新舊廢氣催化燃燒裝置工藝設備對比改進分析及運行建議

張小靜 中石化股份天津分公司水務部

一、引言

原廢氣催化燃燒裝置2004年底建成投入使用，主要處理老裝置內散發的含烴、硫類惡臭氣體。配備了廢氣分水罐、脫硫及總烴濃度均化罐等附屬設備。2008年原老裝置停止使用，陸續將各新建裝置廢氣引入廢氣催化燃燒裝置，其處理量嚴重不足，急需新建一套裝置增加處理量。新建廢氣催化燃燒裝置項目于2017年5月批復，建成后將滿足現有的廢氣排放處理量，使苯、甲苯、二甲苯、VOCs等指標穩定達標，減輕環境污染，具有明顯的環境效益和社會效益。

二、原廢氣催化燃燒裝置工藝概述

原廢氣催化燃燒裝置廢氣首先由一次引風機從裝置引出，經過輸送管路進入廢氣預熱器、廢氣分水罐、阻火器，再進入脫硫及總烴濃度均化罐。然后廢氣經過二次引風機、過濾器進入加熱-換熱-反應單元。處理后的氣體通過換熱器進行熱能回收，對原料氣進行加熱，處理后的達標廢氣通過排氣筒排放到大氣中。

三、新建廢氣催化燃燒裝置工藝概述

車間各新裝置產生的廢氣在風機的驅動下，經過阻火器，進入汽水分離罐，再進入脫硫罐，脫除廢氣中的H2S 和有機硫等；進入脫硫及總烴濃度均化罐，進一步脫除硫化物同時完成廢氣濃度的均化，脫硫均化后的廢氣進入組合反應器與氧氣發生氧化反應，處理后的氣體通過換熱器將熱量傳給處理前的廢氣，使廢氣加熱；處理后的氣體經充分回收熱量后，經排氣筒排放到大氣中。

四、新建廢氣催化燃燒裝置改進分析

（一）工藝方面改進

1.處理量增大。原廢氣催化燃燒裝置處理量3000Nm3／h，而新建廢氣催化燃燒裝置處理量達到10000Nm3／h，更適合現在的工況。2.提高脫硫性能，增加脫硫罐。由于目前污水處理場產生的廢氣中的總硫濃度已經超過了50mg/m3，因此新建廢氣催化燃燒裝置我們在脫硫均化罐之前增加了一級脫硫罐，避免廢氣中硫化物超過脫硫均化罐設計負荷，延長脫硫均化劑的使用壽命。3.風機增加變頻調節。新建廢氣催化燃燒裝置風機控制柜增加變頻器，裝置處理量可以根據實際運行情況進行調節，滿足不同風量下的運行要求。

（二）排放指標方面改進

處理后廢氣排放指標滿足國家環保要求：

（三）主體設備方面改進

1.設備、管線材質方面改進。新建廢氣催化燃燒裝置所有與廢氣接觸部分材質均為06Cr19Ni10（304），避免了硫化亞鐵的產生，提高裝置運行安全性。

新的加熱-換熱-催化燃燒反應單元采用一體化設計，較原廢氣催化燃燒裝置運行效率更高，設計簡圖如下圖所示：

2.換熱器改進。原換熱器為熱管式，存在高溫爆裂隱患，新換熱器非熱管式，不存在高溫爆裂可能，其換熱效率更高，和廢氣接觸部位（包括換熱器器壁、熱管、列管、翅片等）均為304不銹鋼材質，不會產生硫化亞鐵，而且換熱器結構更合理，便于清理燃燒不充分時產生的積碳。

3.過濾器改進。為進一步保證過濾效果，將袋式過濾器更換成了帶自動除塵的過濾器，使裝置運行更加穩定。

五、新建廢氣催化燃燒裝置投用后運行建議

（一）定期檢查清理換熱器。根據原廢氣催化燃燒裝置運行經驗，廢氣中的水、油、烴類以及均化罐中的活性炭等物質混合后，會在換熱器上形成粘性污垢，這些固體廢物在高溫下均可燃燒，存在安全隱患，因此換熱器需要定期檢查清理，提高裝置安全性。

（二）定期檢查更換脫硫劑、均化劑、催化劑。脫硫罐、脫硫及總烴濃度均化罐、反應器是廢氣催化燃燒裝置中的重要設備，其內部填充劑是否失效直接關系到裝置是否能夠平穩運行，因此新裝置在運行過程中脫硫劑、均化劑、催化劑必須做到定期檢查更換。

（三）加強進出氣監測。新建廢氣催化燃燒裝置廢氣來源復雜，不同工況、不同季節下廢氣成分變化比較大，為了防止催化劑中毒，必須加強進氣非甲烷總烴濃度和總硫濃度的監測，監測數據作為裝置廢氣處理量的調整依據，逐步摸索規律，形成符合實際工況的裝置操作法。

（四）總結冬季運行經驗。根據原廢氣催化燃燒裝置的運行經驗，冬季的時候部分廢氣來源總烴濃度較低，會降低廢氣催化燃燒裝置的處理效果。因此冬季時可根據監測數據適當減少總烴濃度低區域的進氣量，適當的增加前端總烴濃度高區域進氣量，并做好定期排凝工作，保證新建廢氣催化燃燒裝置在冬季時穩定運行。

總結：新建廢氣催化燃燒裝置較原裝置設計處理量更大，處理效果更好，在工藝、設備、安全性等方面都進行了改進，但由于是新建裝置，因此需要我們在運行初期增加進出廢氣數據監測頻次，做好各廢氣來源廢氣量及廢氣濃度的監控調整，只要不斷總結運行經驗，持續做好裝置監控、調整、維護工作，定能取得良好的運行效果。