摘要： 系統(tǒng)分析了煤氣站揚塵和VOCs污染的產(chǎn)生環(huán)節(jié)和特點，并結(jié)合熱電行業(yè)治理揚塵和焦化行業(yè)治理VOCs的經(jīng)驗，提出了適合煤氣站特點的揚塵治理和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；揚塵；防塵網(wǎng)；噴霧抑塵；負壓收塵；VOCs；焚燒
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、土壤等污染防治計劃的頒布實施，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。在重點關(guān)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產(chǎn)生的揚塵，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。對發(fā)生爐煤氣站無組織排放的各主要環(huán)節(jié)和節(jié)點進行系統(tǒng)分析，并將熱電、焦化等相關(guān)行業(yè)的成熟經(jīng)驗和技術(shù)，與煤氣站的特點進行有機結(jié)合，采取技術(shù)合理、經(jīng)濟可行的有效措施，對其進行規(guī)范性治理，有助于煤氣發(fā)生爐的健康有序發(fā)展。
1 揚塵的污染與治理
1.1 揚塵污染源
煤氣發(fā)生爐煤氣站的揚塵污染，一般來源于儲煤和輸煤兩個環(huán)節(jié)。煤氣站配套的儲煤場，其儲煤規(guī)模與煤氣站耗煤規(guī)模、煤碳供應(yīng)地距離和運輸條件等因素相關(guān)，儲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)過平角皮帶輸送機輸送至各煤氣發(fā)生爐爐頂儲煤倉。
熊宏亮等【1】將揚塵概括為靜態(tài)揚塵和動態(tài)揚塵兩種。煤氣站揚塵包括儲煤堆場由風力引起的靜態(tài)揚塵以及煤場卸車、堆取和各輸煤倒運節(jié)點產(chǎn)生動態(tài)揚塵，煤氣站儲煤、輸煤過程中各揚塵污染節(jié)點示意如圖1。
圖1 儲煤輸煤過程揚塵污染節(jié)點圖
1.2治理措施
熱電行業(yè)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(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】對治理儲煤場靜態(tài)揚塵的防風抑塵網(wǎng)，就其結(jié)構(gòu)和抑塵機理進行了綜合研究，實際測試數(shù)據(jù)顯示：抑塵網(wǎng)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(shè)備轉(zhuǎn)運節(jié)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、倒運過程產(chǎn)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(shè)置圍墻、頂部設(shè)置防雨頂棚，并在圍墻和頂棚之間設(shè)置防風抑塵網(wǎng)，即可達到較好的抑塵效果。
儲煤場卸煤或堆取作業(yè)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(qū)別對待。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影響發(fā)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(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入干燥干餾段，干餾熱解熱量供應(yīng)充足，該爐型對入爐煤的含水率要求不高。對于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倒至混煤料倉1，然后通過篩分機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4輸送至塊煤儲倉5，然后通過大傾角皮帶機6輸送至爐頂皮帶機7，通過卸料器8將煤卸入爐頂儲煤倉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，然后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(zhuǎn)運節(jié)點處設(shè)置收塵支管，通過引風機11對各節(jié)點揚塵進行負壓收塵，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倒運過程產(chǎn)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。各輸料皮帶機特別是大傾角皮帶機應(yīng)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，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)對類似以上VOCs的污染治理進行過一些探討和應(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)缺點進行了闡述。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，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，使VOCs廢氣源各集中于一點散發(fā)，VOCs廢氣自廢氣源1的散發(fā)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(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)引風機3引致集氣罩4處，與外界空氣混合作為氣化劑，經(jīng)空氣鼓風機5送至煤氣發(fā)生爐爐底進風箱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(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)計出適合煤氣站自身特點的治理方案，以求煤氣發(fā)生爐在環(huán)保規(guī)范性達標的前提下，既保證煤氣發(fā)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(wǎng)抑塵效果研究［J］. 電力科技與環(huán)保. 2010，26（6）：21-25.
【2】常瑞麗，鄭祖東. 火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)抑塵和除塵措施探討［J］. 工業(yè)安全與環(huán)保. 2014，40（5）：5-8.
【3】馬潤田等，兩段式固定床低熱值煤氣發(fā)生站工藝［J］.中國陶瓷工業(yè) 1998，1：34-38
【4】喬樹峰，胡園桃，劉長青. 煉焦生產(chǎn)過程惡臭污染與治理措施［J］. 能源環(huán)境保護. 2006，19（6）：44-46.
【5】張合賓，史耀國，范安林，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(wèi)軍，劉志明，蘇亞斌，等. 干餾式煤氣發(fā)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(wèi)軍（1968-），男，河北省霸州市，高級工程師，工程碩士，本科畢業(yè)于華北理工大學，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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