焦化廠VOCS廢氣治理

聶 娟

（凌源鋼鐵集團(tuán)設(shè)計研究有限公司）

0 引言

VOCS是揮發(fā)性有機化合物的英文縮寫，其成分復(fù)雜，屬于大氣污染物，排放至大氣會對大氣造成二次污染，破壞大氣層，損害人體健康，應(yīng)對其進(jìn)行治理。焦化廠VOCS尾氣主要來源于化產(chǎn)回收工序煤氣處理過程中，物料轉(zhuǎn)移時的放散和泄漏，或溫度升高時氣體的揮發(fā)。

2012年發(fā)布的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171—2012）對現(xiàn)有焦化企業(yè)鼓冷及庫區(qū)各類焦油儲槽、苯儲槽都有了明確的排放限值[1]。

根據(jù)尾氣各自的特點，對應(yīng)的治理方法也多種多樣，只有選擇合適的治理技術(shù)才能達(dá)到國家或地方排放標(biāo)準(zhǔn)，真正解決大氣的環(huán)境污染問題。目前，常用的方法主要有吸附法、吸收法、冷凝法、燃燒法、稀釋法、負(fù)壓回收法、生物處理法，以及尾氣洗滌送焦?fàn)t地下室配風(fēng)工藝等。各焦化廠生產(chǎn)工藝不同采用的治理方案也不盡相同，筆者結(jié)合焦化廠的實際情況，制定了VOCS尾氣回收方案。

1 方案概述

焦化廠回收車間一般由鼓風(fēng)冷凝、硫銨（含剩余氨水蒸氨部分）、粗苯、脫硫工段組成，因此需要對廢氣進(jìn)行源頭控制，集中處理，并對廠區(qū)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行合理改造，減少投資的同時達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 半敞開式儲槽尾氣收集處理

回收車間各單元尾氣流量從1 000～5 000 m3/h不等，尾氣中的VOCS含量較高，依據(jù)焦化廠的生產(chǎn)特性，可以將鼓冷區(qū)、硫銨區(qū)半敞開式儲槽收集的尾氣，采取分區(qū)治理方式，用噴淋洗滌介質(zhì)吸收尾氣中的氣體組分，洗滌介質(zhì)可使用企業(yè)自主生產(chǎn)用液體，洗滌后高濃度液體送至回收生產(chǎn)系統(tǒng)繼續(xù)使用，不會產(chǎn)生二次污染，無廢液排放。

結(jié)合焦化廠實際情況需對回收車間各區(qū)域進(jìn)行改造，具體方案為：（1）在硫銨區(qū)域新建一套酸洗+水洗裝置，對滿流槽、結(jié)晶槽收集的尾氣進(jìn)行處理，由于尾氣腐蝕性較強，收集尾氣的主管及閥門材質(zhì)應(yīng)選用304不銹鋼；（2）冷鼓區(qū)域冷凝槽、電捕焦油器、風(fēng)機水封槽的尾氣收集至鼓冷尾氣收集管，送到煤氣脫硫脫氰區(qū)域的VOCS水洗裝置進(jìn)行處理，鼓冷區(qū)域尾氣管道（閥門）材質(zhì)采用碳鋼。

各區(qū)域經(jīng)過洗滌吸收的尾氣匯總后由風(fēng)機送焦?fàn)t燃燒，尾氣總風(fēng)量為15 000 m3/h，為了保障系統(tǒng)運行安全，應(yīng)考慮一定的富裕風(fēng)量，風(fēng)機選型為20 000 m3/h。在不影響焦?fàn)t正常生產(chǎn)及有效降低焦?fàn)tNOX和含氧量的前提下安全焚燒，尾氣中的VOCS與O2發(fā)生完全氧化反應(yīng)，最終分解成CO2和H2O[2]。焚燒后廢氣中不含有VOCS組分，真正實現(xiàn)化產(chǎn)回收區(qū)域VOCS“零”排放。工藝流程如圖1所示。

圖1 回收區(qū)域VOCS治理工藝流程

輸送回收處理后的VOCS尾氣主管道沿入爐煤氣支架敷設(shè)，進(jìn)入焦?fàn)t二層平臺，從二層平臺中部位置進(jìn)入地下室，在地下室分兩路管道，每一路主管再分兩路支管道，一路支管接焦側(cè)開閉器，一路支管接機側(cè)開閉器。兩路調(diào)節(jié)閥與焦?fàn)t廢氣換向連鎖，實現(xiàn)與開閉器的進(jìn)空氣同步連鎖。具體連接方式如圖2所示。

圖2 VOCS尾氣入爐燃燒工藝流程

機側(cè)兩根風(fēng)管、焦側(cè)兩根風(fēng)管在焦?fàn)t地下室邊側(cè)立柱內(nèi)側(cè)放置，與高爐煤氣管道不沖突。支管加裝阻火器、閥門，與每個開閉器連接?；a(chǎn)回收區(qū)域VOCS僅進(jìn)入一座焦?fàn)t即可滿足VOCS處理要求。

化產(chǎn)回收區(qū)域洗滌吸收處理后的VOCS尾氣送至焦?fàn)t，焦?fàn)t蓄熱室通道中進(jìn)入的VOCS氣體沖抵部分空氣，進(jìn)入的空氣量相應(yīng)減少，基本不需要對進(jìn)風(fēng)擋板進(jìn)行調(diào)節(jié)，就能夠滿足焦?fàn)t的正常生產(chǎn)，這種方式即使在回收區(qū)域VOCS系統(tǒng)停運的情況下也不影響焦?fàn)t正常進(jìn)風(fēng)加熱。

VOCS尾氣進(jìn)入焦?fàn)t燃燒，設(shè)置苯、甲烷報警裝置，當(dāng)出現(xiàn)報警時，直接停機。根據(jù)尾氣中的VOCS計算可燃?xì)怏w體積，體積最大不超過0.3%，因此送入焦?fàn)t燃燒的VOCS氣體本身比較安全。同時控制尾氣含氧大于20%以上，確保尾氣與空氣相當(dāng)，保障系統(tǒng)運行安全。

1.2 密閉式儲罐尾氣收集處理

鼓冷區(qū)、粗苯區(qū)、油庫區(qū)、裝車平臺區(qū)的密閉式儲罐使用氮氣密封，分部位全密閉收集，集中后的廢氣送入處理裝置。粗煤氣的主要雜質(zhì)成分見表1。

表1 粗煤氣的主要雜質(zhì)成分 g/m3

從表1可以看出，焦?fàn)t煤氣中的萘含量較高，需在粗苯區(qū)、油庫區(qū)各建一座油洗塔，以脫除尾氣中的萘等雜質(zhì)，油洗塔補液采用初冷器下段噴灑液，洗滌液排至機械化氨水澄清槽，油洗系統(tǒng)設(shè)置一臺換熱器，用來降低尾氣溫度，強化吸收效果，同時起到除塵的效果，處理后的廢氣輸送至負(fù)壓煤氣系統(tǒng)。

儲罐、儲槽類密閉容器原來為呼吸閥間歇性排放，可以在保留呼吸閥功能的同時直接利用其旁路進(jìn)行改造，在原法蘭接口基礎(chǔ)上改裝，長時間使用后，焦化廢氣中的易結(jié)晶物很容易沉積在接口部位，造成堵塞。因此，所有引出口均加裝了低壓蒸汽吹掃管。低壓蒸汽就近接入，蒸汽管尺寸根據(jù)尾氣接口尺寸確定，通常選用DN25焊接鋼管。所有尾氣接口部位均應(yīng)裝有壓力表，對腐蝕較為嚴(yán)重的罐體采用阻火泥夾或增加壓頭吸力方式進(jìn)行安全收集。

1.3 污水處理區(qū)域尾氣治理

污水處理系統(tǒng)酚氰廢水池進(jìn)行棚化封閉，采用玻璃鋼和鋼支架對敞開式水池進(jìn)行密閉，利用管道抽吸保持微負(fù)壓，將VOCS揮發(fā)性氣體全部收集，根據(jù)管道局部負(fù)壓監(jiān)測實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)吸氣量，進(jìn)而保證廢氣的可靠收集。收集后的尾氣，利用堿洗去除H2S和氨，隨后進(jìn)入生物處理箱，利用填料上的微生物吸附分解尾氣，實現(xiàn)無害化分解，處理后的尾氣經(jīng)風(fēng)機 加壓達(dá)標(biāo)排放，棚化外罩及尾氣管道材質(zhì)均采用玻璃鋼。

2 結(jié)論

結(jié)合焦化廠VOCS尾氣產(chǎn)生的位置和成分最終采用源頭控制，集中洗滌，廢氣回收的治理方案。

針對鼓冷、脫硫、硫銨等各區(qū)域半敞開式儲槽產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行封閉收集，分區(qū)域處理，處理后的尾氣集中后由風(fēng)機送入焦?fàn)t燃燒，尾氣輸送支管由開閉器進(jìn)入焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)。粗苯、油庫等區(qū)域的封閉式儲罐可以采用氮氣密封，超壓時放散尾氣由呼吸閥旁路接支管送負(fù)壓煤氣系統(tǒng)，回收利用。接入點定為初冷器前，可以通過降溫處理進(jìn)一步去除廢氣中的萘，避免了后續(xù)設(shè)備萘腐蝕，此外，為保證安全須嚴(yán)格控制進(jìn)入負(fù)壓系統(tǒng)的尾氣含氧量。污水處理區(qū)域酚氰廢水池進(jìn)行棚化密封處理，尾氣經(jīng)生化處理后排入大氣。

經(jīng)過該工藝處理后，整個化產(chǎn)區(qū)域沒有VOCS排放點，基本實現(xiàn)“零”排放。由于焦化廠回收工藝流程、廠區(qū)布局各不相同，因此上述治理方案具有一定的局限性，只適用于文中所列焦化廠。