焦化廠VOCs環(huán)保深度治理的探索與實踐

段衛(wèi)平

（天津鐵廠有限公司，河北056404）

0 引言

冶金企業(yè)焦化廠是專門從事冶金焦炭生產(chǎn)以及焦化產(chǎn)品、加工、回收的生產(chǎn)廠，其生產(chǎn)過程中污染物排放治理也是冶金企業(yè)環(huán)保工作的重中之重。焦化廠區(qū)是VOCs集中產(chǎn)生和排放區(qū)域，其廢氣逸散方式是多種多樣的，生產(chǎn)操作過程涉及清掃、輸送、調(diào)節(jié)、負(fù)荷變化等，都為VOCs逸散創(chuàng)造了條件，也是區(qū)域異味的主要來源。

國家環(huán)境管理部門為進(jìn)一步改善環(huán)境狀況，針對VOCs治理也在陸續(xù)出臺相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，要求各行業(yè)增加環(huán)保投入，增加環(huán)保設(shè)施，控制VOCs的排放。其中《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》也對大氣污染特別排放限值提出了嚴(yán)格的要求，VOCs治理勢在必行。本文介紹了天津鐵廠有限公司（后簡稱天鐵）焦化廠的生產(chǎn)現(xiàn)狀，VOCs逸散情況和主要成分，提出了控制VOCs逸散的治理措施，并對治理成效就行了總結(jié)和評價

1 焦化生產(chǎn)系統(tǒng)概述

天鐵焦化廠擁有120萬噸/年焦化生產(chǎn)裝置。主要包括：2×60孔6米焦?fàn)t一套，以及配套化產(chǎn)回收的冷鼓、脫硫、硫銨、粗苯、油庫等設(shè)施?；a(chǎn)區(qū)域VOCs處理規(guī)模約5～6萬m3/h。

化產(chǎn)系統(tǒng)是VOCs逸散的主要區(qū)域，其主要污染物是各槽罐及塔器逸散出的硫化氫、氨、和CmHn、生化惡臭等，其逸散主要集中在機(jī)械化澄清槽、循環(huán)氨水槽、焦油槽、粗苯槽、熔硫釜放料、粗苯再生塔等部位。所有槽內(nèi)由于溫度高于常溫，氨氣及萘揮發(fā)都比較大，且具有刺激性氣味，是造成區(qū)域內(nèi)空氣污染的主要污染源。這也是焦化行業(yè)控制VOCs排放的關(guān)鍵點。

為此，天鐵公司決定在化產(chǎn)系統(tǒng)投資建設(shè)VOCs回收處理裝置，對化產(chǎn)尾氣實施深度治理。通過調(diào)研和對比分析，確定采用洗滌吸附、回爐燃燒、氮封負(fù)壓等回收治理方式，VOCs收集治理后能夠滿足《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）表6規(guī)定的大氣污染物特別排放限值（見圖1）。

圖1 大氣污染物特別排放限值（單位mg/m3）

2 VOCs回收治理措施

2.1 各放散點VOCs回收處理方式

表1為各工序放散治理點及處理方式。由表1可以看出：對冷鼓、粗苯工段密封槽罐進(jìn)行氮封處理，送入煤氣負(fù)壓系統(tǒng)；對冷鼓及粗苯敞口儲罐、脫硫、硫銨、油庫的放散氣體進(jìn)行收集，各區(qū)域氣體匯總收集后經(jīng)過洗滌塔洗滌吸收處理后，經(jīng)風(fēng)機(jī)送入焦?fàn)t開閉器，與焦?fàn)t回配煙氣匯合后，代替部分空氣配風(fēng)，進(jìn)焦?fàn)t進(jìn)行燃燒處理。

表1 各工序放散治理點及處理方式

2.2 VOCs回收治理工藝

2.2.1 VOCs煤氣系統(tǒng)負(fù)壓回收工藝

鼓冷、粗苯工段密閉槽罐逸散VOCs進(jìn)煤氣負(fù)壓系統(tǒng)（見圖2），同時設(shè)置氮封及壓力平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)。煤氣系統(tǒng)負(fù)壓回收VOCs的主要工藝：

圖2

（1）對苯罐、洗油罐、洗苯塔、26立、51立等進(jìn)一步密閉；

（2）氮封及廢氣管道鋪設(shè)；

（3）氮封系統(tǒng)根據(jù)壓力設(shè)置進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，滿足負(fù)壓運行條件；

（4）廢氣閥與氮氣閥經(jīng)過自動化控制，滿足壓力平衡的運行控制。

2.2.2 VOCs洗滌吸附及低氮燃燒工藝

對冷鼓及粗苯敞口儲罐、脫硫、硫銨、油庫的放散VOCs氣體進(jìn)行收集，各區(qū)域氣體匯總收集后經(jīng)過洗滌塔洗滌吸附處理。然后將洗滌吸附處理后尾氣經(jīng)由雜質(zhì)捕捉器，通過廢氣風(fēng)機(jī)送至焦?fàn)t地下室開閉器，代替部分空氣進(jìn)入焦?fàn)t燃燒室，燃燒后排入焦?fàn)t煙道，通過煙囪進(jìn)入原脫硫脫硝裝置后達(dá)標(biāo)排放至大氣。

VOCs洗滌吸附的主要工藝：

（1）油洗工藝。設(shè)置洗油循環(huán)泵噴淋，吸收尾氣內(nèi)有機(jī)氣體。

（2）酸洗工藝。油洗后的氣體進(jìn)行酸洗，吸收堿性氣體，酸液排入生產(chǎn)系統(tǒng)。

（3）堿洗工藝。堿洗吸收酸性氣體，洗滌液定期排入生產(chǎn)系統(tǒng)。

（4）水洗工藝。進(jìn)一步的水洗滌，去除雜質(zhì)，尾氣由煙囪排放口送至焦?fàn)t進(jìn)行處理。

VOCs洗滌尾氣低氮燃燒主要工藝：

（1）由于VOCs洗滌尾氣中含有少量的焦油、萘及水汽，在進(jìn)入高溫風(fēng)機(jī)前，增設(shè)氣體雜質(zhì)捕捉器。氣體進(jìn)入捕捉器后，流通管徑變大，氣體流速降低，通過比重差，將水汽、焦油、萘與氣體分離；同時通道內(nèi)設(shè)置換熱器，用制冷水對氣體降溫，以便萘結(jié)晶析出；VOCs廢氣到達(dá)捕捉器底部后，由外部通道自下而上流出，并與折流板相碰撞，其中焦油、萘附著在折流板上，從而與氣體分離。

（2）去除雜質(zhì)后的含VOCs廢氣通過輸送管道與焦?fàn)t回配煙氣混合，然后分別進(jìn)入1、2號焦?fàn)t煙氣循環(huán)高溫風(fēng)機(jī)。高溫風(fēng)機(jī)后煙氣循環(huán)主管道分兩路支管道，一路支管接焦側(cè)開閉器，一路支管接機(jī)側(cè)開閉器，支管加裝軟連接、閥門，與每個開閉器連接，實現(xiàn)與開閉器進(jìn)空氣的同步連鎖。廢氣燃燒后生產(chǎn)微量的SO2和NOx，隨焦?fàn)t煙氣一并進(jìn)入焦?fàn)t煙氣脫硫、脫硝裝置進(jìn)行處理。廢氣循環(huán)結(jié)構(gòu)示意如圖3所示。

圖3

（3）在VOCs廢氣主管設(shè)置坡度及管道排水器，將雜質(zhì)捕捉器未能全部除去的水汽，通過自然降溫達(dá)到露點冷凝后排出，避免水汽被帶入焦?fàn)t，排出的水通過管道送回化產(chǎn)處理。

（4）焦?fàn)t地下室設(shè)置引射混合器及氧化鋯測氧儀。引射混合器的作用是充分利用VOCs氣體風(fēng)機(jī)的正壓將負(fù)壓的煙氣引射至焦?fàn)t熱風(fēng)機(jī)，降低熱風(fēng)機(jī)的負(fù)載，還能使回配煙氣與VOCs氣體更好的混合，避免兩股氣體“打架”；氧化鋯測氧儀測量回配煙氣與VOCs氣體混合后的含氧量，利于調(diào)節(jié)兩股氣流的配比。

3 治理成果

（1）通過上述工藝措施的實施，天鐵焦化廠各工序VOCs廢氣得到了有效回收，并通過送入煤氣負(fù)壓系統(tǒng)和經(jīng)洗滌后送入焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)兩條途徑進(jìn)行處理，最終通過高溫燃燒生成二氧化碳和水，達(dá)標(biāo)排放。VOCs焚燒廢氣燃燒后生產(chǎn)微量的SO2和NOx，隨焦?fàn)t煙氣一并進(jìn)入焦?fàn)t煙氣脫硫、脫硝裝置進(jìn)行處理，整個處理工藝沒有次生污染產(chǎn)生。

（2）新增環(huán)保設(shè)施的投入，有效的改善了焦化廠生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境狀況，各工藝點位的VOCs廢氣排放指標(biāo)達(dá)到了大氣污染特別排放限值提出的要求。

4 結(jié)語

按照國家對于VOCs廢氣排放治理的要求，天鐵公司在焦化廠化產(chǎn)系統(tǒng)投資建設(shè)了VOCs回收處理裝置，對化產(chǎn)尾氣實施深度治理。本文對天鐵焦化廠的生產(chǎn)現(xiàn)狀及VOCs逸散情況進(jìn)行了分析，并對VOCs廢氣深度治理的工藝進(jìn)行了探索與分析，通過采用多種工藝相結(jié)合的方式，結(jié)合生產(chǎn)實際，制定并實施了VOCs廢氣回收治理措施，實現(xiàn)了對無組織排放的VOCs廢氣有效收集和深度處理。項目實施后，滿足了VOCs廢氣環(huán)保深度治理要求，大大提升了焦化廠環(huán)保治理水平，為焦化行業(yè)環(huán)保治理提供了有效參照。