清洁生产论文-炼焦原理与工艺流程,污染及治理

2019-03-11 19:03:00
清 洁 生 产 论 文 学院:环境与资源学院 专业:环境工程 学号:2009333048 姓名:周思宇 简述炼焦原理及工艺过程,以及以近三年的数据为基 准,分析能源消耗的重要环节,产生污染的环节及污 染种类,并提出你的洁净生产方案。 一、 炼焦原理 1,炼焦原理炼焦生产,基本原料是炼焦煤。将炼焦煤在密闭的焦炉内 隔绝空气高温加热放出水分和吸附气体, 随后分解产生煤气和焦油等, 剩下以碳为主体的焦炭。这种煤热解过程通常称为煤的干馏.。煤的 干馏分为低温干馏,中温干馏和高温干馏三种。它们的主要区别在于 干馏的最终温度不同,,低温干馏在 500℃-600℃,中温干馏在 700℃ -800℃,高温干馏在 900℃-1000℃。目前的炼焦炉绝大多数属于高温 炼焦炉,主要生产冶金焦,炼焦煤气和炼焦化学产品。这种高温炼焦 过程,就是高温干馏.。 2,炼焦煤的热解过程炼焦煤在隔绝空气高温加热过程中生成焦炭,它 具有下列特性:当被加热到 400℃左右,就开始形成熔融的胶质体, 并不断地自身裂解产生出油气, 这类油气经过冷凝, 冷却及回收工艺, 得到各种化工产品和净化的焦炉煤气。当温度不断升高,油气不断放 出,胶质体进一步分解,部分气体析出,而胶质体逐渐固化成半焦, 同时产生出一些小气泡,成为固定的疏孔。温度再升高,半焦继续收 缩,放出一些油气,最后生成焦炭。 二、炼焦工艺流程介绍 高炉生产前的准备除了准备铁矿石(烧结矿和球团矿)外,还需 要准备好必需的燃料--焦炭。焦炭是高炉冶炼的主要燃料,焦炭在风 口前燃烧放出大量热量并产生煤气, 煤气在上升过程中将热量传给炉 料,使高炉内的各种物理化学反应得以进行。 (一)焦炭在高炉冶炼中的作用: 1.发热剂。焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气,煤气 在上升过程中将热量传给炉料, 使高炉内的各种物理化学反应得以进 行。 2.还原剂。焦炭燃烧产生的 C0 及焦炭中的固定碳是铁矿石的 还原剂。 3.料柱骨架。 焦炭在料柱中占 1/3~1/2 的体积,尤其是在高炉 下部高温区只有焦炭是以固体状态存在,它对料柱起骨架作用,高炉 下部料柱的透气性完全由焦炭来维持。 4.渗碳剂。 5.炉料下降提供自由空间。 (二)炼焦生产工艺流程: 现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦和产品处理等工序。工 艺流程图如下: 1.洗煤 ◆原煤在炼焦之前,先进行洗选。 ◆目的是降低煤中所含的灰分和去除其他杂质。 2.配煤 ◆将各种结焦性能不同的煤按一定比例配合炼焦。 ◆目的是在保证焦炭质量的前提下, 扩大炼焦用煤的使用范 围,合理地利用国家资源,并尽可能地多得到一些化工产品。 3.炼焦 ◆将配合好的煤装入炼焦炉的炭化室, 在隔绝空气的条件下 通过两侧燃烧室加热干馏,经过一定时间,最后形成焦炭。 ◆炭化室内成焦过程如图所示。 4.炼焦的产品处理 ◆将炉内推出的红热焦炭送去熄焦塔熄火,然后进行破碎、 筛分、 分级、 获得不同粒度的焦炭产品, 分别送往高炉及烧结等用户。 ◆熄焦方法有干法和湿法两种。 湿法熄焦是把红热焦炭运至熄焦塔, 用高压水喷淋 60~ 90s。 干法熄焦是将红热的焦炭放入熄焦室内, 用惰性气体循 环回收焦炭的物理热,时间为 2~4h。 ◆在炼焦过程中还会产生炼焦煤气及多种化学产品。 焦炉煤 气是烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢生产的主要燃料。 (三)主要工艺设备简介: 焦炉: 现代焦炉炉体由炭化室、燃烧室和蓄热室三个主要部分构成。一 般,炭化室宽 0.4~0.5m、长 10~17m、高 4~7.5m,顶部设有加煤孔 和煤气上升管(在机侧或焦侧),两端用炉门封闭。燃烧室在炭化室两 侧,由许多立火道构成。蓄热室位于炉体下部,分空气蓄热室和贫煤 气蓄热室。 焦炉系统中常用的控制设备:PLC、变频器、组态软件、电动机、断 路器、接触器、按钮、温度仪表等等。 1.捣固焦炉简介: 捣固焦泛指采用捣固炼焦技术在捣固焦专用炉型内生产出的焦 炭,这种专用炉型即捣固焦炉。捣固炼焦技术是一种可根据焦炭的不 同用途,配入较多的高挥发分煤及弱粘结性煤,在装煤推焦车的煤箱 内用捣固机将已配合好的煤捣实后, 从焦炉机侧推入炭化室内进行高 温干馏的炼焦技术。 2.熄焦车(或干法熄焦装置) 接受推出的赤热焦炭,运到熄焦塔内喷水(或运到干法熄焦装置 用惰性气体将余热导走发电或补充管网的蒸汽) ,将赤热焦炭熄灭, 然后卸在凉焦台上冷却。 3.配煤槽简介: 炼焦煤准备的工序之一。 炼焦或碳化前煤料的一个重要准备过程。 即为了生产符合质量要求的焦炭, 把不同煤牌号的炼焦用煤按适当的 比例配合起来。 4.粉碎机简介: 粉碎机是将大尺寸的固体原料粉碎至要求尺寸的机械。 根据被碎料或碎制料的尺寸可将粉碎机区分为粗碎机、中碎机、 细磨机、超细磨机。 三、炼焦污染分析 炼焦污染分析 (一)大气污染及治理措施 1. 焦炉装煤过程的烟尘控制 炭化室装煤时,装入炭化室的煤料置换出炉内大量空气,并且装 炉开始时空气中的氧和入炉的细煤粒燃烧生成碳黑,以及装炉煤 与高温炉墙接触,产生大量水蒸汽和荒煤气。另外,随气体带出 的细煤粒等。以上形成装煤烟尘污染。 焦炉装煤时,外逸的烟尘量大约占总烟尘量的 60%。目前, 装煤烟尘控制方法一般有以下几种。 (1) 上升管喷射 (2) 顺序装煤 (3) 带强制抽烟和净化设备的装煤车 (4) 连通管 2. 岀焦过程的烟尘控制 岀焦过程中烟尘主要来自炭化室两侧炉门打开后散发车的炉 内残余煤气;推焦时导焦槽上部炉门处散发的粉尘;焦炭从导焦 槽落到熄焦车中时散发的粉尘等。 (1) 固定棚罩----固定式气体净化系统 (2) 移动罩一----移动式气体净化系统 (3) 移动罩----固定式气体净化系统 (二)炼焦废水及治理 1.干熄焦工艺本身不消耗工业水,仅熄焦室顶部环形水封耗水为 6 立 方米/小时。 其废水来源主要为湿法除尘排水。 主要污染物有 SS、 COD、 挥发酚等。 2.冷鼓、脱硫过程设备水封和管道水封装置,冲洗地坪及其他水,含 有焦油、NH3-N、COD、BOD5、硫化物等污染物质。 3.蒸氨工段油水分离器等设备排出的污染水,含有 NH3-N、COD、氰 化物、挥发酚等污染物质。 4.硫铵工段油水分离器等设备排出的污染水,含有 NH3-N、COD、氰 化物、挥发酚等污染物质。 5.粗苯工段油水分离器等设备排出的污水, 主要成分为焦油、 COD、 苯、 BOD5 等。 6.分析化验排水 7.冷却循环系统排出的循环冷却水,因其仅与物料间接接触,除含有 盐类物质外,污染成分较少。 8.生活污水,污染物为 COD、BOD5、SS、NH3-N、石油类等。 9.煤气管道冷凝水,含有酚、CN?、NH3、硫化物等成分。 (三)固体废弃物 序号 1 2 3 4 产生工段 炼焦 冷凝、鼓风 冷凝、鼓风 脱硫 固废名称 焦粉 焦油渣 冷鼓洗油残渣 脱硫废液 废物种类 一般 危险废物 危险废物 危险废物 排放去向 出售 炼焦 掺煤炼焦 掺煤炼焦 5 6 洗苯 污水站 洗脱苯渣 生化污泥 生活垃圾 危险废物 危险废物 一般 掺煤炼焦 掺煤炼焦 指定的垃圾处 7 置场 四、治理措施 上升管盖、桥管承插口采用水封装置;上升管根部采用纺织石棉 绳填塞,特制泥浆封闭;炉门采用弹簧刀边炉门、厚炉门框、大保护 板、综合强度大,以有效防止炉门泄漏,以上措施可使外溢烟尘量减 少 95%。 推焦装煤除尘是在焦侧新建一个地面除尘站, 用引风机将推 焦、装煤过程中产生的烟尘,分别通过拦焦车和装煤车的捕尘系统抽 吸到集尘管,然后经二合一布袋除尘器除尘后粉尘回配炼焦,净化后 废气经引风机送入烟囱排入大气, 除尘效率为 99%。 并在桥管处用氮 气喷射使部分装煤烟尘导入集气管回收使用,作为地面站的备用。
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