全負壓法在焦化廢氣治理中的應用

江蘇省環科院環境科技有限責任公司 康凱

VOCs廢氣主要是由一系列具有特殊氣味的有機氣體構成，具有一定的揮發性、刺激性、毒性及致畸致癌性。VOCs氣體外部來源主要是工業制造以及化工燃料、涂料的使用；而內部產因主要是家庭環境中含VOCs成分的產品的使用。為了保護生態環境，同時也出于保障社會大眾的身體健康的考慮，人們迫切需要對這類廢氣進行充分收集和集中處理，確保其最終排出物沒有任何污染性以及危害性。

一、污染形成原理

在焦化工業中，環境污染是不可避免的問題，主要原因是在工業生產過程中，會產生大量污染物，排放出的污染物含有大量有毒物質顆粒。同時，在焦爐中，煤炭經過結焦和干餾等工序，會產生大量的污染物；在產生回收階段、放散煤氣凈化、焦爐荒煤氣泄漏時，會產生眾多氣態污染物，如含硫化合物、一氧化碳、氮氧化物、揮發性有機物等。目前，研究人員已經確定有100多種VOCs，其中包括酮類、醛類、芳烴、烯烴、烷烴等物質，且大部分都具有刺激性氣味，以及濃烈的臭味，嚴重危害人體健康。

二、工藝流程

洗滌塔清潔后處理洗滌塔前的煤氣管道、罐內氣體流出量、剩余氨沖洗池、罐內氣體排出量、罐內氣體排出量、氣漏堵塞和有效清除排氣閥廢氣污染。與此同時，洗滌劑被導向蒸餾氨系統，生產硫磺和硫酸產品，以便集中回收危險廢物。

三、全負壓技術在焦化廢氣治理中的應用

（一）控制裝煤廢氣

在控制裝煤廢氣時，需要注意三點。第一，可以采用集氣管負壓、高壓氨水噴射、調節單孔炭化室等方式，實現無煙裝煤，使裝煤車得到最大化利用。在密閉裝煤車中，需要使用特殊的密封結構，將裝煤底座與內外套，設置雙層導套，從而確保有組織地排放裝煤煙氣。第二，在調節單孔炭化室的壓力過程中，需要設置自動調節裝置，將其設置在集氣管與上升管之間，可以合理調節煤氣流量。第三，不管是結焦過程中，還是裝煤過程中，都需要在集氣管的斷面處引入荒煤氣，可對炭化室起到良好的穩定作用，減少無組織排放廢氣的情況。需要特別注意的是，該技術可以輔助使用高壓氨水噴射技術，能獲得較好的廢氣處理效果。

（二）廢氣回收控制系統的調節

回收控制系統有兩個控制裝置，每一個控制兩個控制閥，控制設備1（壓縮空氣調節閥）0-50%運行（反作用力），控制回收裝置中氮的大小；附件2（排氣修整閥）規定了在50%至100%的運行活動中進入完全負氣排氣體積的報廢供應系統的尺寸。如果輸出信號為50%，則設備1完全關閉，設備2也完全關閉，PID控制激活。正偏差表示PID調節器種子增加50%，調節裝置1保持靜止，調節器單元2逐漸激活，恢復器增加（壓力降），直到達到指定的值。當偏差為負時，PID控制減弱50%，調節裝置2完全關閉，調節裝置1逐漸激活，回收裝置（壓力增大）減小，直至接近指定值。

（三）等離子廢氣處理

等離子廢氣處理設備是在電場力的作用中，高能離子器產生a離子，這種離子與氧離子發生反應，可以將氧分子變成正氧離子、負氧離子、臭氧等不同的形式，與廢氣組分發生氧化反應，將廢氣中的污染物質進行轉化，變成無污染、無毒害的物質。該設備價格低，能耗不大，運行管理簡單，對除臭有一定效果，曾一度十分流行。但該設備在有機廢氣濃度較高時，存在爆炸風險，在選用前，必須做好廢氣爆炸限計算。

（四）廢氣燃燒處理治理技術

廢氣燃燒處理治理技術指將廢氣進行燃燒處理后再通過有組織排放，廢氣燃燒處理治理技術能夠將廢氣進行良好處理。在運用廢氣燃燒處理治理技術的過程中，其主要方式分為兩種：蓄熱燃燒處理技術和催化燃燒處理技術。蓄熱式燃燒處理技術由換向閥、燃燒裝置、排煙機以及蓄熱室等部分組成。在運用蓄熱式燃燒處理技術的過程中，其主要工作原理如下：首先將燃燒裝置設定成為工作狀態，在此基礎上燃燒介質也就是廢氣會通過換向閥進入到蓄熱室中，蓄熱室當中會產生高溫蓄熱體，而這些高溫蓄熱體能夠控制燃燒介質溫度，使得燃燒介質溫度低于爐溫，然后燃燒介質就會通過火道而進入爐內，這種情況下就能夠實現彌散混合燃燒。

（五）生物處理技術

該技術主要原理為借助微生物技術將VOCs廢氣中的有毒以及有害氣體等進行生物化處理，使其轉變為水、二氧化碳等無害物質以及其它細胞物質形式。該技術實現主要分為兩個流程，依次為生物吸收法以及過濾法。首先對微生物以及營養物質等進行合理配比得到目的懸浮液，隨后將VOCs廢氣通入，確保微生物與廢氣之間的可靠充分接觸，直至達到能夠被微生物降解的效果；再對殘留處理液進行過濾，實現完整的VOCs廢氣生物化處理。在整個生物處理技術流程中，洗滌器是其核心所在。作為重要的反應容器，洗滌器主要包含吸收室以及再生池兩個處理環境，同時其內部還形成了活性泥系統。當VOCs廢氣由下而上流入吸收室時，相關生物懸浮液則自上而下噴灑下來，由此實現了VOCs廢氣與微生物之間的有效接觸。之后，充分吸收了VOCs廢氣的微生物懸浮液則會被排至再生池，在空氣環境下實現再生，由此產生的新鮮物料則會進一步返回至吸收室頂端，實現了洗滌器內的微生物處理閉環；而得到初步凈化后的VOCs廢氣則會從洗滌器的頂端排出。除此之外，用于過濾的生物濾池同樣也是生物處理技術流程中的重要組成部分。其主要工藝操作利用增濕器的工作原理，將VOCs廢氣等提升至一定的濕度之后，通入生物濾池中。一般情況下，濾池內會預置大量的生物活性填料層，一般為0.5-1米左右。初次處理后的VOCs廢氣等自下而上進入生物活性填料層內，利用微生物的分解作用，對其進行二次充分處理，達到過濾效果。

（六）光氧催化

被公認為目前治理空氣污染最理想材料的納米二氧化鈦，具有防污除臭、凈化空氣、抗菌防霉等功效。納米二氧化鈦借助光能，可以釋放出具有極大活性的空穴電子對，隨后與空氣中的細菌和有機物進行降解反應。二氧化鈦光觸媒僅為反應提供條件與場所，本身并不參與反應，所以可永久循環使用，且天然無毒害作用。所述納米TiO2光觸媒的光源為紫外光，紫外光照射在納米TiO2上，激發在價電的電子躍遷至導帶成為自由電子，使原價帶出現帶正電的空穴，從而促使空穴電子對的形成。空穴電子對具有極高的能量，納米TiO2利用空穴的氧化性與自由電子的還原性，與空氣中的水和氧氣進行氧化反應，成為擁有極強氧化性的羥基（-OH）。羥基可以和有機物發生氧化反應，使有機物中原子團和O2分子發生連鎖反應，最后將有機物分解為CO2與H2O；羥基還能夠打破細菌的細胞膜，從而使其細胞質流失，細胞核被氧化，細胞被滅活，達到消毒殺菌的作用。

（七）活性炭吸附治理技術

活性炭吸附治理技術主要是依靠活性炭作為吸附工具的治理技術形式。在運用活性炭吸附治理技術的過程中，由于活性炭具備較強的吸附能力，并且在活性炭的表面存在著數量較多的微孔，與此同時活性炭表面還存在著非常豐富的化學基因。當活性炭與廢氣之間產生接觸之后，活性炭以及廢氣之間能夠迅速產生化學反應，將廢氣當中存在的物質以及微量元素都吸附在活性炭表面，對廢氣產生非常好的過濾效果。但是在實際運用活性炭吸附治理技術的過程中，對于具備較高含油量以及脂肪的廢氣處理而言，卻不能夠到很好的效果。不僅如此，在此過程中由于活性炭本身存在著吸附性較強的特點，這種情況會導致活性炭產生飽和現象，需要更換活性炭才能夠繼續使之產生作用，這種現象能夠反映出所運用的活性炭數量越多，成本就會越高。因此在實際運用活性炭吸附處理技術的過程中，需要建立在廢氣治理工藝實際情況基礎上，合理選擇運用才能夠達到真正的處理效果。

（八）壓力原理的治理技術

首先，膜分離。這種治理技術是企業治理VOCs廢氣的常用技術。在VOCs廢氣之中，不一樣的成分在壓力作用下，透過膜的程度有一定的差別。膜分離技術可以使用以上特征，分離廢氣里面的一些組分，繼而讓其有效凈化和提純。膜分離的效果對膜材料依賴性較大，經常采用硅膠材料，使用效果良好。該技術優點就是分離率較高，可是使用成本也很高。在以后，探索全新的膜材料，是普及該種技術的重點之所在。其次，冷凝技術。為達到國家標準，通常需要把油氣下降至-110℃，現階段使用的冷凝技術的步驟就是：1.預冷溫度為4℃；2.在-30℃下開展冷凝工藝；3.冷凝至-75℃。該種技術用來治理VOCs廢氣，突出對氣體加以冷卻和加壓，經過這一過程，讓氣體里面的有機物慢慢達到飽和狀態，繼而分離。

四、結束語

全負壓焦化工藝污染氣治理技術是在全負壓焦化工藝基礎上進行的創新開發，工藝擁有多項創新技術，流程簡單，易于操作，運行穩定性高，其技術的先進性和獨創性對焦化行業具有較高的推廣價值。全負壓焦化工藝污染氣治理技術的研發應用，提高了焦化污染氣治理技術的自控管理水平，提升了企業自主知識產權能力，推動了企業的科技進步，有效解決了多年困擾焦化廠廢氣污染的環境難題，對遏制大氣污染，改善環境，提升環保效益具有重大的意義。