申请日2014.12.29
公开(公告)日2015.03.25
IPC分类号C02F1/16
摘要
本发明属于一种焦化污水处理工艺，具体为一种利用熄焦热能处理焦化污水的工艺。包括蒸气熄焦、对蒸汽第一次除杂质、对蒸汽中可燃气进行燃烧去除、蒸汽降温、对蒸汽第二次除杂质和蒸汽增压这六个步骤，本发明具有以下技术优点：能量回收更加彻底，污水处理更加彻底，节省污水处理费用，相比干法熄焦工艺投资更少，本发明不但可以消耗焦化厂原有的难以处理的污水，甚至其他项目产生的高污染废水也可以处理，大幅度减少焦化厂对污水处理的投资，为焦化企业开辟新的项目提供了条件，主要是焦化厂自身就能消耗焦化污水，富余蒸汽可外送，对环保贡献极大。
权利要求书
1.一种利用熄焦热能处理焦化污水的工艺，其特征在于：包括以下操作步骤：
(1)蒸气熄焦：将刚生产出的温度为1000±50℃的红焦装入密闭的熄焦炉中，在熄焦炉底部的供气装置中通入含有少量焦化污水的蒸汽，温度为100-150℃，蒸汽在熄焦炉内上升，和红焦换热，红焦温度逐渐下降至150-200℃，排出熄焦炉，而蒸汽温度则逐渐上升至800-900℃，自熄焦炉中部排出,熄焦炉上部预留一定量的红焦，使熄焦过程能够连续进行;
(2)对蒸汽第一次除杂质：将上述步骤(1)中熄焦炉排出的蒸汽进行除尘，分离掉蒸汽中夹带的焦粉;
(3)为了防止蒸汽中含有浓度较高的可燃气，在气化炉当气化剂过程中和氧气混合时产生危险，向蒸汽中通入少量氧气，燃烧掉在熄焦过程中产生的可燃气体，此时蒸汽温度上升至900-1000℃;
(4)蒸汽降温：向上述步骤(3)中处理后的高温蒸汽中通入焦化污水，使焦化污水蒸发的同时将蒸汽温度降至200℃以下，增加蒸汽量;
(5)对蒸汽第二次除杂质：将上述步骤(3)中处理后的蒸汽进行除尘，分离掉蒸汽中夹带的焦粉，经过处理的蒸汽，温度为150-200℃;
(6)为了保证蒸汽有足够的压头输送到界外和进行循环给焦炭降温，必须在蒸汽管道上设增压机，经过增压后，一部分蒸汽回流到步骤(1)中参与熄焦循环，剩余部分蒸汽送到界外通入气化炉作为气化剂使用。
2.如权利要求1所述的一种利用熄焦热能处理焦化污水的工艺，其特征在于：所述步骤(3)中通入的氧气也可以是空气。
说明书
一种利用熄焦热能处理焦化污水的工艺
技术领域：
本发明属于一种焦化污水处理工艺，具体为一种利用熄焦热能处理焦化污水的工艺。
背景技术：
熄焦是高温炼焦化工中的重要环节，传统的湿法熄焦工艺是焦炭出炉后，由熄焦槽送到熄焦塔下，用水直接喷在红焦上，靠水分的蒸发带走红焦的热量，把焦炭温度降至100摄氏度以下，产生的蒸汽直接排放到大气中，此法的特点是投资省，操作和维护简单，缺点是：随着熄焦蒸汽扩散到大气中，大量的热能没有得到利用，水资源消耗大，红焦急剧冷却，降低焦炭质量，焦粉、可燃气体和有毒有机物等随蒸汽夹带扩散到空气中，严重污染大气环境，还产生了大量的酚水。
现在流行的干法熄焦工艺是用低温氮气冷却红焦的一种方法，干法熄焦的过程中，红焦从干熄焦炉顶部装入，低温氮气由循环鼓风机送入干熄焦炉内，吸收红焦的热量，冷却后的焦炭温度降至200摄氏度以下，从干熄焦炉底部排出，升温后的氮气经过废热锅炉进行热交换，副产高压过热蒸汽进入汽轮机带动发电机进行发电，冷却后的氮气用鼓风机加压再回到干熄焦炉内重新循环使用，此法特点是在节能、改善焦炭质量方面优于湿法熄焦，缺点是：占地面积大，设备结构复杂，制作难度大，维护费用高，投资多，这些都是焦化厂难以承受的，很难推广，还有，干法熄焦是靠红焦的热量产生的过热水蒸气来进入汽轮机带动发电机发电，最终电能使用到电动机上变成机械能，考虑到废热锅炉、汽轮机和发电机的效率因素，红焦的热能最多只有60%转化成电能，所以干熄焦法也不是最佳的节能方法。
焦化污水是焦化过程中产生的高浓度有机废水，其成分复杂，包括大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物，污染物色度高，属于较难生化降解的工业废水，焦化厂的废水处理通常采用活性污泥处理法。
各种工业含酚水的处理技术有化学氧化法、焚烧法、蒸汽法、吸附法、生化法、溶剂萃取法和乳状液膜法等。其中焚烧法，当污水在温度1000℃左右环境时，几乎任何的有机物都分解成无毒的氢和一氧化碳，这种方法不但对酚处理很彻底，对污水中各种有机物的转化率达到99.99%，完全符合环保要求。但是这种方法需要大量的外来热源，还需要污水有一定的热值，能耗高，实际上推广很难。
现在焦炭市场过剩，焦炉负荷不高，剩余焦炉气很少，很多焦化厂都配套焦炭或煤炭气化炉造气，提高甲醇、合成氨或乙二醇装置的负荷，并消耗多余的焦炭，气化炉的选型很多都选用纯氧-蒸汽常压连续气化工艺，这种气化炉需要大量的外来低压蒸汽当气化剂。
发明内容：
因此，有必要发明一种利用熄焦热能处理焦化污水的工艺。
一种利用熄焦热能处理焦化污水的工艺，包括以下操作步骤：
(1)蒸气熄焦：将刚生产出的红焦(温度为1000±50℃)装入密闭的熄焦炉中，在熄焦炉底部的供气装置中通入含有少量焦化污水的蒸汽，温度为100-150℃，蒸汽在熄焦炉内上升，和红焦换热，红焦温度逐渐下降至150-200℃，排出熄焦炉，而蒸汽温度则逐渐上升至800-900℃，自熄焦炉中部排出，熄焦炉上部预留一定量的红焦，使熄焦过程能够连续进行;
(2)对蒸汽第一次除杂质：将上述步骤(1)中熄焦炉排出的蒸汽进行除尘，分离掉蒸汽中夹带的焦粒;
(3)为了防止蒸汽中含有浓度较高的可燃气，在气化炉当气化剂过程中和氧气混合时产生危险，向蒸汽中通入少量氧气或空气(根据气化炉产气成分要求和装置实际情况而定)，燃烧掉在熄焦过程中产生的可燃气体，此时蒸汽温度上升至900-1000℃;
(4)蒸汽降温：向上述步骤(2)中处理后的高温蒸汽中通入焦化污水，使焦化污水蒸发，同时降低蒸汽温度(至<200℃)，增加蒸汽量;
(5)对蒸汽第二次除杂质：将上述步骤(3)中处理后的蒸汽进行除尘，分离掉蒸汽中夹带的焦粉，经过处理的蒸汽，温度为150-200℃;
(6)为了保证蒸汽有足够的压头输送和进行循环给焦炭降温，必须在蒸汽管道上设增压机，经过增压后，一部分蒸汽回流到步骤(1)中参与熄焦循环，剩余部分蒸汽送出界外通入气化炉做为气化剂使用。
本发明具有以下技术优点：
(1)能量回收更加彻底：红焦直接和污水接触换热，中间没有其他环节，在全封闭的设备中，除管道保温损失的热量，基本没有能量损失;
(2)污水处理更加彻底：对于焦化污水中的有毒有害物质经过熄焦炉的红焦区间、燃烧炉最终进入气化炉中，这些区域温度都在1000℃以上，几乎全部分解;
(3)节省污水处理费用：生产每吨焦炭的污水只有0.3-0.4吨，但是由于污水浓度高，成分复杂，在焦化厂通常采用的活性污泥法处理工序中，必须对污水进行稀释和调温等等预处理环节，导致进入生化池的处理水量很大，一个200万吨焦化厂一般配套一个活性污泥处理工序需要投资约4200万元，每吨废水的处理成本也比较高，而每吨红焦可以产生蒸汽0.5-0.6吨，所以本发明完全可以处理焦化厂的高浓度工业污水;
(4)相比干法熄焦工艺，投资少：对比干法熄焦，本发明增加了污水沉降和污水过滤环节，还增加了蒸汽增压环节，但是省去了循环机、汽轮机组、发电站、空冷岛、制氮站以及循环水系统和脱盐水系统，还省去了活性污泥处理装置，建造成本可降低二分之一;
(5)本发明不但可以消耗焦化厂原有的难以处理的污水，甚至其他项目产生的高污染废水也可以处理，大幅度减少焦化厂对污水处理的投资，为焦化企业开辟新的项目提供了条件，主要是焦化厂自身就能消耗焦化污水，富余蒸汽可外送，对环保贡献极大。
具体实施方式：
一种利用焦化污水熄焦的工艺，包括以下操作步骤：
(1)蒸气熄焦：将刚生产出的红焦(温度为1000±50℃)装入密闭的熄焦炉中，在熄焦炉底部的供气装置中通入含有少量焦化污水的蒸汽，温度为100-150℃，蒸汽在熄焦炉内上升，和红焦换热，红焦温度逐渐下降至150-200℃，排出熄焦炉，而蒸汽温度则逐渐上升至800-900℃，自熄焦炉中部排出,熄焦炉上部需要预留一定量的红焦，使熄焦过程能够连续进行;
(2)对蒸汽第一次除杂质：将上述步骤(1)中熄焦炉排出的蒸汽进行除尘，分离掉蒸汽中夹带的焦粒;
(3)为了防止蒸汽中含有浓度较高的可燃气，在气化炉当气化剂过程中和氧气混合时产生危险，向蒸汽中通入少量氧气或空气(根据气化炉产气成分要求和装置实际情况而定)，燃烧掉在熄焦过程中产生的可燃气体，此时蒸汽温度上升至900-1000℃;
(4)蒸汽降温：向上述步骤(3)中处理后的高温蒸汽中通入焦化污水，使焦化污水蒸发，同时降低蒸汽温度(至<200℃)，增加蒸汽量;
(5)对蒸汽第二次除杂质：将上述步骤(3)中处理后的蒸汽进行除尘，分离掉蒸汽中夹带的焦粉，经过处理的蒸汽，温度为150-200℃;
(6)为了保证蒸汽有足够的压头输送和进行循环给焦炭降温，必须在蒸汽管道上设增压机，经过增压后，一部分蒸汽回流到步骤(1)中参与熄焦循环，剩余部分蒸汽通入气化炉做为气化剂使用。
焦化污水由于含有大量杂质和油污，在熄焦前必须经过隔油、浮选和砂石过滤等物理净化工序，去除污水中的杂物，防止堵塞喷头和污染焦炭，同时，由于污水是在蒸汽进行燃烧完以后进入降温塔的，要求污水中的可燃物质浓度，在爆炸极限以下，防止外送蒸汽含可燃气浓度高于爆炸极限，在气化炉中发生危险。
含酚、苯、氨等有机杂质的污水，经过熄焦炉内的红焦层，燃烧室，气化炉的燃烧层这三处高温区域，温度都超过了1000摄氏度，有机毒物可完全分解，达到无害化处理。
在燃烧室后的管道上和降温塔后的管道上配套可燃气体浓度和氧气浓度在线监测装置，监控可燃气浓度，降至爆炸极限以下即可进入下一环节，防止发生危险。
熄焦过程靠水蒸汽降低焦炭温度，由于水蒸气是惰性气体，对提高焦炭质量的贡献和干熄焦工艺基本是一样的。
