1 引言

焦化工業(yè)是環(huán)境污染大戶，而焦?fàn)t煙塵又是焦化的主要污染源。焦?fàn)t煙塵污染可分為兩部分：一部分是煉焦期間焦?fàn)t逸出的散煙；另一部分是機械操作過程中產(chǎn)生的煙塵，主要是裝煤和推焦攔焦過程中產(chǎn)生的煙塵。由于焦炭生產(chǎn)具有排污環(huán)節(jié)較多、強度較高、污染物種類雜、毒性大等特點，焦?fàn)t煙塵治理一直是污染控制的難點。

隨著環(huán)保要求日益嚴格和焦?fàn)t除塵技術(shù)水平的不斷提高，焦?fàn)t環(huán)保從焦側(cè)除塵發(fā)展到裝煤煙塵的全方位煙塵治理，焦?fàn)t裝煤除塵從早先的車上除塵裝置發(fā)展到現(xiàn)在的地面除塵，從濕法除塵發(fā)展到干法除塵，從燃燒法演變成為不燃燒法，煙塵的捕集率和凈化效率均大大提高。

2003年國家在《關(guān)于制止鋼鐵行業(yè)盲目投資的若干意見》中對嚴格市場準入管理提出了明確要求：“焦?fàn)t必須同步配套建設(shè)干熄焦、裝煤、推焦除塵裝置”，以保證技術(shù)的先進性和滿足環(huán)境保護的要求，實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 我國焦?fàn)t的發(fā)展方向及環(huán)保監(jiān)管

2.1我國焦?fàn)t的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

截止到2004年底，我國擁有各類機械化焦?fàn)t2100座，形成機焦能力23900萬噸。炭化室高度在4.3m以上（包括4.3m）的焦?fàn)t有389座，機焦能力為13950萬噸，占全國機焦能力的58％。各種規(guī)模的焦?fàn)t數(shù)量及煉焦能力見表1。

由表1可見，2004年我國機械化焦?fàn)t中，4m以下的焦?fàn)t數(shù)量占焦?fàn)t總數(shù)量的81.48％，煉焦能力僅為總能力的41.6％；6m焦?fàn)t數(shù)量僅占3.33％，煉焦能力達14.7％。由此可知，我國小焦?fàn)t的數(shù)量和產(chǎn)能仍然占較大比重，大規(guī)模焦?fàn)t明顯不足。

綜合我國焦炭供需平衡及焦?fàn)t能力結(jié)構(gòu)分析來看，我國焦化行業(yè)近遠期擁有的發(fā)展空間分為兩部分：第一部分是為了彌補取締土焦以及焦炭消費量增加留有的空間，這部分焦炭缺口約為5000萬t/a。為增加這部分的生產(chǎn)能力，近期焦化行業(yè)的發(fā)展方向還應(yīng)以新建焦?fàn)t為主。第二部分是對現(xiàn)有炭化室≤4.3m焦?fàn)t1.9億t生產(chǎn)能力進行有步驟的更新改造，包括焦?fàn)t本體設(shè)施的完善，煙塵治理設(shè)施的配套，并逐步使焦?fàn)t大型化。到“十一五”末期，預(yù)期焦炭將供過于求，因此焦化行業(yè)發(fā)展方向應(yīng)轉(zhuǎn)向以現(xiàn)有焦?fàn)t改造為主，不再新建焦?fàn)t。焦?fàn)t更新改造的速度保持在每年800萬～1000萬t能力比較適合。因此，我國焦化行業(yè)今后的發(fā)展方向應(yīng)重點放在現(xiàn)有焦?fàn)t的改造上。

2.2焦?fàn)t污染的危害及環(huán)保監(jiān)管對策

20世紀70年代后，全球焦化工業(yè)也面臨環(huán)境、經(jīng)濟、資源三大難題。發(fā)達國家逐步縮小本國的焦化行業(yè)，關(guān)停焦?fàn)t，從國外購買焦炭。到21世紀初，國際市場上50％以上的焦炭來自我國，我國焦炭企業(yè)在獲取經(jīng)濟利益的同時也帶來了嚴重的環(huán)境污染。可以說，世界焦炭的的生產(chǎn)及其污染物在很大程度上轉(zhuǎn)移給了我國。

我國目前機焦能力不足，近4000萬噸是土焦生產(chǎn)，有2/3的煤氣、煤焦油等寶貴資源都未被利用，不僅造成了浪費，而且嚴重污染了環(huán)境。我國煤炭資源雖然豐富，但是焦煤資源并不豐富，據(jù)國內(nèi)的產(chǎn)煤大省山西省預(yù)測，該省焦煤資源儲量現(xiàn)只夠供應(yīng)約40年。

焦炭生產(chǎn)中會排放大量的廢水、廢氣、苯并芘等有害污染物，其中苯并芘是強致癌物質(zhì)，嚴重威脅著焦炭生產(chǎn)地區(qū)人民群眾的身體健康。在一些焦炭生產(chǎn)污染嚴重地區(qū)，空氣中的苯含量甚至是國家標(biāo)準規(guī)定限值的3倍。這些污染物對身體健康的影響，輕則頭暈惡心，重則呼吸困難。長期生活在這些地區(qū)的人群，呼吸系統(tǒng)疾病已成為導(dǎo)致死亡的主要原因，癌癥發(fā)病率和兒童先天殘疾的比例也都明顯高于全國平均水平。

環(huán)保問題是當(dāng)前我國焦化行業(yè)面臨的突出問題。針對發(fā)達國家將焦化污染向我國轉(zhuǎn)移的趨勢，國家將加強對焦炭行業(yè)環(huán)境監(jiān)管的力度，具體措施如下：

（1）堅決淘汰和取締小土焦和改良焦；

（2）嚴格執(zhí)行《焦炭行業(yè)準入條件》；

（3）依法開展清潔生產(chǎn)；

（4）抓緊對焦炭生產(chǎn)企業(yè)發(fā)放排污許可證，并核定主要污染物排放總量，焦炭企業(yè)必須持證排污、按證排污；

（5）加大環(huán)境檢查和執(zhí)法力度。

3 焦?fàn)t煙塵的產(chǎn)生特點及危害

3.1焦?fàn)t煙塵的產(chǎn)生特點

焦?fàn)t在裝煤、煉焦、推焦與熄焦過程中，會向大氣環(huán)境排放大量煤塵、焦塵及有毒有害氣體（統(tǒng)稱煙塵）。焦?fàn)t產(chǎn)生的煙塵主要分為兩部分：一部分是煉焦期間焦?fàn)t逸出的散煙，為連續(xù)無組織排放；另一部分是機械操作過程中產(chǎn)生的煙塵，主要是在裝煤和推焦攔焦過程中產(chǎn)生的，其煙塵特點是：間歇性排放，煙氣濕度大，溫度高，含有可燃氣體和焦油，而且產(chǎn)塵點會在長距離上頻繁移動，兼有固定源和移動源的特征。由于焦?fàn)t生產(chǎn)具有排污環(huán)節(jié)多且多變、強度較高、煉焦污染物種類雜、毒性大等特點，其煙塵治理多年來一直是污染控制的難點。

3.2焦?fàn)t煙塵的危害

焦?fàn)t煙塵中含有多種污染物，主要是總懸浮顆粒物（TSP）、苯可溶物（BSO）和苯并芘（BaP）等。煙塵逸出后在大氣溫度和壓力下，迅速冷凝并附著在懸浮微粒表面，可隨著呼吸進入人體內(nèi)并沉積于肺部。研究表明，煉焦煙塵中的BSO和BaP是強致癌物質(zhì)，長期持續(xù)地吸入含致癌物的微粒，能引發(fā)腫瘤。某些研究報告指出，焦?fàn)t操作工人患呼吸系統(tǒng)癌癥的危險性比其他鋼鐵工人高，就焦化而言，煉焦工人肺癌的發(fā)病率很高，在冶金企業(yè)中是一種僅次于矽肺的職業(yè)病。

在焦?fàn)t煙塵中散發(fā)量最大、危害最嚴重的是裝煤過程外逸的大量黃煙和煤塵。據(jù)有關(guān)資料報道，在焦?fàn)t裝煤的過程中，煙塵有害物的散發(fā)量約占焦?fàn)t總污染物的60％，其中BSO排放量為0.499kg/t煤，BaP排放量為0.908×10-3kg/t煤，分別是推焦BSO及BaP排放量的 13.7倍和50倍。煙氣中的BaP等有害物質(zhì)，大部分是以TSP為載體而存在的，因此對TSP的收集處理是解決焦?fàn)t煙塵有害物質(zhì)危害的根本途徑和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。焦?fàn)t在無控制時的外排顆粒物和BaP的分布情況見表2。

4 焦?fàn)t煙塵的控制現(xiàn)狀及技術(shù)

4.1焦?fàn)t煙塵的控制現(xiàn)狀

上世紀70年代以來，隨著一代爐齡結(jié)束，國內(nèi)焦?fàn)t相繼進入大修期。目前，國內(nèi)焦?fàn)t通過改造大修、擴容大修，同時消化吸收國外先進技術(shù)，提高了焦?fàn)t生產(chǎn)的機械化與自動化程度及整體技術(shù)裝備水平。國內(nèi)自行設(shè)計建成投產(chǎn)的6m大容積焦?fàn)t已達40多座，規(guī)劃和在建的7.63m超大容積焦?fàn)t已近10座。這期間，隨著技術(shù)進步和環(huán)保力度的加強，相繼增加了必要的環(huán)保措施，焦?fàn)t環(huán)保狀況有明顯改善，突出表現(xiàn)在對煉焦過程的煙塵控制方面的改善，但是對機械操作過程中的煙塵控制還難以滿足環(huán)保要求，這是因為機械操作過程中的煙塵主要產(chǎn)生于開啟爐門、裝煤、推焦與熄焦作業(yè)等環(huán)節(jié)，而且它們會在長距離上頻繁移動，因而增加了治理的難度。

按焦?fàn)t目前的排放污染物的水平，可將焦?fàn)t分為三類：第一類是裝備先進，配備有完善的裝煤和攔焦除塵設(shè)施，其焦?fàn)t污染物控制基本可達到國內(nèi)先進水平，污染物排放約為1.5kg/t焦以下；第二類是采用國內(nèi)設(shè)備裝備的6m或4.3m焦?fàn)t，沒有配備裝煤和攔焦除塵設(shè)施，或只有攔焦除塵設(shè)施，但管理嚴格，生產(chǎn)中爐門、上升管、裝煤孔蓋基本不冒煙，裝煤時堅持用高壓氨水噴射，這類焦?fàn)t污染物排放總量在3.5～5kg/t焦之間；第三類是不僅沒有配備裝煤和攔焦除塵設(shè)施，而且管理不嚴，生產(chǎn)過程中爐門、上升管、裝煤孔冒煙，裝煤不能堅持用高壓氨水噴射，這類焦?fàn)t屬于污染物基本無控制的狀況，其污染物排放總量遠遠超過3.5kg/t焦。

2004年國家發(fā)改委發(fā)布的《焦化行業(yè)準入條件》中的“環(huán)保工藝與設(shè)施”中明確規(guī)定：新建或改造焦?fàn)t要同步配套建設(shè)粉碎、裝煤、推焦、篩運焦除塵裝置。嚴格執(zhí)行環(huán)保設(shè)施“三同時”規(guī)定，并要在主體設(shè)備投產(chǎn)后6個月內(nèi)達到設(shè)計規(guī)定標(biāo)準，連續(xù)運行。因此，焦?fàn)t煙塵治理勢在必行。

4.2焦?fàn)t煙塵的控制措施和治理技術(shù)

4.2.1 煉焦期間散煙的控制

煉焦期間的散煙及其控制主要在焦?fàn)t爐門、焦?fàn)t上升管和裝煤孔以及相應(yīng)的焦?fàn)t運行管理。

（1）爐頂煙塵的控制

爐頂煙塵來源于裝煤孔蓋、上升管蓋、上升管與爐頂聯(lián)結(jié)處，橋管與水封閥連接處等。國內(nèi)已采取的主要控制措施有：

1）裝煤孔蓋泥封：把泥漿澆灌在孔蓋周邊加以密封。人工或裝煤車機械澆泥，可以采用泥料SiO2>80%的耐火粉，粒徑在0.074mm以下，體積密度<1.3t/m3，加水?dāng)嚢璩擅芏葹?.1～1.2t/m3的漿液，粘度>40cP，pH<8，要求懸浮性好、收縮性好，干燥后容易脫落。

2）上升管蓋密封：國內(nèi)自上世紀80年代以來，普遍采用水封式上升管蓋，水封高度大于上升管內(nèi)煤氣壓力，保證荒煤氣不外逸。

3）上升管與爐頂聯(lián)接處封堵：采用耐火材料泥漿、石棉繩和耐火粉料與精礦粉混合泥漿封堵，承插口處采用氨水水封。

目前國外對裝煤孔蓋除采用泥封外，對裝煤孔蓋、座的結(jié)構(gòu)設(shè)計作了改進，將蓋、座的密封沿圓周方向加工成球面，由于球面密封有“萬向密合”的優(yōu)點，即使蓋子稍有傾斜也能與座貼合良好，保證密封。

（2）爐門煙塵的控制

爐門刀邊與爐框鏡面接觸不嚴密將使?fàn)t內(nèi)煙氣泄漏。50年代，采用小壓架頂絲壓角鋼或丁字鋼刀邊的刀封爐門結(jié)構(gòu)，但爐門易產(chǎn)生熱變形而發(fā)生漏縫。60年代，采用敲打刀邊，但不能消除爐門因熱變形引起的冒煙現(xiàn)象。80年代，采用空冷式爐門，改善了爐門鐵槽與爐門框因受熱而引起的變形，同時采用帶彈性腹板的不銹鋼刀邊，用小彈簧施加彈性力來調(diào)節(jié)刀邊的密封性，基本上消滅了爐門冒煙現(xiàn)象。國內(nèi)有些企業(yè)還采用了氣封爐門技術(shù)，進一步消滅了爐門冒煙。

（3）設(shè)置焦?fàn)t頂面自動吸塵清掃車

清掃裝置可以設(shè)在裝煤車上，也可以獨立配置。其可以吸除爐面上的煤粉，防止其揚塵或在爐面上燃燒。

（4）設(shè)集氣管放散管點火裝置

點火裝置用于焦?fàn)t事故或停電時，將集氣管內(nèi)放散出來的荒煤氣點燃燒盡，以免其排入大氣污染環(huán)境。

4.2.2 焦?fàn)t裝煤煙塵的控制措施和治理技術(shù)

裝煤車將煤通過裝煤孔裝入赤熱的炭化室，此時由于煤中水分蒸發(fā)和揮發(fā)分的迅速產(chǎn)生，造成炭化室內(nèi)壓力突然上升，大量煙塵從炭化室逸出。目前焦化廠普遍采用順序裝煤，焦?fàn)t設(shè)置雙集氣管，并在上升管橋管處采用1.8～2.5MPa的高壓氨水（或0.7～0.9MPa蒸汽）噴射，使炭化室形成負壓 （如裝煤孔處壓力為-5Pa），以實現(xiàn)無煙裝煤。但實際效果并不十分理想。由于國內(nèi)大多數(shù)裝煤車的裝煤伸縮筒、平煤桿套以及裝煤孔座氣密性差，噴射吸力波動較大，加上重力裝煤產(chǎn)生的大量煙塵，不能完全借助高壓氨水噴射及時導(dǎo)出，仍有相當(dāng)部分煙塵會從裝煤孔、小爐門等處逸出進入大氣，造成環(huán)境污染。

從20世紀70年代起，隨著環(huán)保要求日益嚴格，焦?fàn)t煙塵污染的治理技術(shù)引起了發(fā)達國家的高度重視，并相繼在焦?fàn)t上試用成功，取得明顯成效。目前己采取多種治理技術(shù)和措施，分別控制和降低裝煤過程中的煙塵排放、爐門和爐頂?shù)拿盁�、冒火。我國也先后研究開發(fā)和實施了各種裝煤煙塵的控制方法，主要可分為密封式可調(diào)裝煤除塵和抽吸式裝煤除塵設(shè)施，抽吸式裝煤又可分為車載式和地面站式。現(xiàn)有的具體控制措施和治理技術(shù)見下圖。

焦?fàn)t煙塵控制措施和治理技術(shù)框

4.2.3 焦?fàn)t攔焦煙塵控制措施和治理技術(shù)

推焦過程是在l分鐘內(nèi)將紅焦推出炭化室，紅焦重量達10～50t。紅焦表面積大、溫度高，與大氣接觸后收縮產(chǎn)生裂縫，并在大氣中氧化燃燒，可引起周圍空氣的強烈對流，產(chǎn)生大量煙塵。煙氣溫度高達數(shù)百攝氏度，可形成數(shù)十米的煙柱，嚴重污染環(huán)境。污染物主要是焦粉、二氧化碳、氧化物、硫化物等。如果焦化不均勻或焦化時間不足，會產(chǎn)生生焦，此時推焦過程產(chǎn)生的煙氣呈黑色，煙氣中含有較多的焦油物質(zhì)。粉塵發(fā)生量約0.4～3.7kg/t焦。

從70年代起，世界各國焦?fàn)t焦側(cè)除塵裝置就不斷問世，種類繁多，但基本可歸納為四種，即焦側(cè)集煙大棚、移動集塵車、熱浮力罩除塵裝置和地面站集塵系統(tǒng)。

與焦?fàn)t裝煤煙塵治理相比，攔焦煙塵治理技術(shù)問世較早，成熟也早。由于環(huán)保工藝與設(shè)施要求焦?fàn)t攔焦和裝煤煙塵需同步治理，因此隨著技術(shù)進步和對焦?fàn)t治理經(jīng)驗的積累，攔焦除塵技術(shù)也不斷發(fā)展。目前攔焦除塵大致可以分為車載式和地面除塵站以及與裝煤除塵合一等形式，具體攔焦煙塵控制措施和治理技術(shù)也參見上圖。

5 結(jié)語

經(jīng)過30多年堅持不懈的努力，我國焦?fàn)t煙塵控制措施和治理技術(shù)得到了大幅度提升，具備了焦?fàn)t煉焦散煙、裝煤和攔焦等工藝和操作過程的煙塵控制手段，全面控制焦?fàn)t煙塵污染已成為可能，并正在逐步得到實施。但同時也應(yīng)清醒的看到，由于各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡，污染控制水平屬于第二類和第三類的焦?fàn)t仍不在少數(shù)。針對發(fā)達國家將焦化污染產(chǎn)業(yè)向我國轉(zhuǎn)移的趨勢以及遏制煉焦地區(qū)環(huán)境惡化勢頭的需要，國家加大了對焦化產(chǎn)業(yè)的環(huán)境監(jiān)控力度�！督够袠I(yè)準入條件》提高了新建焦?fàn)t的門檻，使新建項目從一開始就必須滿足環(huán)保要求；對于現(xiàn)役焦?fàn)t，要按照《煉焦行業(yè)清潔生產(chǎn)標(biāo)準》的規(guī)定，對焦炭生產(chǎn)企業(yè)開展清潔生產(chǎn)的效果進行跟蹤評估；焦炭企業(yè)必須持證排污、按證排污；在加大環(huán)境檢查和執(zhí)法力度方面要求：

（1）安裝在線檢測裝置，并與環(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)焦炭企業(yè)污染排放動態(tài)、實時監(jiān)控；

（2）按照排污費高于污染治理成本的原則，提高排污費征收標(biāo)準，加大排污費征收力度；

（3）對超標(biāo)和超總量排污的焦炭企業(yè)實行限期整改。

采取以上監(jiān)管對策和措施，就可以從政策、法律、管理和技術(shù)等層面嚴格控制焦?fàn)t煙塵排放，全面解決焦?fàn)t煙塵的污染問題，而實施的關(guān)鍵是國家各級政府和地方環(huán)保部門對煉焦行業(yè)的環(huán)保監(jiān)管是否到位。未來的煉焦生產(chǎn)將受到越來越嚴格的環(huán)保法規(guī)限制，因此，煉焦企業(yè)加大環(huán)保資金投入，嚴格管理，全面控制焦?fàn)t煙塵污染勢在必行。

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