焦化VOCs治理淺析

顧興林，華 祥，馮江華，李東華

(1.安陽鋼鐵集團公司 焦化廠，河南 安陽 455004；2.安陽鋼鐵集團公司 動力廠，河南 安陽 455004)

VOCs(volatile organic compounds)是指揮發性有機物，即常溫下飽和蒸汽壓大于 133.32 Pa、常壓下沸點在 50～260℃之間的有機化合物，或在常溫常壓下任何能揮發的有機固體或液體[1]。安鋼焦化廠年產焦炭260萬t，正在運行的有58-Ⅱ型焦爐2座、JN60-6型焦爐2座，JN70-7型焦爐2座，以及相對應的化產回收系統。焦化廠化產回收生產過程中產生了大量VOCs，VOCs中含有揮發氨類、苯類、萘、酚類、瀝青煙氣硫化物等有害物質，危害人體健康，并造成環境污染。

1 VOCs處理常用方式

目前的VOCs治理包括破壞性，非破壞性方法，及這兩種方法的組合。破壞性的方法包括燃燒、生物氧化、熱氧化、光催化氧化，低溫等離子體及其集成的技術，主要是由化學或生化反應，用光，熱，微生物和催化劑將VOCs 轉化成CO2和H2O 等無毒無機小分子化合物。

非破壞性法，即回收法，主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分離技術，通過物理方法，控制溫度，壓力或用選擇性滲透膜和選擇性吸附劑等來富集和分離揮發性有機化合物。主要技術見表1。

表1 常用VOCs治理技術對比表

表1(續)

2 工藝方案的選擇

面對越來越嚴格的環保要求，本著節能減排，安全零排放的原則，要求對焦化化產區的VOCs 進行全面的收集。 通過以上方案對比，這些廢氣治理方法在應用中各有利弊，針對化產車間各廢氣排放點氣體組分、特性以及工藝特點，選擇制定了廢氣治理工藝路線。

2.1 密封性好的儲槽VOCs收集工藝

粗苯工段、鼓冷工段(機械刮渣槽及排渣口除外)屬于密封性好的儲槽。鼓冷工段、粗苯工段在生產過程中揮發性氣體成分復雜，鼓冷工段有焦油氣、氨氣、氰化氫、硫化氫、非甲烷總烴、苯并(a)芘以及萘等揮發性復雜成分，粗苯工段主要揮發苯氣和非甲烷總烴。因此治理起來難度就比較大。采用傳統的吸收吸附處理工藝很容易因為操作不當等原因造成排放超標。采用“氮氣密封收集-負壓調節—廢氣合并后油洗—引風機—回煤氣負壓管道”工藝路線可有效解決上述問題,具體工藝流程圖如圖1。

圖1 密封性好的儲槽VOCs收集工藝流程簡圖

廢氣引入煤氣負壓系統最大的問題是安全性，需嚴格限制廢氣中的氧含量， 確保廢氣中的氧含量不高于 2%。在廢氣總管上增加在線氧分析儀和緊急切斷閥，并采用 DCS自動控制連鎖，當廢氣中氧含量高于2%時，立即關閉緊急切斷閥，同時采用源頭分組氮封單元(對于每個容積達到或超過100 m3的槽罐或幾個水封以及槽罐加起來容積達到100 m3時，使用1個廢氣調節閥+1個氮氣調節閥+1個壓力在線監測點+呼吸閥+阻火器的組合控制方式)和負壓控制兩項措施從源頭上控制氧氣的進入。

2.2 密封性不好的儲槽VOCs收集工藝

圖2 密封性不好的儲槽VOCs收集工藝流程

密封性不好的儲槽主要包括硫銨、脫硫、鼓冷工段機械刮渣槽及排渣口等。

采用“分工段水洗-多路廢氣匯合后進焦爐燃燒”工藝路線,工藝流程見圖2。

密封性不好的收集點采用水簡單洗滌經風機匯總后送到焦爐廢氣盤，作為空氣的配風送至焦爐進行燃燒。在廢氣總管上增加可燃氣體檢測儀，實時檢測廢氣中可燃氣體含量，當可燃氣體超標時，及時切斷廢氣進口，廢氣通過煙囪臨時排放。由兩臺小風機將 VOCs 送入焦爐的機焦兩側，總流量計后安裝一個自動配風閥，2 臺風機及自動配風閥均由 DCS系統自動控制，保證機焦兩側流量均衡，同時保證機焦兩側流量之和略大于總流量，當廢氣量不穩定時，系統供焦爐減少的廢氣量由空氣補足，維持焦爐進氣量穩定，不影響焦爐加熱系統。

3 結論

(1)密封性好的儲槽VOCs收集工藝既能去除鼓冷工段和粗苯工段在生產過程中產生的揮發性氣體帶來的異味，又能將這些揮發性氣體收集回收，達到既治標又治本，廢物回收利用，增加經濟收益。

(2)將現有焦油罐、氨水罐、苯罐、洗油罐、機械刮渣槽等進行密封，達到既能有效控制物料揮發造成的損失，又能提高安全系數；對敞開的排渣口、地下液槽、滿流槽等污染源點進行密閉改造。將上述揮發氣體預處理后集中送焦爐燃燒系統。這些改造不但降低了物料的損失、減低了排放，也提高了運行安全。

(3)國家將工業企業VOCs氣體排放采取更嚴格的管控措施，在VOCs氣體排放口安裝在線監測將是必然之舉。VOCs氣體收集去焦爐廢氣盤工藝無排放口，不用考慮在線監測合格問題，而且杜絕了廢氣無組織排放，運行成本低，工藝簡單無二次污染。