焦化鼓冷區域廢氣綜合治理技術升級改造

胡曉燕

（臨渙焦化股份有限公司，安徽淮北235141）

臨渙焦化股份有限公司一期工程建有四座55 孔6 m 頂裝焦爐，年產焦炭220 萬t、甲醇20 萬t，配套一套化產回收工藝，煤氣發生量為105 000 m3/h。因焦化一期工程已運行10 年之久，化產鼓冷工段焦油氨水分離原采用機械化氨水澄清槽工藝。由于循環氨水和焦油回流混合液溫度74℃～76℃，高溫混合液產生氨、硫化氫、苯、非甲烷總烴等揮發性氣體，通過呼吸管無組織排放。為有效治理上述廢氣，公司初步在機械化氨水澄清槽東側增加一套文丘里式尾氣洗凈裝置，對收集的尾氣進行連續噴淋洗滌吸收，洗滌液選用終冷塔下段冷凝液或生化站出水進行連續補充，洗滌后的尾氣經25 m 排氣筒排放，該裝置實施后無組織排放量減少了80% 左右。

隨著《中共中央國務院關于全面加強生態環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見》《國務院關于印發打贏藍天保衛戰三年行動計劃的通知》《揮發性有機物排放控制標準》等環保文件、標準的相繼出臺，“打好污染防治攻堅戰”已經是每個企業所面臨的環保挑戰，企業想在日益嚴峻的環保形勢下生存就必須加大環保投入，采用新型環保工藝技術，對不能滿足環保新要求的現有生產裝置、環保設施進行技術升級改造。

因此，公司通過對同行業先進企業進行調研，對多種VOCs 治理技術案例進行考察，結合公司實際情況，對整個化產鼓冷區域進行了環保綜合治理技術升級改造，主要包括一套焦油渣無害化處置裝置，一套廢氣綜合治理裝置。

1 鼓冷區域廢氣治理現狀

化產鼓冷區域廢氣主要來源于機械化氨水澄清槽、焦油分離器、循環氨水槽、冷凝液槽等生產過程中產生的廢氣（主要含氨、硫化氫、苯、萘、非甲烷總烴等揮發性有機物），該廢氣具有成分復雜、量大、發生點多等特點。

1.1 焦油渣處置現狀

焦化廠的焦油渣屬于危險廢物，危廢代碼為HW11（252-002-11），主要由機械化氨水分離槽排出。煉焦生產過程中，生產的高溫焦爐煤氣在集氣管或初冷器冷卻的條件下，高沸點的有機化合物被冷凝形成煤焦油，與此同時，煤氣中夾帶的煤粉、半焦等也混雜在煤焦油中，形成大小不等的團塊，這些團塊稱為焦油渣。公司設有4 個機械化氨水澄清槽，1 個焦油中間槽，每年產生焦油渣約700 t。焦油渣無害化處理前，焦化廠主要通過焦油盒收集，然后用鏟車運往煤場，通過焦油渣添加裝置添加到煉焦煤中，現場環境差，產生的氨氣、硫化氫、苯、非甲烷總烴等氣體造成大氣污染，異味明顯，設備維護保養工作量大，而且運輸過程中存在泡、冒、滴、漏等環境風險，且因焦油渣的粘稠性，添加過程中易出現堵塞現象，影響焦炭質量。

1.2 尾氣治理現狀

在機械化氨水澄清槽東側建設一套文丘理式尾氣洗凈裝置，對收集的尾氣進行連續噴淋洗滌吸收，洗滌液選用終冷塔下段冷凝液或生化站出水進行連續補充，此補充液中游離氨含量較低，溫度適中，對氣態氨有很好的吸收效果，洗滌效果可達85% 。尾氣通過洗滌吸收后通過25 m 排氣筒高空排放；吸收有毒、有害物質的洗滌液自流入機械化氨水澄清槽，最終進行蒸氨處理。該裝置實施后無組織排放量減少80% ，收集的氨和硫化氫再經洗滌塔吸收洗滌后（洗滌效率為85% ）回收再利用。當前，包括煉焦行業在內的大部分化工企業，常用的VOCs 治理措施主要分為排放源頭控制和排放末端治理兩大類。下面結合公司鼓冷區域廢氣治理技術升級改造情況做簡要介紹。

2 焦油渣無害化處理——源頭控制

在機械化氨水澄清槽、焦油中間槽下料口增加焦油渣無害化處理裝置，將下料口與無害化裝置進行密閉連接，后續整個處置過程也在密閉狀態下進行，實現了廢氣產生點的源頭控制，裝置最終產生的廢氣進入后續廢氣綜合治理系統處理。

焦油渣無害化處理裝置包括焦油渣液化裝置、焦油渣研磨機（破碎泵）、焦油渣泵、油渣分離裝置、焦油渣收集裝置。該裝置采用分離式處理焦油渣，經一次破碎、加熱攪拌、二次破碎、離心機，將焦油渣中的煤粉和焦油分開，最終獲得焦油、渣粉，焦油作為產品銷售，煤粉添加到煉焦煤中使用，煤粉產生量減少至130 t/a，且運輸、添加方便。

處理裝置主要流程：

（1）焦油渣預處理：焦油渣液化裝置壁厚10 mm，采用夾套方式，保證焦油渣溫度在（65±3）℃，且帶有攪拌裝置，以防焦油渣凝固。機械化氨水澄清槽及焦油中間槽底部焦油渣24 h 連續不斷地被鏈板機刮至焦油渣液化器的上部，對焦油渣進行加熱、一次破碎。

（2）分離操作：待焦油渣液化器內液位達到2/3 時，開始進行分離操作，以防焦油渣溢出，污染環境。首先開啟焦油渣液化器攪拌系統，對液化罐內焦油渣進行攪拌，確保焦油渣混合均勻。然后開啟離心分離機，打開二次破碎系統（研磨機）、輸送泵，打開氨水管道沖洗閥門，對輸送管道和設備進行預熱及沖洗，以防出料時外界低溫導致物料凝固。根據分離出的渣粉情況及時調節處理量，確保分離出的渣粉含油量指標在設計范圍內。

完成一個焦油渣液化器內焦油渣處理后，再進行第二個焦油渣液化器焦油渣處理，直至一套系統的焦油渣處理完成。分離出的渣粉含水量≤15% ，焦油渣呈粉末狀，能更方便地添加到煉焦煤中。焦油渣液化裝置上部與機械化澄清槽排渣口連接處、離心機裝置運行時產生的廢氣全部并入廢氣綜合治理裝置，廢氣治理達標后經25 m 排氣筒排放。該裝置不僅從根本上解決了焦油渣難處理的問題，且氨水澄清槽裝置產生的氨、硫化氫、VOCs 也能集中收集進入后續廢氣治理系統。

3 廢氣綜合治理——末端治理

鼓冷工段有焦油渣無害化處置裝置、焦油分離器、冷凝液槽、初冷器水封槽、循環氨水槽等生產過程產生的廢氣，共計20 余處，廢氣總量約10 000 m3/h，主要污染物為硫化氫、氨、苯、萘、非甲烷總烴等，廢氣成分復雜，廢氣量大。結合現場實際情況，在原有文丘里尾氣治理的基礎上進行技術升級改造，主要包括收集管道改造、增加預處理裝置和等離子體處理裝置以及配套的附屬設施及控制系統等。

3.1 工藝簡介

鼓冷工段廢氣主要含硫化氫、氨、苯、萘、非甲烷總烴等物質，總廢氣量約10 000 m3/h，針對該類廢氣成分復雜、廢氣量大等特點，廢氣治理采用先經過廢氣預處理（堿洗塔+洗油塔+酸洗塔），再經過低溫等離子體廢氣治理裝置，最后經25 m 排氣筒達標排放，廢氣治理裝置設計風量15 000 m3/h。

鼓冷工段23 個放散點廢氣經收集匯總后，進入廢氣處理設施。首先廢氣進入預處理工藝（包括堿洗塔、油洗塔、水洗塔）去除H2S、NH3及洗油。經初步凈化后廢氣仍含有VOCs 及殘留的H2S、NH3，進入低溫等離子體協同催化吸附廢氣治理成套裝置，等離子體采用注入式形式，廢氣中的污染物在OH·、[O]等強氧化活性自由基作用下實現高效去除，最終剩余少量的VOCs 及未完全反應的H2S、NH3通過后處理裝置去除，最后經25 m 排氣筒達標排放。

預處理工藝流程見圖1。

圖1 預處理工藝流程

圖2 鼓冷廢氣治理工藝流程

堿洗塔：就近利用氨水進入堿洗塔進行吸收處理，由氨水循環泵實現循環，霧化后在填料層與廢氣中硫化氫等物質進行接觸吸收去除。吸收后廢液就近排入機械化氨水澄清槽。

洗油塔：洗油來自原廠區內的洗油罐（通過罐車泵入塔內），利用洗油泵進入吸收塔底部，由洗油循環泵實現循環，霧化后在填料層與廢氣接觸吸收。吸收飽和的洗油就近排入機械化氨水澄清槽。

酸洗塔：利用現有水洗塔，經環保監測，氨氣去除效果能滿足要求。

裝置整體工藝流程見圖2。

3.2 VOCs 在線監測系統

該裝置設有VOCs 監測治理一體化控制器，對治理前后的VOCs 總量和主要組分（非甲烷總烴、溫度、動壓、流速、濕度等）進行監控，并與廢氣治理系統集成，實現監測治理一體化，在線評估治理效果，及時對治理過程進行反饋，實現了精準治理，且在確保達標排放的前提下，有效降低能耗，節約運行成本。

4 處理效果

項目建成調試結束后，經有資質的環保公司連續兩天的環保監測，氨、硫化氫、氰化氫、非甲烷總烴、苯并芘等各項指標均能滿足《煉焦化學工業污染物排放標準》（GB 16171-2012）規定的相關限值要求。

5 結束語

（1）公司經多種治理方案篩選，最終選擇一種適合本公司實際、環保、高效的化產鼓冷區域環境治理方案，使焦油渣得以無害化處理，廢氣綜合治理技術改造工程共投資約400 萬元。項目結束后，經第三方有資質的環保監測公司監測，氨、硫化氫、非甲烷總烴等各項指標均能滿足《煉焦化學工業污染物排放標準》（GB 16171-2012）規定的限值要求。

（2）焦油渣無害化處理裝置與廢氣綜合治理裝置從源頭控制機械化氨水澄清槽、焦油中間槽等位置的廢氣產生點，到焦油渣無害化處置裝置、焦油分離器、冷凝液槽、初冷器水封槽、循環氨水槽等廢氣產生點的廢氣收集、末端處理，將鼓冷區域危廢無害化處理、廢氣治理組成一個整體，裝置自動化程度高，人員操作方便，現場操作環境明顯改善，不僅解決了焦油渣難處置的問題，而且實現了整個鼓冷區域的廢氣綜合治理。