焦化廠VOCS廢氣治理

聶 娟

（凌源鋼鐵集團設計研究有限公司）

0 引言

VOCS是揮發性有機化合物的英文縮寫，其成分復雜，屬于大氣污染物，排放至大氣會對大氣造成二次污染，破壞大氣層，損害人體健康，應對其進行治理。焦化廠VOCS尾氣主要來源于化產回收工序煤氣處理過程中，物料轉移時的放散和泄漏，或溫度升高時氣體的揮發。

2012年發布的《煉焦化學工業污染物排放標準》（GB16171—2012）對現有焦化企業鼓冷及庫區各類焦油儲槽、苯儲槽都有了明確的排放限值[1]。

根據尾氣各自的特點，對應的治理方法也多種多樣，只有選擇合適的治理技術才能達到國家或地方排放標準，真正解決大氣的環境污染問題。目前，常用的方法主要有吸附法、吸收法、冷凝法、燃燒法、稀釋法、負壓回收法、生物處理法，以及尾氣洗滌送焦爐地下室配風工藝等。各焦化廠生產工藝不同采用的治理方案也不盡相同，筆者結合焦化廠的實際情況，制定了VOCS尾氣回收方案。

1 方案概述

焦化廠回收車間一般由鼓風冷凝、硫銨（含剩余氨水蒸氨部分）、粗苯、脫硫工段組成，因此需要對廢氣進行源頭控制，集中處理，并對廠區現有設備進行合理改造，減少投資的同時達到國家排放標準。

1.1 半敞開式儲槽尾氣收集處理

回收車間各單元尾氣流量從1 000～5 000 m3/h不等，尾氣中的VOCS含量較高，依據焦化廠的生產特性，可以將鼓冷區、硫銨區半敞開式儲槽收集的尾氣，采取分區治理方式，用噴淋洗滌介質吸收尾氣中的氣體組分，洗滌介質可使用企業自主生產用液體，洗滌后高濃度液體送至回收生產系統繼續使用，不會產生二次污染，無廢液排放。

結合焦化廠實際情況需對回收車間各區域進行改造，具體方案為：（1）在硫銨區域新建一套酸洗+水洗裝置，對滿流槽、結晶槽收集的尾氣進行處理，由于尾氣腐蝕性較強，收集尾氣的主管及閥門材質應選用304不銹鋼；（2）冷鼓區域冷凝槽、電捕焦油器、風機水封槽的尾氣收集至鼓冷尾氣收集管，送到煤氣脫硫脫氰區域的VOCS水洗裝置進行處理，鼓冷區域尾氣管道（閥門）材質采用碳鋼。

各區域經過洗滌吸收的尾氣匯總后由風機送焦爐燃燒，尾氣總風量為15 000 m3/h，為了保障系統運行安全，應考慮一定的富裕風量，風機選型為20 000 m3/h。在不影響焦爐正常生產及有效降低焦爐NOX和含氧量的前提下安全焚燒，尾氣中的VOCS與O2發生完全氧化反應，最終分解成CO2和H2O[2]。焚燒后廢氣中不含有VOCS組分，真正實現化產回收區域VOCS“零”排放。工藝流程如圖1所示。

圖1 回收區域VOCS治理工藝流程

輸送回收處理后的VOCS尾氣主管道沿入爐煤氣支架敷設，進入焦爐二層平臺，從二層平臺中部位置進入地下室，在地下室分兩路管道，每一路主管再分兩路支管道，一路支管接焦側開閉器，一路支管接機側開閉器。兩路調節閥與焦爐廢氣換向連鎖，實現與開閉器的進空氣同步連鎖。具體連接方式如圖2所示。

圖2 VOCS尾氣入爐燃燒工藝流程

機側兩根風管、焦側兩根風管在焦爐地下室邊側立柱內側放置，與高爐煤氣管道不沖突。支管加裝阻火器、閥門，與每個開閉器連接。化產回收區域VOCS僅進入一座焦爐即可滿足VOCS處理要求。

化產回收區域洗滌吸收處理后的VOCS尾氣送至焦爐，焦爐蓄熱室通道中進入的VOCS氣體沖抵部分空氣，進入的空氣量相應減少，基本不需要對進風擋板進行調節，就能夠滿足焦爐的正常生產，這種方式即使在回收區域VOCS系統停運的情況下也不影響焦爐正常進風加熱。

VOCS尾氣進入焦爐燃燒，設置苯、甲烷報警裝置，當出現報警時，直接停機。根據尾氣中的VOCS計算可燃氣體體積，體積最大不超過0.3%，因此送入焦爐燃燒的VOCS氣體本身比較安全。同時控制尾氣含氧大于20%以上，確保尾氣與空氣相當，保障系統運行安全。

1.2 密閉式儲罐尾氣收集處理

鼓冷區、粗苯區、油庫區、裝車平臺區的密閉式儲罐使用氮氣密封，分部位全密閉收集，集中后的廢氣送入處理裝置。粗煤氣的主要雜質成分見表1。

表1 粗煤氣的主要雜質成分 g/m3

從表1可以看出，焦爐煤氣中的萘含量較高，需在粗苯區、油庫區各建一座油洗塔，以脫除尾氣中的萘等雜質，油洗塔補液采用初冷器下段噴灑液，洗滌液排至機械化氨水澄清槽，油洗系統設置一臺換熱器，用來降低尾氣溫度，強化吸收效果，同時起到除塵的效果，處理后的廢氣輸送至負壓煤氣系統。

儲罐、儲槽類密閉容器原來為呼吸閥間歇性排放，可以在保留呼吸閥功能的同時直接利用其旁路進行改造，在原法蘭接口基礎上改裝，長時間使用后，焦化廢氣中的易結晶物很容易沉積在接口部位，造成堵塞。因此，所有引出口均加裝了低壓蒸汽吹掃管。低壓蒸汽就近接入，蒸汽管尺寸根據尾氣接口尺寸確定，通常選用DN25焊接鋼管。所有尾氣接口部位均應裝有壓力表，對腐蝕較為嚴重的罐體采用阻火泥夾或增加壓頭吸力方式進行安全收集。

1.3 污水處理區域尾氣治理

污水處理系統酚氰廢水池進行棚化封閉，采用玻璃鋼和鋼支架對敞開式水池進行密閉，利用管道抽吸保持微負壓，將VOCS揮發性氣體全部收集，根據管道局部負壓監測實現自動調節吸氣量，進而保證廢氣的可靠收集。收集后的尾氣，利用堿洗去除H2S和氨，隨后進入生物處理箱，利用填料上的微生物吸附分解尾氣，實現無害化分解，處理后的尾氣經風機 加壓達標排放，棚化外罩及尾氣管道材質均采用玻璃鋼。

2 結論

結合焦化廠VOCS尾氣產生的位置和成分最終采用源頭控制，集中洗滌，廢氣回收的治理方案。

針對鼓冷、脫硫、硫銨等各區域半敞開式儲槽產生的尾氣進行封閉收集，分區域處理，處理后的尾氣集中后由風機送入焦爐燃燒，尾氣輸送支管由開閉器進入焦爐燃燒系統。粗苯、油庫等區域的封閉式儲罐可以采用氮氣密封，超壓時放散尾氣由呼吸閥旁路接支管送負壓煤氣系統，回收利用。接入點定為初冷器前，可以通過降溫處理進一步去除廢氣中的萘，避免了后續設備萘腐蝕，此外，為保證安全須嚴格控制進入負壓系統的尾氣含氧量。污水處理區域酚氰廢水池進行棚化密封處理，尾氣經生化處理后排入大氣。

經過該工藝處理后，整個化產區域沒有VOCS排放點，基本實現“零”排放。由于焦化廠回收工藝流程、廠區布局各不相同，因此上述治理方案具有一定的局限性，只適用于文中所列焦化廠。