全負壓法在焦化廢氣治理中的應(yīng)用

江蘇省環(huán)科院環(huán)境科技有限責(zé)任公司 康凱

VOCs廢氣主要是由一系列具有特殊氣味的有機氣體構(gòu)成，具有一定的揮發(fā)性、刺激性、毒性及致畸致癌性。VOCs氣體外部來源主要是工業(yè)制造以及化工燃料、涂料的使用；而內(nèi)部產(chǎn)因主要是家庭環(huán)境中含VOCs成分的產(chǎn)品的使用。為了保護生態(tài)環(huán)境，同時也出于保障社會大眾的身體健康的考慮，人們迫切需要對這類廢氣進行充分收集和集中處理，確保其最終排出物沒有任何污染性以及危害性。

一、污染形成原理

在焦化工業(yè)中，環(huán)境污染是不可避免的問題，主要原因是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量污染物，排放出的污染物含有大量有毒物質(zhì)顆粒。同時，在焦?fàn)t中，煤炭經(jīng)過結(jié)焦和干餾等工序，會產(chǎn)生大量的污染物；在產(chǎn)生回收階段、放散煤氣凈化、焦?fàn)t荒煤氣泄漏時，會產(chǎn)生眾多氣態(tài)污染物，如含硫化合物、一氧化碳、氮氧化物、揮發(fā)性有機物等。目前，研究人員已經(jīng)確定有100多種VOCs，其中包括酮類、醛類、芳烴、烯烴、烷烴等物質(zhì)，且大部分都具有刺激性氣味，以及濃烈的臭味，嚴(yán)重危害人體健康。

二、工藝流程

洗滌塔清潔后處理洗滌塔前的煤氣管道、罐內(nèi)氣體流出量、剩余氨沖洗池、罐內(nèi)氣體排出量、罐內(nèi)氣體排出量、氣漏堵塞和有效清除排氣閥廢氣污染。與此同時，洗滌劑被導(dǎo)向蒸餾氨系統(tǒng)，生產(chǎn)硫磺和硫酸產(chǎn)品，以便集中回收危險廢物。

三、全負壓技術(shù)在焦化廢氣治理中的應(yīng)用

（一）控制裝煤廢氣

在控制裝煤廢氣時，需要注意三點。第一，可以采用集氣管負壓、高壓氨水噴射、調(diào)節(jié)單孔炭化室等方式，實現(xiàn)無煙裝煤，使裝煤車得到最大化利用。在密閉裝煤車中，需要使用特殊的密封結(jié)構(gòu)，將裝煤底座與內(nèi)外套，設(shè)置雙層導(dǎo)套，從而確保有組織地排放裝煤煙氣。第二，在調(diào)節(jié)單孔炭化室的壓力過程中，需要設(shè)置自動調(diào)節(jié)裝置，將其設(shè)置在集氣管與上升管之間，可以合理調(diào)節(jié)煤氣流量。第三，不管是結(jié)焦過程中，還是裝煤過程中，都需要在集氣管的斷面處引入荒煤氣，可對炭化室起到良好的穩(wěn)定作用，減少無組織排放廢氣的情況。需要特別注意的是，該技術(shù)可以輔助使用高壓氨水噴射技術(shù)，能獲得較好的廢氣處理效果。

（二）廢氣回收控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

回收控制系統(tǒng)有兩個控制裝置，每一個控制兩個控制閥，控制設(shè)備1（壓縮空氣調(diào)節(jié)閥）0-50%運行（反作用力），控制回收裝置中氮的大??；附件2（排氣修整閥）規(guī)定了在50%至100%的運行活動中進入完全負氣排氣體積的報廢供應(yīng)系統(tǒng)的尺寸。如果輸出信號為50%，則設(shè)備1完全關(guān)閉，設(shè)備2也完全關(guān)閉，PID控制激活。正偏差表示PID調(diào)節(jié)器種子增加50%，調(diào)節(jié)裝置1保持靜止，調(diào)節(jié)器單元2逐漸激活，恢復(fù)器增加（壓力降），直到達到指定的值。當(dāng)偏差為負時，PID控制減弱50%，調(diào)節(jié)裝置2完全關(guān)閉，調(diào)節(jié)裝置1逐漸激活，回收裝置（壓力增大）減小，直至接近指定值。

（三）等離子廢氣處理

等離子廢氣處理設(shè)備是在電場力的作用中，高能離子器產(chǎn)生a離子，這種離子與氧離子發(fā)生反應(yīng)，可以將氧分子變成正氧離子、負氧離子、臭氧等不同的形式，與廢氣組分發(fā)生氧化反應(yīng)，將廢氣中的污染物質(zhì)進行轉(zhuǎn)化，變成無污染、無毒害的物質(zhì)。該設(shè)備價格低，能耗不大，運行管理簡單，對除臭有一定效果，曾一度十分流行。但該設(shè)備在有機廢氣濃度較高時，存在爆炸風(fēng)險，在選用前，必須做好廢氣爆炸限計算。

（四）廢氣燃燒處理治理技術(shù)

廢氣燃燒處理治理技術(shù)指將廢氣進行燃燒處理后再通過有組織排放，廢氣燃燒處理治理技術(shù)能夠?qū)U氣進行良好處理。在運用廢氣燃燒處理治理技術(shù)的過程中，其主要方式分為兩種：蓄熱燃燒處理技術(shù)和催化燃燒處理技術(shù)。蓄熱式燃燒處理技術(shù)由換向閥、燃燒裝置、排煙機以及蓄熱室等部分組成。在運用蓄熱式燃燒處理技術(shù)的過程中，其主要工作原理如下：首先將燃燒裝置設(shè)定成為工作狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上燃燒介質(zhì)也就是廢氣會通過換向閥進入到蓄熱室中，蓄熱室當(dāng)中會產(chǎn)生高溫蓄熱體，而這些高溫蓄熱體能夠控制燃燒介質(zhì)溫度，使得燃燒介質(zhì)溫度低于爐溫，然后燃燒介質(zhì)就會通過火道而進入爐內(nèi)，這種情況下就能夠?qū)崿F(xiàn)彌散混合燃燒。

（五）生物處理技術(shù)

該技術(shù)主要原理為借助微生物技術(shù)將VOCs廢氣中的有毒以及有害氣體等進行生物化處理，使其轉(zhuǎn)變?yōu)樗⒍趸嫉葻o害物質(zhì)以及其它細胞物質(zhì)形式。該技術(shù)實現(xiàn)主要分為兩個流程，依次為生物吸收法以及過濾法。首先對微生物以及營養(yǎng)物質(zhì)等進行合理配比得到目的懸浮液，隨后將VOCs廢氣通入，確保微生物與廢氣之間的可靠充分接觸，直至達到能夠被微生物降解的效果；再對殘留處理液進行過濾，實現(xiàn)完整的VOCs廢氣生物化處理。在整個生物處理技術(shù)流程中，洗滌器是其核心所在。作為重要的反應(yīng)容器，洗滌器主要包含吸收室以及再生池兩個處理環(huán)境，同時其內(nèi)部還形成了活性泥系統(tǒng)。當(dāng)VOCs廢氣由下而上流入吸收室時，相關(guān)生物懸浮液則自上而下噴灑下來，由此實現(xiàn)了VOCs廢氣與微生物之間的有效接觸。之后，充分吸收了VOCs廢氣的微生物懸浮液則會被排至再生池，在空氣環(huán)境下實現(xiàn)再生，由此產(chǎn)生的新鮮物料則會進一步返回至吸收室頂端，實現(xiàn)了洗滌器內(nèi)的微生物處理閉環(huán)；而得到初步凈化后的VOCs廢氣則會從洗滌器的頂端排出。除此之外，用于過濾的生物濾池同樣也是生物處理技術(shù)流程中的重要組成部分。其主要工藝操作利用增濕器的工作原理，將VOCs廢氣等提升至一定的濕度之后，通入生物濾池中。一般情況下，濾池內(nèi)會預(yù)置大量的生物活性填料層，一般為0.5-1米左右。初次處理后的VOCs廢氣等自下而上進入生物活性填料層內(nèi)，利用微生物的分解作用，對其進行二次充分處理，達到過濾效果。

（六）光氧催化

被公認為目前治理空氣污染最理想材料的納米二氧化鈦，具有防污除臭、凈化空氣、抗菌防霉等功效。納米二氧化鈦借助光能，可以釋放出具有極大活性的空穴電子對，隨后與空氣中的細菌和有機物進行降解反應(yīng)。二氧化鈦光觸媒僅為反應(yīng)提供條件與場所，本身并不參與反應(yīng)，所以可永久循環(huán)使用，且天然無毒害作用。所述納米TiO2光觸媒的光源為紫外光，紫外光照射在納米TiO2上，激發(fā)在價電的電子躍遷至導(dǎo)帶成為自由電子，使原價帶出現(xiàn)帶正電的空穴，從而促使空穴電子對的形成?？昭娮訉哂袠O高的能量，納米TiO2利用空穴的氧化性與自由電子的還原性，與空氣中的水和氧氣進行氧化反應(yīng)，成為擁有極強氧化性的羥基（-OH）。羥基可以和有機物發(fā)生氧化反應(yīng)，使有機物中原子團和O2分子發(fā)生連鎖反應(yīng)，最后將有機物分解為CO2與H2O；羥基還能夠打破細菌的細胞膜，從而使其細胞質(zhì)流失，細胞核被氧化，細胞被滅活，達到消毒殺菌的作用。

（七）活性炭吸附治理技術(shù)

活性炭吸附治理技術(shù)主要是依靠活性炭作為吸附工具的治理技術(shù)形式。在運用活性炭吸附治理技術(shù)的過程中，由于活性炭具備較強的吸附能力，并且在活性炭的表面存在著數(shù)量較多的微孔，與此同時活性炭表面還存在著非常豐富的化學(xué)基因。當(dāng)活性炭與廢氣之間產(chǎn)生接觸之后，活性炭以及廢氣之間能夠迅速產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，將廢氣當(dāng)中存在的物質(zhì)以及微量元素都吸附在活性炭表面，對廢氣產(chǎn)生非常好的過濾效果。但是在實際運用活性炭吸附治理技術(shù)的過程中，對于具備較高含油量以及脂肪的廢氣處理而言，卻不能夠到很好的效果。不僅如此，在此過程中由于活性炭本身存在著吸附性較強的特點，這種情況會導(dǎo)致活性炭產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，需要更換活性炭才能夠繼續(xù)使之產(chǎn)生作用，這種現(xiàn)象能夠反映出所運用的活性炭數(shù)量越多，成本就會越高。因此在實際運用活性炭吸附處理技術(shù)的過程中，需要建立在廢氣治理工藝實際情況基礎(chǔ)上，合理選擇運用才能夠達到真正的處理效果。

（八）壓力原理的治理技術(shù)

首先，膜分離。這種治理技術(shù)是企業(yè)治理VOCs廢氣的常用技術(shù)。在VOCs廢氣之中，不一樣的成分在壓力作用下，透過膜的程度有一定的差別。膜分離技術(shù)可以使用以上特征，分離廢氣里面的一些組分，繼而讓其有效凈化和提純。膜分離的效果對膜材料依賴性較大，經(jīng)常采用硅膠材料，使用效果良好。該技術(shù)優(yōu)點就是分離率較高，可是使用成本也很高。在以后，探索全新的膜材料，是普及該種技術(shù)的重點之所在。其次，冷凝技術(shù)。為達到國家標(biāo)準(zhǔn)，通常需要把油氣下降至-110℃，現(xiàn)階段使用的冷凝技術(shù)的步驟就是：1.預(yù)冷溫度為4℃；2.在-30℃下開展冷凝工藝；3.冷凝至-75℃。該種技術(shù)用來治理VOCs廢氣，突出對氣體加以冷卻和加壓，經(jīng)過這一過程，讓氣體里面的有機物慢慢達到飽和狀態(tài)，繼而分離。

四、結(jié)束語

全負壓焦化工藝污染氣治理技術(shù)是在全負壓焦化工藝基礎(chǔ)上進行的創(chuàng)新開發(fā)，工藝擁有多項創(chuàng)新技術(shù)，流程簡單，易于操作，運行穩(wěn)定性高，其技術(shù)的先進性和獨創(chuàng)性對焦化行業(yè)具有較高的推廣價值。全負壓焦化工藝污染氣治理技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，提高了焦化污染氣治理技術(shù)的自控管理水平，提升了企業(yè)自主知識產(chǎn)權(quán)能力，推動了企業(yè)的科技進步，有效解決了多年困擾焦化廠廢氣污染的環(huán)境難題，對遏制大氣污染，改善環(huán)境，提升環(huán)保效益具有重大的意義。