煤焦油加工园区废物资源化的综合利用技术.pdf

5 4 有色冶金节能 口环保 与综 合利 用 煤 焦 油 加 工 园 区 废 物 资 源 化 的 综 合 利 用 技 术 张海霞 闫桂 林 胡春 燕 ( 山东济宁碳素集团有限公 司，山东 济宁 2 7 2 0 0 0 ) 摘要 某公司利用 自己研 制的“ 废物资源化 的综合利用 技术 ” 和可 持续发展 的循环 经济增长 模式 ， 建立 了煤 焦油深加工企业 的循环经济示范 园区 。将煅烧炉废烟气 、 电厂锅炉烟气 、 污 水处理 产生的废 氨水 、 硫酸钠废 水 、 焦 油废渣 、 碳 酸钙废渣及焦油蒸馏各 高温馏分 的余热等废弃物综合利用 ， 提高 了园区的整体 资源利用水平 。 关键 词 煤焦油加工 ； 废物资源化 ； 综合利用 中图分类 号X 7 0 文献标 识码 B 文章 编号1 0 0 85 1 2 2 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 0 5 4 0 3 Co m p r e h e n s i v e Ut i l i z a t i o n Te c h n o l o g y o f W a s t e Re s o u r c e Re c o v e r y i n Co a l Ta r Pr o c e s s i n g Zo n e ZHANG Ha i x i a，YAN Gu i l i n，HU Ch u n y a n Abs t r a c t ：Ba s e d o n t h e c o mp r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n t e c h n o l o g y o f wa s t e r e s o u r c e r e c o v e r y a n d c i r c ul a r e c o n o my g r o wt h mo d e t h a t c o n f o r ms t o s us t a i n a b l e d e v e l o p me n t ，t h e c i r c u l a r e c o n o my d e mo n s t r a t i o n g a r d e n o f c o a l t a r d e e p p r o c e s s i n g e n t e r p r i s e wa s bu i l t Th e wa s t e f ume f r o m c a l c i n i n g f ur n a c e，fume f r o m b o i l e r i n p o we r p l a n t ，wa s t e a mmo n i a wa t e r，wa s t e wa t e r o f s o d i u m s u l f a t e，wa s t e s l a g o f t a r a nd wa s t e s t a g o f c a l c i u m c a r b o n a t e t h a t p r o d u c e d b y p o l l u t e d wa t e r t r e a t me n t a n d wa s t e h e a t fro m h i g h t e mp e r a t u r e d i s t i l l a t i o n f r a c t i o n o f t a r d i s t i l l a t i o n a n d o t he r wa s t e s l i k e t h a t we r e c o mp r e h e n s i V e l y u t i l i z e dTh e ut i l i z a t i o n l e v e l o f wh o l e r e s o u r c e s i n z o n e wa s i n c r e a s e d Ke y wo r d s：c o a l t a r p r o c e s s i n g；wa s t e r e s o ur c e r e c o v e ry ；c o mp r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n 0 前言 济宁碳 素集 团下辖 山东晨 阳能源科技有限公 司 、 济宁辰光杰科特煤化有 限公 司 、 济 宁辰光美博化工 有 限公司 。现有 2台 6 0 0 0 k W h发 电机组 ， 2台 3 5 t h 锅 炉 ； 2台 1 0万 t a 煤焦 油加工装置 、 1台 2 0万 t a 煤 焦油加工装置 。每年 热电厂烟气 排放量 6 0 0 0 0 m h ， 煤 焦 油产生 焦油 渣 1 2 0 0 t ， 硫酸 钠废 水 6 0 0 0 m ， 外 排转鼓冷却水 2 1 6万 m ； 能源科技有限公 司每年 排 出 锅炉烟 气 4 7 5 2万 m ， 二 氧 化 硫 4 0 0 t ， 二 氧 化 碳 9 1 6 0 0 t 。集团公司技术 中心结合发电和煤焦油 深加工的生产特点， 以“ 减量化、 再利用 、 资源化” 为 收稿 日期2 0 1 2 0 31 0 作 者简 介张海霞 ， 女 ， 山东 济宁人 ， 硕 士 ， 工程师 ， 现 主要从事废 物综合利 用新技术 的研究 与开发工作 。 原则 ， 紧紧依靠科技进步 ， 大力推进科技创新 ， 建立 了一个 以“ 低 消耗 、 低 排 放 、 高效 率 ” 为基 本 特 征 ， 符 合可持续发展理念的循环经济示范园区。 1 技术原理与工艺路线 1 1 锅炉 烟气 的资 源化 利用 在煤 焦 油 深加 工 工 艺 流程 中 ， 焦 油蒸 馏 塔 上 部 采 出 的三 混油 加工 成 粗 酚需 先 进 行 碱 洗 ， 形 成 酚 钠 盐 ， 然后 对酚 钠盐进 行 酸性分 解产 出粗 酚产 品 ， 大部 分 的企业 都采用 硫 酸进行 酸性 分解 。公 司利 用 电厂 锅 炉烟气 中 的二氧 化 碳 与净 酚 钠 反 应 生 产粗 酚 ， 减 少 了烟气 的排 放 量 ， 同时 节省 了大 量 的稀硫 酸 。工 艺路线为首先对锅炉烟气进行 降温除尘 ， 然后再用 罗 茨风机 将烟 气送 往 焦 油 分解 塔 与净 酚 盐 反应 ， 工 艺 流程见 图 1 。 整个 工 艺 密 闭循 环 ， 没 有 二 次 污 染 物 产生 ， 每年 减少浓 硫 酸用量 6 0 0 t ， 烧 碱 1 2 0 0 t ， 减 2 0 1 2年 l 0月第 5期 煤焦油加工园区废物资源化的综合利用技术张海霞 闫桂林胡春燕 5 5 少锅 炉 烟气对 空 排放 1 8 0万 m 。属 于 以废 治废 、 节 能减 排 的范例 。 图 1锅炉 烟气 利 用 流 程 1 2 焦油废渣、 碳酸钙废渣的综合利用 在 煤 焦 油深 加 工 过 程 中 ， 每 年 会 产 生 1 0 0 0 0 t 焦油废渣 ， 将其送至热电厂 ， 与锅炉烟气利用中产生 的碳 酸钙废渣 、 部分污水等搅拌混合后 ， 进入混合装 置 ( 均浆仓) ， 经过充分混合 均匀 、 去除杂质后 ， 由螺 旋输送送至给料仓装置( 泥浆泵 ) ， 代替煤作为燃料 燃烧 ， 减少了煤 的用量 ， 工艺流程见 图 2 。同时 ， 在 炉 内碳酸钙 、 氢氧化钙 、 氢氧化钠与烟气中的二氧化 硫发生化学反应 ， 达到脱硫作用 ， 减少 了二氧化硫的 排 放 。 图 2焦 油 废 渣 、 碳 酸钙 废 渣 利 用 流 程 1 3冷却水 的 综合利 用 园区现有两条 2 0万 t a焦油加工装置生产线 ， 每条 生产线 精萘 转鼓 单元 用水量 为 1 5 m h ， 合 计为 3 0 m h ， 每天开工 2 4小时 ， 每年开工 3 3 0天。为有 效 利 用精萘 转鼓 冷 却后 的外 排 水 ， 公 司将 焦 油一 期 的转鼓用水取 自一次水管 网， 一期冷却后的转鼓水 用泵送至焦油二期转鼓作 为冷却水 ， 二期转鼓冷却 后的水再用泵送至电厂 ， 经电厂的水处理后 ， 作为电 厂 的一次用 水 ， 这样 就 形 成 了整个 园 区用 水 的 闭路 循 环 ， 见 图 3 。 图 3水的综合利用流程 1 4废氨 水的 资源化 利 用 在煤焦油深加工过程 中， 产生大量的废氨水 ， 可 用于脱除电厂烟气中的二氧化硫。园区的大型污水 处理站中设有汽提蒸氨系统， 废 氨水被送到氨水储 存系统中进行储存。输送泵把废氨水溶液送到吸收 塔顶部， 向下喷淋； 烟气通过脱硫风机升压后进入吸 收塔 ， 在塔 内与 自上 而下 的废氨 水充 分接 触 ， 烟 气 中 的二 氧化硫 与氨 水 发生 反 应 生 成 亚 硫 酸氨 ； 同时 烟 气 中的烟煤 、 粉尘也被废 氨水吸收。反应后的溶液 进入塔底的氧化池 ， 经空气氧化后 ， 把亚硫酸氨转化 成 硫 酸氨 ， 经 过 3 03 5次 循 环 后 最 终 在 塔 底 形 成 3 5 的硫酸铵溶液， 通过吸收塔排出泵 ， 将塔 内的溶 液和喷淋除掉的粉尘等杂质排到冷却罐内， 部分硫 酸铵结 晶析 出 ， 用于作 复合 肥料 ； 形成 的不 饱和溶 液 再参加氨水 的循环系统 ， 形成密闭循环， 工艺流程见 图 4 。 废 氨 水 t- q 氨 水 储 存 系 统 t- - 脱硫风机 一 图 4废 水 的 利用 流 程 1 5各高 温馏 分余 热的 综合利 用 2 0万 t a 煤焦油加工过程中产生很多高温馏分 组分 。为充分利用其余热 ， 公司用换热器代替冷却 器， 并将流程合理布置 ， 高低 温物料可以充分换热。 软沥青由 3 3 0降至 2 2 0与脱水焦油换热 ， 温度 由9 0升至 1 2 0 o c； 改质沥青 由 3 8 0降至 2 6 0 与无 水焦 油换 热 ， 温 度 由 1 2 0 升至 1 5 0 o C； 工业 萘 由气态 2 2 0降至 1 9 0与初馏塔提供蒸发能量 ； 工业 萘 由 1 9 0 o C降至 1 2 0 o C与 已洗 换 热 ( 已 洗 由 8 5 c 【 = 升至 1 2 0) ； 洗油由 2 7 0降至 1 2 0 c I = 已洗换热 ( 已洗 由 1 2 0 o C升至 1 6 0 o C) ， 整 套 系统 合 理 的利 用 各馏分高温流体的余热 ， 降低了企业生产成本 ， 提高 了设备的使用率 ， 减少燃气消耗和循环水 的消耗， 达 到节 能减排 的 目的。 1 6 煅烧 炉 高温废 烟气 的综合 利用 公 司利用 其首创 的 “ 煅 烧 炉 与余 热 锅 炉 一体 化 设计” 的自有新技 术 ， 采用外 引挥发份辅助燃烧 技 术 ， 利用煅烧炉的高温烟气和外引挥发份燃烧的高 温烟气融入余热锅炉形成 中温 中压 过热蒸汽 ( 3 8 2 MP a ( 4 3 5 4 - 1 5 ) 。配套应用于原 6 0 0 0 k W 的抽 凝式汽轮发电机组 ， 将热能部分转化成电能 ， 部分从 中间撤出供热 ， 实现园区热 、 电全部 自主供应， 使 新 园区减少 了对煤碳资源的依赖， 同时减少 了污染 物 和烟 气 的排放 总量 。 园区整体 废物 资源 化利用 路线 如 图 5所示 。 5 6 有色冶金节能 口环保与综合利用 图 5 废 物 资 源 化 利 用 工 艺 路 线 图 2 技术创新点 ( 1 )锅炉烟气的资源化利用 。利用烟气的二氧 化 碳 分解酚 钠盐 生 产粗 酚 ， 与采 用 硫 酸法 分 解 净 酚 钠 生 产粗 酚相 比 ， 减少 了硫 酸 的消耗 ， 每年 节约硫 酸 约 6 0 0 t ， 创 造 了较 好 的经 济 效 益 。其 次 ， 工 艺 产 生 的碳酸钠废水与电石泥苛化反应生成氢氧化钠溶液 再用 于焦 油洗涤 ， 形成 闭路 循环 ， 创造 了 良好 的经 济 效 益 和环境 效益 。 ( 2 ) 本循环模式免 除了焦油渣 、 碳酸钙残渣和 废 氨 水 的不 合 理排 放造 成 的环 境 污染 ； 同 时代 替 燃 煤 ， 节 省 了石 灰 粉和标 煤 。 3 效益分析 3 1 经 济效 益 该 循环 模式 在集 团有 限公 司下属 子公 司辰光 园 区内实施 ， 总投资约 5 4 2 7万元 ， 实施效果 良好 ， 节 能 经济效 益 突出 。每年 直接节 约标 煤 4 4 1 0 4 t ， 节 水 2 2 8 2万 m ， 节 约 天 燃 气 1 6 1 4 万 m ， 节 约 蒸 汽 1 2 6 6 5 5 t ， 余热年产蒸汽 1 4 9万 t ， 节约硫酸 6 0 0 t ， 节 约烧碱 1 2 0 0 t ， 产生废 氨水 2 6 2 8 t a ， 各种原 料 按 市 场价 格 及 济 宁 市 物 价 局 市 场 指 导 价 ： 标 煤 7 4 0 元 t e e ， 工业 用水 1 7 1元 m ， 蒸 汽 1 5 0元 t ， 天燃 气 2 5元 m ， 硫酸 9 5 0元 t ， 烧碱 1 2 0 0 t 元 ， 废 氨水 约 1 4 0元 t ， 每年产生经济效益约8 7 3 2 2 4 万元。 3 2减排 效益 本循 环模 式 实施 后 ， 减 少 了污 染 物排 放 。减少 烟尘 排 放 4 8 t ， 减 少 二 氧 化硫 4 0 0 t ， 减 少 温 室 气 体 5 1 6 0 0 t ； 每 年减 少硫 酸钠 废 水 排 放 7 6 6 5 t ， 减 少 氨 氮 排放 2 6 2 8 t 。 4 结束语 该循环经济示范园区最大亮点是废物的资源化 利 用 ， 变 废 为 宝 ， 工艺 先 进 ， 技 术 成 熟 ， 经 济 运 行 合 理 ， 经济 效益 显著 。符合 国家 的节 能和 环保政 策 ， 符 合可持续发展理念的循环经济增长模式。 光伏发电建筑一体化示范项 目并网发电 6月 3 0日， 中国恩菲依 托 自身首 个 全 资垃 圾 焚 烧 B O T项 目 湖 北 省 襄 阳恩 菲 生 活 垃 圾 焚 烧 发 电厂建 设 的光伏 发 电建 筑一 体化 示范项 目成 功并 网 发 电。该项 目也 是 国家 2 0 1 1年 审批 通 过 的唯 一 一 个 光伏 与垃 圾 焚烧 项 目相 结合 的“ 新 能 源 与环 保 组 合 示 范项 目” ， 具 有很好 的示 范效 应 。 襄 阳恩 菲生 活垃圾 焚烧 发 电厂建 于湖 北省襄 阳 市 襄城 区水 洼村 ， 是 湖 北 省 第一 个 投 产 的 总规 模 最 大的垃圾焚烧炉排炉项 目， 在其厂房上建设 的光伏 发 电建筑一体化示范项 目为用户侧并 网项 目， 利用 多 晶硅 电池 组件 与 厂 区建 筑 物 屋 顶 相结 合 ， 在 太 阳 能 发 电的 同时 ， 还能 起 到 对 厂房 的隔 热 保 温 和保 护 屋 顶构 造 的作用 。 该 项 目总 装 机 容 量 约 为 1 Mwp ， 就 近 并 网 ， 所 发 电量 全部 供 厂 区负 荷 自用 ， 既节 约 了厂 区 自用 电 的运营成本， 更能起到减少二氧化碳等温室气体及等 二氧化硫污染气体排放的作用， 为美化厂区、 打造“ 绿 色襄 阳” 锦上添花 。尤其值得一提 的是 ， 通过 将太 阳能 发 电这一新 能源概念 与垃圾处理 的环保概 念相结合 ， 本项 目将成为国内重要 的环保与新能源示范基地 。 襄 阳生 活垃圾 焚 烧 发 电 厂 占地 1 2 3亩 ， 垃 圾 总 处 理规模 1 2 0 0 t d ， 一 期 工 程 日处 理 生 活 垃 圾 8 0 0 t ， 二期 扩建完 成后 ， 项 目的垃圾 处理 量 不 低 于 3 5万 t a ， 年 发 电 量 1 3亿 k W h ， 上 网 电量 达 1 0 3亿 k W h o 未来 ， 随着垃圾焚烧发 电产业的 日益发展 ， 中 国恩菲 也必 将在 绿色 能源领 域不 断进 步 、 创 新技 术 、 拓展市场， 以节能减排 、 发展绿色经济和循环经济为 目标 ， 以建设资源节约型环境友好型社会为方向， 加 速 实现 垃圾 减量 化 、 无 害化 和资 源化 ， 为推进 清 洁能 源 的推 广普 及和 环境 的可持 续发 展贡献 力 量 。