負(fù)壓回收燃燒處理焦化VOCs

趙韶英

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司，河北邯鄲 056015）

揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）一般是指在常溫常壓下能揮發(fā)的有機(jī)液體或固體，飽和蒸汽壓大于133.32Pa，沸點(diǎn)在50～260℃。煤化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，在煤氣冷凝及化產(chǎn)回收區(qū)域，大量含有苯、甲苯及其他揮發(fā)性有機(jī)化合物的氣體排放到空氣中，會(huì)造成異味明顯，對(duì)周邊環(huán)境造成污染。揮發(fā)性有機(jī)化合物的放散不僅會(huì)造成嚴(yán)重的污染環(huán)境，危害人體健康，還會(huì)造成資源浪費(fèi)，對(duì)各類(lèi)生產(chǎn)裝置造成腐蝕，處置不當(dāng)時(shí)還有燃燒爆炸的安全隱患。對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的治理措施與其他污染治理措施類(lèi)似，也分為源頭控制、過(guò)程治理和末端治理等，末端治理包括吸附法、吸收法、光催化氧化法、燃燒法、等離子等技術(shù)。治理效果要達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16171—2012）中冷凝庫(kù)區(qū)各類(lèi)苯儲(chǔ)槽、焦油儲(chǔ)槽的排放限值要求。針對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物排放不同的工藝特點(diǎn)，選用適用的工藝技術(shù)，才可取得良好的治理效果。

1 煤化工生產(chǎn)中揮發(fā)性有機(jī)物的來(lái)源與組成

VOCs成分較復(fù)雜，目前已經(jīng)監(jiān)測(cè)出有300 多種VOCs，涉及的行業(yè)主要來(lái)自石油石化、有機(jī)化工、包裝印刷、表面涂裝、建筑裝飾、鋼鐵冶金等。煤化工生產(chǎn)的工藝流程主要是煤的高溫干餾和副產(chǎn)品的化產(chǎn)回收，其中在整個(gè)工藝過(guò)程中產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物最多的主要工序是煉焦工序和化產(chǎn)回收工序，尤其是化產(chǎn)回收工序最為嚴(yán)重。因此對(duì)于煤化工生產(chǎn)的揮發(fā)性有機(jī)物治理主要集中在化產(chǎn)回收工序。

2 煤化工生產(chǎn)中揮發(fā)性有機(jī)物的治理措施

煤化工生產(chǎn)中揮發(fā)性有機(jī)物治理也類(lèi)似于其他污染治理措施，遵循“源頭減量、過(guò)程控制、末端治理”的總體方針。“源頭減量”通過(guò)淘汰落后生產(chǎn)工藝，提高工藝裝備水平，減少“跑冒滴漏”；“過(guò)程控制”通過(guò)提高生產(chǎn)管理水平，減少操作維護(hù)不當(dāng)，控制揮發(fā)性有機(jī)物排放；“末端治理”采取適用的治理技術(shù)，將生產(chǎn)過(guò)程中排放的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行回收或處理。

煤化工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物種類(lèi)較多、性質(zhì)各異，排放源點(diǎn)也不相同，目前常用的治理工藝也多種多樣。揮發(fā)性有機(jī)物的治理工藝主要包括有物理吸附、化學(xué)吸收、催化分解、冷凝回收、燃燒法以及通過(guò)壓力平衡系統(tǒng)引入負(fù)壓煤氣管網(wǎng)回收等。這些治理工藝各有優(yōu)缺點(diǎn)，效果也不相同，還有投資和運(yùn)行費(fèi)用的差別。其中部分工藝由于安全等原因，治理措施沒(méi)有很好地發(fā)揮作用，治理效果不明顯。

對(duì)照《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171—2012）表6、表7等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)煤化工煤氣凈化工序和化產(chǎn)回收工序揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行治理后，苯、酚類(lèi)、非甲烷總烴、苯可溶物等要達(dá)到指標(biāo)限值要求，還需達(dá)到《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31571—2015）要求。其中河北省企業(yè)還要對(duì)照《河北省工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB13/2322—2016）達(dá)到相關(guān)排放限值，同時(shí)建立泄漏檢測(cè)與修復(fù)（LDAR）制度，定期進(jìn)行檢測(cè)與修復(fù)。

3 負(fù)壓回收燃燒法治理煤化工揮發(fā)性有機(jī)物排放

采用燃燒法治理?yè)]發(fā)性有機(jī)物廢氣處理效率高，但是如果揮發(fā)性有機(jī)物廢氣中含有硫、氮等元素，則燃燒后會(huì)生成含二氧化硫、氮氧化物的廢氣排放，造成二次污染。而回送焦?fàn)t替代部分空氣作用，進(jìn)行燃燒處理，則燃燒后生成的含二氧化硫、氮氧化物的有害氣體可以充分利用焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)，進(jìn)行協(xié)同處置凈化后排放。

針對(duì)鼓冷、脫硫、粗苯、油庫(kù)等各區(qū)域廢氣特性進(jìn)行分部位全密閉收集，集中后的廢氣送入處理裝置，設(shè)三臺(tái)洗滌塔，分別為油洗塔、酸洗塔、堿洗塔各一臺(tái)。油洗塔采用初冷下段噴灑液洗滌，脫除廢氣中的萘類(lèi)等有機(jī)物，洗滌液排至機(jī)械化澄清槽；堿洗塔采用循環(huán)氨水為堿洗液，補(bǔ)水采用蒸氨廢水并加堿，脫除廢氣中的硫化氫，堿洗液打入機(jī)械化澄清槽；酸洗塔脫除廢氣中的氨氣，酸洗液補(bǔ)水并加酸，定期排至硫銨滿流槽。處理裝置采用全自動(dòng)化控制，選用不銹鋼材質(zhì)設(shè)備及防爆電氣系統(tǒng)，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定、變頻節(jié)能運(yùn)行成本低、使用壽命長(zhǎng)。

油洗系統(tǒng)采用空噴塔，設(shè)置一臺(tái)換熱器，降低尾氣溫度，強(qiáng)化除萘效果，不得將萘帶入酸系統(tǒng)，否則會(huì)影響硫銨質(zhì)量及煤氣輸送。酸洗和堿洗在洗滌塔處設(shè)置酸槽、堿槽向系統(tǒng)補(bǔ)液，初冷混合液通過(guò)混合液噴灑泵送至噴灑液槽。罐區(qū)廢氣及裝置廢氣收集至原洗滌系統(tǒng)，經(jīng)原系統(tǒng)預(yù)洗后并入燃燒系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)集中洗滌處理后的尾氣進(jìn)入總風(fēng)管后送至焦?fàn)t進(jìn)行燃燒，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物的無(wú)害化處置。處理工藝流程見(jiàn)圖1所示。

圖1 VOCs廢氣處理工藝流程圖

從焦?fàn)t回爐煤氣管道上部管廊架，架設(shè)含揮發(fā)性有機(jī)物廢氣主管道，從焦?fàn)t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，一路支管連接焦側(cè)開(kāi)閉器，一路支管連接機(jī)側(cè)開(kāi)閉器，支管加裝阻火器、閥門(mén)，與每個(gè)開(kāi)閉器連接。兩路調(diào)節(jié)閥與焦?fàn)t廢氣換向連鎖，實(shí)現(xiàn)與開(kāi)閉器進(jìn)空氣的同步連鎖。僅進(jìn)入一座焦?fàn)t即可滿足含揮發(fā)性有機(jī)物廢氣處理要求。具體連接方式見(jiàn)圖2所示。

圖2 VOCs廢氣連接焦?fàn)t流程圖

含揮發(fā)性有機(jī)物廢氣送至焦?fàn)t蓄熱室通道的氣量基本保持穩(wěn)定，可沖抵一部分燃燒所需的空氣，使進(jìn)入的空氣量相應(yīng)減少，焦?fàn)t進(jìn)風(fēng)擋板基本不需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，即可滿足焦?fàn)t正常生產(chǎn)。此種方式即使在VOCs廢氣回收系統(tǒng)停運(yùn)情況下，也不會(huì)影響焦?fàn)t正常進(jìn)風(fēng)加熱。

揮發(fā)性有機(jī)物廢氣送至焦?fàn)t燃燒，在安全方面設(shè)置苯、甲烷報(bào)警裝置，出現(xiàn)報(bào)警時(shí)回收系統(tǒng)風(fēng)機(jī)可直接停機(jī)。根據(jù)廢氣中揮發(fā)性有機(jī)物含量計(jì)算可燃?xì)怏w體積，體積最大不超過(guò)0.3%，因此送入焦?fàn)t燃燒的揮發(fā)性有機(jī)物廢氣本身比較安全。同時(shí)控制廢氣含氧量大于20%以上，確保廢氣與空氣含氧量相當(dāng)，保障系統(tǒng)運(yùn)行安全。

通過(guò)焦?fàn)t燃燒后，含揮發(fā)性有機(jī)物廢氣中的有害成分基本做到了完全分解，燃燒所生成的二氧化硫、氮氧化物等有害氣體，隨焦?fàn)t煙氣進(jìn)入脫硫脫硝系統(tǒng)協(xié)同處置，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物廢氣的完全無(wú)害化處置。

4 結(jié)語(yǔ)

煤化工企業(yè)超低排放是推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、助力打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的重要舉措；面對(duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，傳統(tǒng)煤化工等重污染工序應(yīng)立足自身工藝特點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，采用負(fù)壓回收送焦?fàn)t燃燒治理焦化VOCs的工藝技術(shù)可以在煤化工行業(yè)進(jìn)行推廣，以減少生產(chǎn)過(guò)程中有毒有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染，發(fā)揮協(xié)同處置的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)綠色發(fā)展。