RTO在兰炭行业的实际应用

发布时间：2023-05-04 07:53:00 点击：

扬州博林环保机械有限公司李永贵13004316256 沈沁晖18652505263

一、前言

RTO焚烧炉、RTO、RCO专业生成厂家无锡泽川环境2023年5月4日讯 兰炭又被称为“半焦”、“干馏炭”，是生产铁合金、电石的优质还原剂，由于采用的是高挥发分的弱粘结、不粘结性煤、长焰煤等原煤为原料，经中、低温干馏碳化除去煤中焦油物质和大部分挥发后的半焦产品。

兰炭是铁合金、电石、合成氨等行业的专用焦，这三个行业过去都是使用冶金焦，存在焦炭价格高、冶金焦性能不能很好地满足这些行业的需求等问题。而兰炭以其固定碳高、电阻率高、含灰分低、硫含量低、磷含量低的特性和低廉的价格，除广泛用于铁合金、电石、合成氨等行业外，还用于高炉喷吹、吸油剂、脱硝剂及民用燃料等领域。

兰炭及煤气指标：

兰炭：根据《兰炭产品品种及等级划分》（GB/T25212-2010）标准中质量等级的划分，本项目兰炭产品规格如下：

兰炭产品规格

序号	项目	本项目产品半焦质量标准	国家对定优级品	备注
1	灰分（Ad）%	6-8	10
2	氧化铝（Al2o3）%	＞2	2
3	磷(P）%	0.005-0.007	0.025
4	硫（S）%	0.35-0.46	0.8
5	水分（H2O）	10-15	8
6	挥发分（Vdaf）%	＜6	4
7	电阻率（P）-5Ωm	3100	2200
8	热值kcal/kg	6400

干馏炉煤气指标：

成分	含量（%）
H2	28.0
CH4	8.8
CO	12.0
CmHn	1.0
CO2	2.0
N2	48.0
O2	0.2
热值kcal/Nm3	1700-2000

二、兰炭工厂建设项目内容

1、兰炭项目规模：中华人民共和国工业和信息化部发布的《焦化行业准入条件》（2014年修订）。“半焦炉要求单炉生产能力≥10万吨/年，企业生产能力≥100万吨/年”。

2、低产能兰炭项目不符合产业政策：生产工艺与装备的水平较简陋，大部分清洁生产指标不符合，尤其在兰炭生产的过程中产生的低热值、高氧、高氮、高焦油含量的干馏炉煤气的量是相当多，既没有得到应有的利用也污染了环境，不符合国家节能减排、循环经济的产业政策。

3、湿法熄焦工艺污染严重，已经不能够满足当下对环保的要求。熄焦方式可由湿法熄焦技改为半干法熄焦。

4、氨水采用氨水循环池储存循环使用，煤焦油采用储罐储存，技改为氨水储罐和煤焦油储罐，顶部均留有排气通道，储罐产生的呼吸气体引至RTO焚烧炉焚烧。

5、原兰炭采用湿法熄焦，烘干工段采用煤气烘干，用量大，易产生SO2无组织排放。技改为低水分熄焦技术，不再引入煤气烘干，封闭式排焦，产生气体引至RTO炉焚烧，无无组织气体排放。

项目建设内容包括：主体工程、储运工程、公用工程和环保工程：

序号	项目名称		主要建设内容	备注
一	主体工程
1	兰炭装置	备煤工段	筛煤间、胶带输送机、栈桥装置
		碳化工段	自立炭化炉，炉顶辅助煤箱、可调式推焦机、运焦刮板机等。
		筛运工段	带式输送机及通廊、转运站、兰炭筛分室、兰炭堆场等。
		煤气净化工段	循环氨水泵房、直冷塔、电捕焦油器、横管冷却器、离心风机、密闭式循环池、焦油储槽。
二	储运工程
1	原料煤堆场		煤棚储仓，粉煤仓
2	煤焦油罐		焦油储罐，中间罐
三	公用工程
1	给排水系统		供水统一供应。排水系统包括：生产废气，初期雨水系统，雨水洁净下水。
2	供热系统		依托公司供热系统供热
3	供电系统		园区变电站，厂内设配电室，采用双回路供电。
4	循环水系统		新建循环水池，采用二槽钢筋混黏土机械抽风逆流式冷却塔
四	环保工程
1	废气处理		筛分系统布袋除尘器，炉顶储煤仓布袋除尘器
			碳化工段高湿高热气体，熄焦水储罐区恶臭、焦油储罐区产生的非甲烷总烃
2	废水处理		为了防止废水污染，在工艺上主要采用无污染或轻污染的工艺技术、设施，对工艺过程不可避免排出的废水则采取响应额措施，使废水全部回用于工艺生产当中。生产废水处理后全部回用于熄焦，不外排。生活污水由企业污水处理厂处理后回用。
3	事故水池		拱顶罐

三、兰炭生产废气产污环节

原煤生产兰炭包括备煤工段、碳化工段、筛分工段、鼓冷工段、煤气净化工段及原、料堆场等工段。即由备煤工段运来的合格的煤块进入没他，通过输送度带与卸料小车炉顶最上部的煤槽，装入碳化室内，块煤自上而下移动，与燃烧段送入碳化室的高温气体逆流接触，原煤在通过碳化室中部的干馏段时，被加热到500-550℃碳化成兰炭；然后进入碳化室下部的冷却段，通过低水分熄焦系统冷却到80℃左右，在经过破碎筛分得到不通过规格的兰炭。

兰炭装置工艺流程及产污环节：

RTO,RCO,RTO焚烧炉,蓄热式焚烧炉

兰炭产污环节分析：

碳化工段无组织排放：碳化工段为密闭工段，直立炉顶部设有上升管，气体随上升管引入集气罩至煤气净化工段。无组织排放主要通过炉底排焦时溢出，污染物基本呈低矮面源无组织排放，排放量很少，主要污染物为H2S、NH3、B［a］P。

公用及辅助工程产污环节：公辅工程废气主要是熄焦水储罐区恶臭、焦油储罐区产生的非甲烷总烃。

1、熄焦水储存恶臭

项目熄焦水槽储罐恶臭气体主要H2S和NH3。灌顶留有排气管道（密闭罐）气直接排至煤气净化工段进行净化回收，无恶臭气体无组织排放。

2、焦油储罐区非甲烷总烃

焦油储罐区呼吸气体主要是非甲烷总烃，本技改项目设计罐顶留有排气管道（密闭罐），产生非甲烷总烃等废气直接排至煤气净化东段进行净化回收，无非甲烷总烃排放。

四、国内目前兰炭废气的处理工艺

目前我国兰炭产量主要集中在榆林市的神木和府谷地区，这两个地区的兰炭产量占到全国总产量的近80%左右。仅神木一个地区就有兰炭厂100多家。

兰炭行业属于重污染行业，其中VOC废气是其中重要的之一。

兰炭行业的VOC废气排放属于无组织排放，无固定的排放口，排放主要在焦炉底部刮板机处、焦煤堆放处以及焦油储罐、洗焦废水储罐的排空阀处。

目前当地兰炭VOC基本已完成无组织排放的收集工程，目前地区治理有三种工艺:

(1)通过2次水洗直接排空。

(2)使用2级水洗后，再经过除水，最后经过活性炭吸附。

(3)采用2级水洗后再经过除水干燥后（兰炭）返回焦化炉燃烧。但是处理效效果都不是很理想。

水洗主要去除粉尘、NH3、部分硫化氢。活性炭吸附主要吸附低浓度的有机废气，一旦饱和就必须采用催化燃烧进行再生处理。但是废气中含有硫，会使催化剂中毒。废气中的CO、H2、酚类、非甲烷总烃均得不到处理。而采用返回炭化炉二次焚烧，会造成炭化炉温度降低，兰炭质量下降，另外还有政策风险。

五、府谷县玉丰镁合金有限责任公司VOC废气

兰炭厂共有岗位有三处VOC废气排放，洗焦废水储罐口排放气；焦油储罐排放气；兰炭刮板机端部废气（出焦落料口5处）。

焦油储罐、苯罐等罐的呼吸口排放气（轻质煤焦油气），排放气的VOC虽未检测，但是分析其VOC浓度不会低。废气中含有较浓的苯和非甲烷总烃其他杂质，不过储罐废气相对排放量较低。

氨水储罐废气主要是氨气和酚类废气，有机成分不高，废气排放持续。

兰炭刮板机主要是硫化氢和氨气及部分焦油中挥的有机废气，废气浓度不高，排放持续（高含湿热气体）。

利用厂内有焦炉煤气，做为RTO设备的热源，可方便通过管道引入到治理设备区内。

在厂区内寻找可利用的空间，实现新上VOC治理设备与装置保持安全距离。

兰炭厂区VOC废气的特点是废气异味大，废气成分复杂，废气中含大量焦油物质。

废气排放点	收集废气量m3/h	废气主要成份	VOC估算浓度mg/m3	收集方式	备注
洗焦废水储罐口排放气	700	NH3	100-200	罐顶插管进罐做收集	氨水储罐共计7个。7只60多m3氨水罐。
焦油储罐排放气	1600	非甲烷总烃	1500-5000	罐顶呼吸口加罩	共计4个储罐。焦油罐4只，其中1000m3数量3只，500m3数量1只。
兰炭刮板机端部废气	25000	CO、H2、H2S、NH3苯系物、酚类、非甲烷总烃、水蒸气	100-200	局部封闭接集气口	共计10套

2、风量为27300m³/h，按照30000m³/h设计。温度最高70℃。废气来源：兰炭生产过程中产生的废气。

3、混合废气浓度1000mg/m3。

4、每天运行24h。

5、项目使用地：陕西榆林。尾气回收处理装置距离甲类装置25米安全距离。

6、加热热源：煤气：1600-1700kcal/m3。煤气价格1元/m3。

7、工艺流程如下图：

RTO,RCO,RTO焚烧炉,蓄热式焚烧炉

氨水罐、焦油罐、出焦落料口VOCs尾气通过水洗塔+水洗塔+除水后，经引风机送至RTO炉二次风机入口，由二次风机自吸，进入RTO焚烧炉进行焚烧，焚烧后的VOCs气体转化为CO2、H2O等无害气体。

氨水罐、焦油罐每个支管引出管道设手动阀门。

各区域尾气汇总后废气总管（带保温）选用碳钢管道进入水洗塔，水洗塔到RTO采用FRP材质。

引风机采用变频控制，根据生产实际进行变频调节。

在管道低点设置排凝装置，避免尾气管道堵塞。

8、排放标准：

8.1中华人民共和国国家标准《炼焦工业化学污染物排放标准》（GB16171-2012）：

新建企业大气污染物排放浓度限值：单位mg/m3

序号	污染物排放环节	颗粒物	二氧化硫	苯并芘a	氰化氢	苯	酚类	非甲烷总烃	氮氧化物	氨	硫化氢	监控位置
1	精煤破碎、焦炭破碎、筛分及转运	30	--	--	--	--	--	--	--	--	--	车间或生产设施排气筒
2	装煤	50	100	0.3ug/m3	--	--	--	--	--	--	--
3	推焦	50	50	--	--	--	--	--	--	--	--
4	焦炉烟囱	30	501）；1002）	--	--	--	--	--	5001）；2002）	--	--
5	干法熄焦	50	100	--	--	--	--	--	--	--	--
6	粗苯管式炉、半焦烘干和氨分解炉等燃用焦炉煤气的设施	30	50	--	--	--	--	--	200	--	--
7	冷鼓、库区焦油各类储槽	--	--	0.3um/m3	1.0	--	80	80	--	30	3
8	苯储槽	-	--	--	--	6	--	80	--	--	--
9	脱硫再生塔									30	3
10	硫铵结晶干燥	80	--	--	--	--	--	--	--	30	--
注：1）机焦胶、半焦炉；2）热回收焦炉；3）待国家污染物监测方法标准发布后实施。

8.2中华人民共和国国家标准《恶臭污染物排放标准》GB14554-93：

恶臭污染物厂界标准值：

序号	控制项目	单位	二级
序号	控制项目	单位	新改扩建	现有
1	氨	Mg/m3	1.5	2.0
2	硫化氢	Mg/m3	0.06	0.1
3	臭气浓度	无量纲	20	30

六、主要装置介绍

6.1收集管道

榆林地区冬季寒冷，故收集管道可以采用厚质碳钢管，但是必须要采用保温处理，同时在最低点加装排凝点。

6.2水洗塔

序号	设备名称	设备项目	規格/型号/尺寸(mm)	单位	数量	备注
1	洗涤塔	塔体	Φ2500×7500	台	2	FRP材料，δ：XXXmm
		循环水箱	分离式1500×1000×1000	台	2	FRP材料，δ：XXXmm
		填料	Φ50鲍尔环h500×3	m3	7.5*2	二层填料，二级喷淋
		循环泵	100SA-15KW普机电机	台	2*2	台式液下泵，
		喷淋管连接	管阀件	套	1*2
	处理2.5Wm3/h	小计

6.3除水塔

序号	设备名称	设备项目	規格/型号/尺寸(mm)	单位	数量	备注
1	除雾塔	塔体	Φ2200×5000 （总高5000）	台	1	FRP材料，δ：XXXmm
		除雾填料	Φ50空心球H1000	m3	4
		除雾器	双钩除水板h200×2	m2	7.5

6.4RTO装置

采用三床RTO，RTO主体尺寸L*W*H=10500*3150*6850mm。RTO内部与废气接触部分材质SUS304。

6.5系统参数

系统占地面积L*W=30*10m，装机总功率N=213kw，焦炉煤气耗量198m3/h。系统经过2年的运行，系统稳定，净化效率达到了设计要求。是中国兰炭行业VOC处理的一个标杆工程。

作者简介：

氨水罐、焦油罐、出焦落料口VOCs尾气通过水洗塔+水洗塔+除水后，经引风机送至RTO焚烧炉二次风机入口，由二次风机自吸，进入RTO炉进行焚烧，焚烧后的VOCs气体转化为CO2、H2O等无害气体。