焦化VOCs治理淺析

顧興林，華 祥，馮江華，李東華

(1.安陽鋼鐵集團(tuán)公司 焦化廠，河南 安陽 455004；2.安陽鋼鐵集團(tuán)公司 動力廠，河南 安陽 455004)

VOCs(volatile organic compounds)是指揮發(fā)性有機(jī)物，即常溫下飽和蒸汽壓大于 133.32 Pa、常壓下沸點(diǎn)在 50～260℃之間的有機(jī)化合物，或在常溫常壓下任何能揮發(fā)的有機(jī)固體或液體[1]。安鋼焦化廠年產(chǎn)焦炭260萬t，正在運(yùn)行的有58-Ⅱ型焦?fàn)t2座、JN60-6型焦?fàn)t2座，JN70-7型焦?fàn)t2座，以及相對應(yīng)的化產(chǎn)回收系統(tǒng)。焦化廠化產(chǎn)回收生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量VOCs，VOCs中含有揮發(fā)氨類、苯類、萘、酚類、瀝青煙氣硫化物等有害物質(zhì)，危害人體健康，并造成環(huán)境污染。

1 VOCs處理常用方式

目前的VOCs治理包括破壞性，非破壞性方法，及這兩種方法的組合。破壞性的方法包括燃燒、生物氧化、熱氧化、光催化氧化，低溫等離子體及其集成的技術(shù)，主要是由化學(xué)或生化反應(yīng)，用光，熱，微生物和催化劑將VOCs 轉(zhuǎn)化成CO2和H2O 等無毒無機(jī)小分子化合物。

非破壞性法，即回收法，主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分離技術(shù)，通過物理方法，控制溫度，壓力或用選擇性滲透膜和選擇性吸附劑等來富集和分離揮發(fā)性有機(jī)化合物。主要技術(shù)見表1。

表1 常用VOCs治理技術(shù)對比表

表1(續(xù))

2 工藝方案的選擇

面對越來越嚴(yán)格的環(huán)保要求，本著節(jié)能減排，安全零排放的原則，要求對焦化化產(chǎn)區(qū)的VOCs 進(jìn)行全面的收集。 通過以上方案對比，這些廢氣治理方法在應(yīng)用中各有利弊，針對化產(chǎn)車間各廢氣排放點(diǎn)氣體組分、特性以及工藝特點(diǎn)，選擇制定了廢氣治理工藝路線。

2.1 密封性好的儲槽VOCs收集工藝

粗苯工段、鼓冷工段(機(jī)械刮渣槽及排渣口除外)屬于密封性好的儲槽。鼓冷工段、粗苯工段在生產(chǎn)過程中揮發(fā)性氣體成分復(fù)雜，鼓冷工段有焦油氣、氨氣、氰化氫、硫化氫、非甲烷總烴、苯并(a)芘以及萘等揮發(fā)性復(fù)雜成分，粗苯工段主要揮發(fā)苯氣和非甲烷總烴。因此治理起來難度就比較大。采用傳統(tǒng)的吸收吸附處理工藝很容易因?yàn)椴僮鞑划?dāng)?shù)仍蛟斐膳欧懦瑯?biāo)。采用“氮?dú)饷芊馐占?負(fù)壓調(diào)節(jié)—廢氣合并后油洗—引風(fēng)機(jī)—回煤氣負(fù)壓管道”工藝路線可有效解決上述問題,具體工藝流程圖如圖1。

圖1 密封性好的儲槽VOCs收集工藝流程簡圖

廢氣引入煤氣負(fù)壓系統(tǒng)最大的問題是安全性，需嚴(yán)格限制廢氣中的氧含量， 確保廢氣中的氧含量不高于 2%。在廢氣總管上增加在線氧分析儀和緊急切斷閥，并采用 DCS自動控制連鎖，當(dāng)廢氣中氧含量高于2%時，立即關(guān)閉緊急切斷閥，同時采用源頭分組氮封單元(對于每個容積達(dá)到或超過100 m3的槽罐或幾個水封以及槽罐加起來容積達(dá)到100 m3時，使用1個廢氣調(diào)節(jié)閥+1個氮?dú)庹{(diào)節(jié)閥+1個壓力在線監(jiān)測點(diǎn)+呼吸閥+阻火器的組合控制方式)和負(fù)壓控制兩項(xiàng)措施從源頭上控制氧氣的進(jìn)入。

2.2 密封性不好的儲槽VOCs收集工藝

圖2 密封性不好的儲槽VOCs收集工藝流程

密封性不好的儲槽主要包括硫銨、脫硫、鼓冷工段機(jī)械刮渣槽及排渣口等。

采用“分工段水洗-多路廢氣匯合后進(jìn)焦?fàn)t燃燒”工藝路線,工藝流程見圖2。

密封性不好的收集點(diǎn)采用水簡單洗滌經(jīng)風(fēng)機(jī)匯總后送到焦?fàn)t廢氣盤，作為空氣的配風(fēng)送至焦?fàn)t進(jìn)行燃燒。在廢氣總管上增加可燃?xì)怏w檢測儀，實(shí)時檢測廢氣中可燃?xì)怏w含量，當(dāng)可燃?xì)怏w超標(biāo)時，及時切斷廢氣進(jìn)口，廢氣通過煙囪臨時排放。由兩臺小風(fēng)機(jī)將 VOCs 送入焦?fàn)t的機(jī)焦兩側(cè)，總流量計(jì)后安裝一個自動配風(fēng)閥，2 臺風(fēng)機(jī)及自動配風(fēng)閥均由 DCS系統(tǒng)自動控制，保證機(jī)焦兩側(cè)流量均衡，同時保證機(jī)焦兩側(cè)流量之和略大于總流量，當(dāng)廢氣量不穩(wěn)定時，系統(tǒng)供焦?fàn)t減少的廢氣量由空氣補(bǔ)足，維持焦?fàn)t進(jìn)氣量穩(wěn)定，不影響焦?fàn)t加熱系統(tǒng)。

3 結(jié)論

(1)密封性好的儲槽VOCs收集工藝既能去除鼓冷工段和粗苯工段在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體帶來的異味，又能將這些揮發(fā)性氣體收集回收，達(dá)到既治標(biāo)又治本，廢物回收利用，增加經(jīng)濟(jì)收益。

(2)將現(xiàn)有焦油罐、氨水罐、苯罐、洗油罐、機(jī)械刮渣槽等進(jìn)行密封，達(dá)到既能有效控制物料揮發(fā)造成的損失，又能提高安全系數(shù)；對敞開的排渣口、地下液槽、滿流槽等污染源點(diǎn)進(jìn)行密閉改造。將上述揮發(fā)氣體預(yù)處理后集中送焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)。這些改造不但降低了物料的損失、減低了排放，也提高了運(yùn)行安全。

(3)國家將工業(yè)企業(yè)VOCs氣體排放采取更嚴(yán)格的管控措施，在VOCs氣體排放口安裝在線監(jiān)測將是必然之舉。VOCs氣體收集去焦?fàn)t廢氣盤工藝無排放口，不用考慮在線監(jiān)測合格問題，而且杜絕了廢氣無組織排放，運(yùn)行成本低，工藝簡單無二次污染。