jié)和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，并將熱電、焦化等相關(guān)行業(yè)的成熟經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，與煤氣站的特點(diǎn)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，采取技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的有效措施，對(duì)其進(jìn)行規(guī)范性治理，有助于煤氣發(fā)生爐的健康有序發(fā)展。
1 揚(yáng)塵的污染與治理
1.1 揚(yáng)塵污染源
煤氣發(fā)生爐煤氣站的揚(yáng)塵污染，一般來源于儲(chǔ)煤和輸煤兩個(gè)環(huán)節(jié)。煤氣站配套的儲(chǔ)煤場，其儲(chǔ)煤規(guī)模與煤氣站耗煤規(guī)模、煤碳供應(yīng)地距離和運(yùn)輸條件等因素相關(guān)，儲(chǔ)煤量一般需要滿足煤氣站10-20天的用量。煤氣發(fā)生爐氣化用煤的粒度一般為30-80mm，儲(chǔ)煤場的煤需要經(jīng)過篩分篩除粉煤后，依靠大傾角皮帶提升機(jī)等提煤設(shè)施提升至20m左右高度，再經(jīng)過平角皮帶輸送機(jī)輸送至各煤氣發(fā)生爐爐頂儲(chǔ)煤倉。
熊宏亮等【1】將揚(yáng)塵概括為靜態(tài)揚(yáng)塵和動(dòng)態(tài)揚(yáng)塵兩種。煤氣站揚(yáng)塵包括儲(chǔ)煤堆場由風(fēng)力引起的靜態(tài)揚(yáng)塵以及煤場卸車、堆取和各輸煤倒運(yùn)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)揚(yáng)塵，煤氣站儲(chǔ)煤、輸煤過程中各揚(yáng)塵污染節(jié)點(diǎn)示意如圖1。
圖1 儲(chǔ)煤輸煤過程揚(yáng)塵污染節(jié)點(diǎn)圖
1.2治理措施
熱電行業(yè)在儲(chǔ)煤和輸煤過程揚(yáng)塵的機(jī)理和治理措施等方面，進(jìn)行了多年的研究，應(yīng)用了多種技術(shù)手段，并取得了良好的抑塵效果。熊宏亮等【1】對(duì)治理儲(chǔ)煤場靜態(tài)揚(yáng)塵的防風(fēng)抑塵網(wǎng)，就其結(jié)構(gòu)和抑塵機(jī)理進(jìn)行了綜合研究，實(shí)際測試數(shù)據(jù)顯示：抑塵網(wǎng)的小風(fēng)抑塵率可達(dá)89.77%，大風(fēng)條件下開啟煤場噴淋裝置，平均抑塵效率可達(dá)87.55%。常瑞麗等【2】介紹火電廠在煤場卸料點(diǎn)一般采用水噴霧措施抑塵，在各設(shè)備轉(zhuǎn)運(yùn)節(jié)點(diǎn)及煤倉間等煤塵比較集中的部位，通常采用機(jī)械抽風(fēng)除塵方式抑塵。
火電廠堆煤大部分為碎煤或粉煤，其儲(chǔ)煤場對(duì)揚(yáng)塵的控制難度相對(duì)較大。而煤氣站運(yùn)入儲(chǔ)煤場的煤通常為30-80mm的塊煤，由于從煤源地到煤氣站的運(yùn)輸、倒運(yùn)過程產(chǎn)生部分煤粉，所以煤氣站儲(chǔ)煤場的煤一般粉煤含量約為10-15%左右，相對(duì)火電廠而言，其抑塵難度相對(duì)較小。煤氣站儲(chǔ)煤場四周設(shè)置圍墻、頂部設(shè)置防雨頂棚，并在圍墻和頂棚之間設(shè)置防風(fēng)抑塵網(wǎng)，即可達(dá)到較好的抑塵效果。
儲(chǔ)煤場卸煤或堆取作業(yè)時(shí)，可以采取水噴霧抑塵方式進(jìn)行壓塵。由于不同爐型對(duì)入爐煤炭含水率要求不同，對(duì)噴霧水量的控制需要區(qū)別對(duì)待。1Q一段式煤氣爐干燥干餾層較薄，一般只有300-400mm，入爐煤炭含水量較高會(huì)影響發(fā)生爐的氣化效率。3Q兩段爐對(duì)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(huì)導(dǎo)致煤炭氣化前干餾不徹底，引起下段煤氣焦油含量過高，進(jìn)而堵塞煤氣設(shè)備或管道。5Q兩段干餾式煤氣發(fā)生爐由于其還原層產(chǎn)生的高溫煤氣全部上行進(jìn)入干燥干餾段，干餾熱解熱量供應(yīng)充足，該爐型對(duì)入爐煤的含水率要求不高。對(duì)于1Q一段式煤氣發(fā)生爐爐和3Q兩段式煤氣發(fā)生爐，宜采用超微干霧抑塵技術(shù)，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(guī)水噴霧方式的1/10，在火電廠的應(yīng)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(jī)倒至混煤料倉1，然后通過篩分機(jī)2將粉煤篩除，粉煤通過粉煤皮帶3送至粉煤堆場，塊煤通過塊煤皮帶機(jī)4輸送至塊煤儲(chǔ)倉5，然后通過大傾角皮帶機(jī)6輸送至爐頂皮帶機(jī)7，通過卸料器8將煤卸入爐頂儲(chǔ)煤倉9，爐頂皮帶機(jī)7上粘附的粉煤通過其尾部刮料器刮至粉煤溜管10收集，然后通過人工或機(jī)械手段倒回粉煤堆場。在篩分機(jī)2至粉煤溜管10輸煤流程的各轉(zhuǎn)運(yùn)節(jié)點(diǎn)處設(shè)置收塵支管，通過引風(fēng)機(jī)11對(duì)各節(jié)點(diǎn)揚(yáng)塵進(jìn)行負(fù)壓收塵，然后通過除塵器12收塵處理后排空。
圖2 輸煤收塵系統(tǒng)示意圖
混煤料倉1入煤一側(cè)采取軟簾密封，其他側(cè)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(yùn)過程產(chǎn)生的揚(yáng)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(jī)特別是大傾角皮帶機(jī)應(yīng)采用封閉形式防治揚(yáng)塵外溢。
2 VOCs的污染與治理
2.1 VOCs污染源
VOCs污染是一種嚴(yán)重的感覺公害，煤氣發(fā)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(fā)的VOCs污染，其主要成分是揮發(fā)性的烴、烯、芳香烴類和苯、酚類等物質(zhì)。其二是煤氣濕法脫硫系統(tǒng)產(chǎn)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(fā)性的芳香烴類和苯酚類、游離氨以及微量H2S等隨再生廢氣帶出形成的污染。
2.2治理措施
焦化行業(yè)對(duì)類似以上VOCs的污染治理進(jìn)行過一些探討和應(yīng)用，喬樹峰等【4】就焦化行業(yè)揮發(fā)性的烴、烯、芳香烴類和苯、酚類等物質(zhì)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(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述。張合賓等【5】就濕法脫硫過程產(chǎn)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后高空排放等治理技術(shù)，指出這兩種方法都無法去除廢氣中的H2S及苯酚類有機(jī)物，局限性較大，同時(shí)指出利用焚燒法可以有效解決脫硫VOCs廢氣的污染問題。
煤氣站產(chǎn)生的兩方面的VOCs污染物質(zhì)中多數(shù)物質(zhì)均可燃燒，結(jié)合煤氣站的工藝特點(diǎn)，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(fā)點(diǎn)，使VOCs廢氣源各集中于一點(diǎn)散發(fā)，VOCs廢氣自廢氣源1的散發(fā)點(diǎn)被強(qiáng)制引入冷凝捕霧器2，廢氣中的水蒸汽、低沸點(diǎn)有機(jī)物質(zhì)及部分氨等揮發(fā)類物質(zhì)，被冷卻為冷凝液返回焦油池、酚水池或脫硫循環(huán)液；經(jīng)過冷凝處理的VOCs廢氣經(jīng)過除霧器2捕除水霧后，經(jīng)引風(fēng)機(jī)3引致集氣罩4處，與外界空氣混合作為氣化劑，經(jīng)空氣鼓風(fēng)機(jī)5送至煤氣發(fā)生爐爐底進(jìn)風(fēng)箱6。在煤氣發(fā)生爐高溫氧化層，廢氣中的苯、酚及烯烴類物質(zhì)被焚燒分解為H2O和CO2；廢氣中的H2S被焚燒產(chǎn)生的SO2混入煤氣中，在煤氣凈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(qū)的半焦、CO以及析出的揮發(fā)分等還原成N2，或直接在高溫氧化區(qū)的半焦和灰渣中的鐵基及鈣基礦物質(zhì)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(shù)屬于協(xié)同處理工藝，廢氣處理過程結(jié)合煤氣發(fā)生爐的造氣原理，將污染物引入爐內(nèi)進(jìn)行焚燒處理，焚燒后的廢氣混入煤氣中，隨著煤氣的凈化和脫硫過程進(jìn)行二次處理，無二次污染產(chǎn)生。
3 結(jié)語
就煤氣發(fā)生爐煤氣站的污染而言，揚(yáng)塵和VOCs等無組織排放污染是感官性最強(qiáng)的污染問題，但也是目前煤氣站治理力度最小的盲點(diǎn)區(qū)域。就其治理技術(shù)而言，煤氣站自身嘗試和應(yīng)用的較少，需要借鑒其他行業(yè)比較成熟的治理技術(shù)，研發(fā)設(shè)計(jì)出適合煤氣站自身特點(diǎn)的治理方案，以求煤氣發(fā)生爐在環(huán)保規(guī)范性達(dá)標(biāo)的前提下，既保證煤氣發(fā)生爐正常運(yùn)行，又能夠降低污染治理的運(yùn)營成本。
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第一作者
姓名：苑衛(wèi)軍（1968-），男，河北省霸州市，高級(jí)工程師，工程碩士，本科畢業(yè)于華北理工大學(xué)，從事工作內(nèi)容：煤炭氣化行業(yè)，研究方向：煤氣化工藝及設(shè)備，聯(lián)系電話： 13703243469， E-mail：2329081462@qq.com。
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