鋼鐵焦化企業(yè)都涉及廢氣、廢水、廢渣、廢熱的處理和資源回收利用，實(shí)踐中感覺(jué)到，單打獨(dú)斗的治理很難治理徹底和經(jīng)濟(jì)、有效益，按照國(guó)務(wù)院無(wú)廢城市建設(shè)的理年，本文探討如何進(jìn)行廢氣、廢水、廢渣、廢熱協(xié)同治理，以便在現(xiàn)有工藝流程設(shè)備上通過(guò)加旁路、打補(bǔ)丁治理，徹底以廢治廢治理污染的同時(shí)，通過(guò)回收資源降低投資、成本，增加效益。

概述

我國(guó)人口眾多、經(jīng)濟(jì)總量巨大，幾十年經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展之下，廢水、廢氣、固廢、廢熱等環(huán)境領(lǐng)域都積累了較多問(wèn)題，廢氣除塵、脫硫、脫硝，還要脫VOCs、控制臭氧、重金屬、二噁英……，沒(méi)完沒(méi)了，廢水處理投資、成本高，還存在黑臭水體，特別是上天的水汽沒(méi)有任何標(biāo)準(zhǔn)約束，垃圾、固廢處理也是問(wèn)題多多，環(huán)境治理就是花錢(qián)的代名詞，環(huán)境治理已經(jīng)成為國(guó)家、企業(yè)難以承受之重，需要結(jié)合國(guó)情彎道超車(chē)，多研發(fā)符合中國(guó)國(guó)情廠(chǎng)情的、成本低的、最好有效益的實(shí)用技術(shù)。以排放煙氣除濕脫白深度治理為突破口，嘗試?yán)脜f(xié)同處理廢水、廢渣、廢熱。

一、參考案例

為便于說(shuō)明，這里介紹一個(gè)燃煤鍋爐廢氣除濕脫白、深度凈化改造案例。用戶(hù)為江蘇徐州的一家大型化工企業(yè)，自備熱電廠(chǎng)有兩座75噸、一座100噸循環(huán)流化床燃煤鍋爐兩用一備，配套兩套濕法脫硫塔一用一備，原有煙氣達(dá)標(biāo)凈化流程是爐內(nèi)脫硝、布袋除塵器和氨法脫硫，2018年進(jìn)行超低排放改造，增加了SCR脫硝、塔頂濕電。項(xiàng)目進(jìn)行中，地方政府要求進(jìn)行煙氣除濕脫白，又在塔頂脫硫噴淋之后、濕電前增加了直接噴淋冷凝+混風(fēng)脫白系統(tǒng)，工藝流程如圖1所示。

由于改造時(shí)間和投資限制，全部利用了原有廢氣治理工藝流程和設(shè)備，在濕法脫硫塔頂部補(bǔ)丁式新增直接噴淋冷凝區(qū)，低溫循環(huán)水噴到飽和濕煙氣中，吸收煙氣中的水蒸汽和殘留的污染物，循環(huán)排水升溫后通過(guò)空氣換熱器和冷卻塔組合降溫后循環(huán)使用，通過(guò)除濕實(shí)現(xiàn)每年三季脫白，還設(shè)置了一路熱混風(fēng)系統(tǒng)，用混風(fēng)使外排煙氣成為干煙氣，實(shí)現(xiàn)了四季無(wú)白。

1、排煙四季無(wú)白：

只需用肉眼觀(guān)察，就可以發(fā)現(xiàn)改造后的排煙無(wú)白霧，既使冬季零下十幾度也無(wú)白霧，參考現(xiàn)場(chǎng)照片1，而且操作靈活，循環(huán)水流量、蒸汽加熱都可以調(diào)節(jié)，運(yùn)行成本很低。排煙無(wú)白很重要，無(wú)需檢測(cè)也就不存在造假，監(jiān)管部門(mén)和百姓用眼睛看就可以監(jiān)督。也是因?yàn)檫@一點(diǎn)，2018年底重污染天氣，多家企業(yè)都被要求停限產(chǎn)時(shí)，該企業(yè)獲得了停限產(chǎn)、環(huán)保督察豁免待遇，換句話(huà)說(shuō)，廢氣排放達(dá)到這樣的水平，企業(yè)無(wú)需為霧霾等大氣重污染停限產(chǎn)，這就為企業(yè)的正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)不受環(huán)保排放干擾創(chuàng)造了條件。

2、超潔凈排放

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，改造后排煙達(dá)到了超潔凈排放，顆粒物~2mg/m3、二氧化硫~1mg/m3，氮氧化物~20mg/m3，特別是排放煙氣含濕量冬季只有

3%、其它季節(jié)也在5%以下，接近大氣濕度。根據(jù)需要，可以將排煙濕度降低到大氣濕度，脫白深度凈化后污染物排放濃度已經(jīng)比燒天然氣排煙還干凈，這對(duì)于沒(méi)有天然氣來(lái)源的地方、或雖然實(shí)現(xiàn)了煤改氣但能源成本高的用戶(hù)，增加了能源種類(lèi)的選擇，特別重要的是，這也證明我國(guó)包括散煤燃燒在內(nèi)，煤炭清潔利用技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上成本低、甚至有效益，對(duì)于霧霾重污染頻發(fā)的地方政府，兼顧解決大氣重污染和發(fā)展經(jīng)濟(jì)提供了能源供給的更多更靈活、試宜的選項(xiàng)。

3、減少溶解鹽排放：

為了弄清楚超低排放后白霧到底是否干凈，我們對(duì)煙氣冷凝水進(jìn)行了采樣和委托檢測(cè)，重點(diǎn)分析溶解鹽變化，凝水中溶解鹽含量從

5480降低到271mg/L，如圖3所示，去除率95%，COD、重金屬等其它污染物濃度也都有所減少。這一方面證明，超低排放后的白煙不是干凈的水蒸汽，殘留有超低排放在線(xiàn)監(jiān)測(cè)不到的70余種污染物，排煙除濕脫白深度凈化是我國(guó)大氣治理解決霧霾的必由之路、沒(méi)有旁路，也是對(duì)超低排放標(biāo)準(zhǔn)漏洞的一個(gè)補(bǔ)丁，特別值注意的是，凝水質(zhì)接近新水，完全可以頂替取水，更重要的啟示是，實(shí)現(xiàn)超低排放的工藝設(shè)備不必像電力行業(yè)那么復(fù)雜，完全可以用簡(jiǎn)單實(shí)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)，降低投資和成本。

二、問(wèn)題探討

案例實(shí)踐證明，各種廢氣可以通過(guò)打補(bǔ)丁、走旁通的方式實(shí)現(xiàn)超低排放，并且除濕脫白阻隔了廢水污染物向大氣轉(zhuǎn)移，可以協(xié)同治理廢水，減少?gòu)U水排放量和循環(huán)利用成本。廢渣則可以轉(zhuǎn)化為廢水、廢氣的治理。

1、廢氣超低排放技術(shù)選擇：

我國(guó)電力行業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了廢氣超低排放，目前正在推進(jìn)鋼鐵、焦化等非電行業(yè)超低排放，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)行業(yè)、最終實(shí)現(xiàn)包括餐飲油煙在內(nèi)的所有人為排放廢氣的超低排放，非電行業(yè)實(shí)現(xiàn)超低排放采用什么技術(shù)，需要不斷實(shí)踐探索和優(yōu)化提高。從案例看出，增加煙氣除濕脫白深度凈化不僅與超低排放不矛盾，反過(guò)來(lái)可以大幅簡(jiǎn)化超低排放的工藝流程和設(shè)備選擇。利用原有設(shè)備打補(bǔ)丁、或旁通方式改造是可行的，比如除塵，只需增加噴淋洗滌就可以協(xié)同達(dá)到

10.5mg/m3，需要的話(huà)，在噴淋后增加濕電。噴淋冷凝具有深度脫硫效果，脫硝采用氧化脫硝，實(shí)現(xiàn)低溫脫硫脫硝除塵脫白超潔凈排放一體化，有條件時(shí)還可以選用干法脫硫脫硝除塵一體化技術(shù)，以節(jié)能降低成本。

2、除濕脫白：

各種煙氣凈化優(yōu)先采用干法、半干法有其優(yōu)勢(shì)，沒(méi)有循環(huán)水系統(tǒng)，但也不必過(guò)于強(qiáng)調(diào)干法，因?yàn)楦煞m然不增加煙氣水份，但不能去除原始煙氣中水蒸汽，難以實(shí)現(xiàn)低溫余熱極限回收，而多數(shù)煙氣原始水份含量可達(dá)

5-70%，比如燒結(jié)機(jī)頭煙氣含水分10%、焦?fàn)t煙道氣含水分20%、高爐沖渣、轉(zhuǎn)爐燜渣、連鑄二冷蒸汽含水分70%，采用噴淋除水蒸汽的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)除塵、脫硫、脫硝的超低排放和低溫余熱全熱回收。

3、總量減排：

通過(guò)工序內(nèi)、工序間、甚至企業(yè)間系統(tǒng)優(yōu)化，將本系統(tǒng)的、相臨系統(tǒng)的煙氣相互循環(huán)利用，通過(guò)減少煙氣排放總量減少污染物排放總量，節(jié)能和資源回收利用，最終可以減排二氧化碳，實(shí)現(xiàn)排煙近零排放。

三、廢氣、廢水、廢渣、廢熱的協(xié)同治理

本文以焦化企業(yè)廢水為例，探討如何進(jìn)行廢水與廢氣的協(xié)同治理。

1、焦化廢水的來(lái)源和種類(lèi)

焦化廢水是指煤煉焦、煤氣凈化、化工產(chǎn)品回收和化工產(chǎn)品精制過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，屬于有毒有害、難降解的高濃度有機(jī)廢水。按照平均每生產(chǎn)1噸焦炭產(chǎn)生1.5噸廢水估算，我國(guó)焦化行業(yè)每年產(chǎn)生焦化廢水產(chǎn)生量超過(guò)6億噸，經(jīng)過(guò)蒸氨等預(yù)處理、生化處理后，在濕熄焦、或高爐轉(zhuǎn)爐渣處理中利用，或進(jìn)一步深度處理在做為循環(huán)水的補(bǔ)充水，最終均以水蒸汽形式排入大氣。焦化廢水主要來(lái)源于煉焦煤中的水分，是煤在高溫干餾過(guò)程中隨煤氣溢出，在煤氣冷卻、凈化過(guò)程中產(chǎn)生的。焦化廢水主要包括以下種類(lèi)：

脫硫廢液：焦?fàn)t煤氣和煙道氣脫硫過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。

剩余氨水：橋管荒煤氣氨水噴淋降溫后，分離出焦油渣和焦油后的焦?fàn)t荒煤氣冷凝液，是焦化廢水最主要的部分，也是成分極其復(fù)雜、含有幾十種污染物的世界上最難處理廢水。

其它焦化廢水：化產(chǎn)廢水、循環(huán)冷卻系統(tǒng)排污水、除塵廢水、生活廢水等。

2、低成本無(wú)害化處理技術(shù)途徑

獨(dú)立焦化企業(yè)可以采用圖5所示的低成本處理途徑，簡(jiǎn)單介紹如下：

2.1 剩余氨水用于煙道氣脫硫脫硝：

剩余氨水在蒸氨前引出，預(yù)處理除油和懸浮顆粒物后，噴入到煙道氣中，利用剩余氨水中的氨脫除硫化物，氮氧化物首先通過(guò)低氮燃燒減量，再通過(guò)低溫氧化，通過(guò)堿液吸收，最后用循環(huán)水噴淋冷凝除濕，回收煙氣中的凝水直接回用、至少可以大幅簡(jiǎn)化水處理流程和成本。相當(dāng)于一次性投資，解決了除塵、脫硫、脫硝、脫白、焦化廢水處理等多個(gè)問(wèn)題，閑置出來(lái)的廢水處理設(shè)施可用于處理生活污水為城市服務(wù)，此項(xiàng)應(yīng)為首選技術(shù)。

2.2 在干熄焦循環(huán)氣中處理：

干熄焦鍋爐出口循環(huán)氮?dú)膺€有150-170℃余熱，將蒸氨廢水噴入循環(huán)氮?dú)庵?，利用余熱熱解酚氰?lèi)COD污染物，再?lài)娏芑厥漳瑲堄嘤袡C(jī)污染利用紅焦余熱徹底熱解，低成本處理蒸氨廢水，又不降低干熄焦蒸汽產(chǎn)量。此項(xiàng)改造可以旁通布置，對(duì)干熄焦運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生影響，改造實(shí)施容易。

2.3 微霧濕熄焦中處理廢水：

我國(guó)還有一些濕熄焦系統(tǒng)，屬于國(guó)家淘汰技術(shù)，熄焦后焦碳有紅焦的同時(shí)，水份仍高可達(dá)10%，降低焦炭售價(jià)和強(qiáng)度，特別是環(huán)保開(kāi)始要求熄焦循環(huán)水須進(jìn)行處理后才能回用，熄焦產(chǎn)生的大量白霧也需要除濕脫白，又需增加投資和成本。我們?cè)谘芯坷矛F(xiàn)有濕焦車(chē)、熄焦塔的情況下進(jìn)行局部改造，改變熄焦的噴水方式，通過(guò)焦車(chē)底部向紅焦內(nèi)噴細(xì)水霧，實(shí)現(xiàn)噴焦化廢水(蒸氨廢水、濃鹽水)水100%蒸發(fā)，低成本少投資處理焦化廢水，焦炭含水接近干熄焦，排蒸汽溫度高可以回收余熱，最后噴淋回收凝水，不需要處理循環(huán)水。

焦化廢水在鋼聯(lián)企業(yè)的低成本處理途徑如圖6所示，有更多的選擇途徑，首選應(yīng)該是高爐渣處理，特別是綜合污水處理廠(chǎng)的濃鹽水，結(jié)合高爐渣處理工藝改進(jìn)行廢水處理。世界上高爐渣主要處理技術(shù)是采用水沖渣，水沖渣的問(wèn)題很多，粒渣水分高15-25%，還得烘干，處理噸渣消耗噸水，其中大部分通過(guò)蒸汽上天，通過(guò)高爐沖渣水回收余熱僅有渣余熱的10%，余熱品質(zhì)低、回收利用問(wèn)題多、沖渣蒸汽需要消白。

我們?cè)谘邪l(fā)采用噴霧干燥技術(shù)進(jìn)行高溫熔渣?；?，處理焦化廢水的同時(shí)，沒(méi)有循環(huán)排水，高爐渣含水率低，排煙溫度高，便于回收利用，最后通過(guò)噴淋回收凝水、低溫余熱。此項(xiàng)改造可以利用現(xiàn)有的干渣處理系統(tǒng)改造，原水沖渣系統(tǒng)完整保留，用戶(hù)無(wú)風(fēng)險(xiǎn)、改造時(shí)間短。

3、參考案例

近幾年，國(guó)內(nèi)多家公司進(jìn)行了焦化廢水低成本處理和回用的研究和實(shí)踐，簡(jiǎn)要分享兩個(gè)。

3.1 剩余氨水用于煙道氣脫硫用戶(hù)4.3米焦?fàn)t用剩余氨水進(jìn)行煙道氣脫硫除塵改造，以解決煙道氣脫硫和除塵，同時(shí)處理利用了剩余氨水，不用外購(gòu)脫硫劑、也無(wú)需處理脫硫產(chǎn)物，還節(jié)省了焦化廢水蒸氨、生化處理成本。排放煙氣達(dá)到了顆粒物、二氧化硫超低指標(biāo)。系統(tǒng)自2016年起一直在運(yùn)行，需要增加脫硝和噴淋除濕脫白、回收凝水的升級(jí)提高。

3.2 轉(zhuǎn)爐除塵半干法處理焦化生化出水

將焦化生化出水通過(guò)水泵和管道輸送到煉鋼廠(chǎng)的蓄水池，除塵蒸發(fā)冷卻塔的供水泵增加一路焦化生化水供水，原供水管路保留，兩者切換使用，優(yōu)先處理利用焦化廢水和綜合污水處理廠(chǎng)中水。企業(yè)采用這種方式，最終低成本實(shí)現(xiàn)的全公司廢水零排放，收到地方環(huán)保部門(mén)的贊揚(yáng)。

轉(zhuǎn)爐吹煉期間用雙流體噴槍將焦化廢水霧化為細(xì)水霧，與轉(zhuǎn)爐高溫?zé)煔饨佑|后瞬間閃蒸為干蒸汽，用蒸發(fā)冷卻塔出口設(shè)定溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)噴水量，以確保100%蒸發(fā)。轉(zhuǎn)爐粉塵含有的生石灰粉等堿性成分會(huì)中和焦化廢水中的酸性成分，并迅速被噴霧干燥成鹽，隨粗干灰一起去除。焦化廢水中的有機(jī)成分、氰化物等有害成分會(huì)被高溫?zé)煔鉄峤?、熱氧化成二氧化碳、氮?dú)夂退帧?/p>

與干法不同，半干法有二次蒸發(fā)洗滌、環(huán)縫文氏管洗滌等多級(jí)洗滌，可以將殘余有機(jī)、有害成分洗滌吸收到循環(huán)排水中，通過(guò)循環(huán)水稀釋和中和吸收，確保污染物不轉(zhuǎn)移到大氣中。

項(xiàng)目從2016年10月開(kāi)始一直使用，分別通過(guò)了企業(yè)環(huán)保、地方環(huán)保、第三方檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)企業(yè)的低成本“廢水零排放”。下步升級(jí)目標(biāo)是通過(guò)干灰和泥漿造球直接回轉(zhuǎn)爐，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐除塵濁循水處理系統(tǒng)的停用，以降低成本。

4、利用煙氣處理廢水的原理

研究表明，采用高溫?zé)峤夂蜔嵫趸贌笤偌崩涞姆绞絒3]處理焦化廢水等有機(jī)、有毒、含鹽廢水能最徹底地實(shí)現(xiàn)廢水的無(wú)害化，屬于焦化廢水深度處理的方法之一，而采用燃料焚燒，除了焚燒爐外，還要配備余熱回收利用、急冷、除塵、脫硝、脫硫等設(shè)備，設(shè)備投資、運(yùn)行成本均高。利用各種高溫、含氧煙氣消納和處理焦化廢水同步解決了運(yùn)行成本和投資高的難題，主要相關(guān)反應(yīng)參考如下反應(yīng)式：

前兩個(gè)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)焦化廢水主要有機(jī)污染成分的無(wú)害化，有研究表明，反應(yīng)式3)和5)的主要反應(yīng)產(chǎn)物部分為氮?dú)猓材軐?shí)現(xiàn)了有毒成分無(wú)害化。退一步講，就算是生成SO2、NO2，由于易溶于水中，被除塵循環(huán)水洗滌吸收后會(huì)與廢水中的堿性成分發(fā)生反應(yīng)，生成固體、或液態(tài)鹽實(shí)現(xiàn)無(wú)害化。焦化廢水被噴入轉(zhuǎn)爐一次煙氣后，有四個(gè)主要去向：放散煙氣、回收煤氣、干灰、污水和污泥。干灰、污水和污泥都是在企業(yè)內(nèi)部循環(huán)不外排，轉(zhuǎn)爐煤氣會(huì)進(jìn)入后步燃燒，唯一可能轉(zhuǎn)移排入大氣的途徑只有放散煙氣。多個(gè)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果證明，采用多級(jí)自循環(huán)清水洗滌凈化可確保焦化廢水中的有機(jī)有毒成分不外排。

四、人為排煙為什么必須進(jìn)行除濕脫白?

人為排放煙氣是否需要進(jìn)行除濕脫白還有爭(zhēng)議，有人認(rèn)為白霧就是水蒸汽，不含污染物，除濕脫白僅僅是為了美容沒(méi)有必要;認(rèn)為電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)了超低排放，下步治理重點(diǎn)是鋼鐵、焦化等非電行業(yè)超低排放，要放過(guò)水分，還一個(gè)原因是除濕脫白投資和運(yùn)行成本都高，增加負(fù)擔(dān)不值得。越來(lái)越多的、不同研究人員的大量檢測(cè)結(jié)果都證明，這些都是錯(cuò)誤的。國(guó)情決定，我國(guó)超低排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的漏洞就是沒(méi)有控制人為排放煙氣中的水分，排煙除濕脫白是我國(guó)大氣治理的必由之路，也是成本最低的漏洞補(bǔ)丁。為什么我國(guó)人為排放煙氣必須進(jìn)行除濕脫白?至少有以下原因：

1、節(jié)水：

且不論是否是霧霾原因，排入大氣的水分首先是不可忽視的、廉價(jià)的、優(yōu)質(zhì)的非常規(guī)水源，初步估算我國(guó)每年排煙帶入大氣水分高達(dá)160億噸，年人均10噸。按照行業(yè)排放量，最大的還是電力，燃煤發(fā)電開(kāi)式冷卻塔年排放90億噸、濕法脫硫20億噸，所以排煙除濕脫白首先還必須從燃煤發(fā)電開(kāi)始。其余依次是鋼鐵15億噸、焦化6億噸、天然氣燃燒3億噸，還有煤化工、有色金屬、垃圾焚燒、農(nóng)村生物質(zhì)燃燒等。

2、節(jié)能：

排入大氣水分主要含低溫潛熱，雖然余熱品位不高、但總量巨大，對(duì)于燃煤發(fā)電而言，相當(dāng)于燃煤一半的熱量浪費(fèi)上天了。所以，有節(jié)能專(zhuān)家認(rèn)為，中國(guó)大氣污染嚴(yán)重的根源不僅是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重，而主要是能源效率太低，能效提高了，霧霾自然就沒(méi)有的。這方面最值得推廣的就是國(guó)家發(fā)改委、住建部鼓勵(lì)發(fā)展的余熱暖民工程，把上天的余熱回收用于居民采暖。

3、超低排放：

國(guó)情決定，我國(guó)排煙必須進(jìn)行超低排放，但采取什么技術(shù)路線(xiàn)就需要不斷優(yōu)化。實(shí)踐證明直接噴淋除濕脫白可以低投資低成本實(shí)現(xiàn)超低排放，對(duì)非電行業(yè)，特別是中小企業(yè)，除濕脫白應(yīng)該是實(shí)現(xiàn)超低排放的首選輔助技術(shù)。

結(jié)論與建議：

1)包括散燒煤、農(nóng)村燒柴草等各種廢氣，都可以采用補(bǔ)丁式、旁通式改造，以低成本實(shí)現(xiàn)煙氣超潔凈(超低+脫白)排放。

2)廢水通過(guò)利用煙氣處理，可以實(shí)現(xiàn)水份和余熱的低成本資源化回用，降低廢氣超低排放的投資和成本。

3)原有廢水處理設(shè)施后可以用于城市生活污水處理，減少城市污水提標(biāo)的投資和成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)、城市零排水，包括零排汽。