凌鋼焦化廠VOCs治理工藝

聶娟

（凌源鋼鐵集團設計研究有限公司，遼寧朝陽 122500）

引言

VOCs 是在常溫常壓下易揮發的有機固體或液體，揮發性有機混合物對人體有刺激作用，其中的烯烴和芳香烴化合物，在大氣中的光合作用下還可以和NOx發生反應形成化學煙霧，造成二次污染。為進一步提升大氣污染防治水平，改善區域環境質量，VOCs治理尤為重要。

焦化廠化產工段焦油、粗苯、廢水等物料的轉運、儲存過程中裝置、槽罐排放逸散的氣體，可視為VOCs 廢氣，會造成環境污染。因此需對這些化產區域的逸散氣體進行回收治理，以滿足國家執行的焦化行業排放標準，同時改善現場職工的工作環境，確保職工的職業健康。

1 焦化VOCs廢氣治理工藝介紹

目前國內外焦化行業VOCs 廢氣治理，通常采用化學洗滌、焚燒、煤氣負壓管道吸收、集中收集處理進入焦爐燃燒系統等工藝。根據其技術特點，現將各類技術方法比較如表1所示。

焦爐燃燒是將尾氣中的VOCs 組分通過燃燒，最終轉變為無害的二氧化碳和水的方法。該方法工藝簡單，操作方便，凈化效率高，無二次污染，還可消煙、除臭，一般用于處理大風量、低濃度有機廢氣。化產VOCs 尾氣中除含有苯等有機廢氣外，還含有H2S、NH3等無機廢氣，所以采用燃燒法治理化產尾氣時，需對尾氣進行處理，去除H2S、NH3等無機廢氣。送入焦爐燃燒后的煙氣進行脫硫脫硝處理去除NOX和SO2。

負壓回收是將收集后的化產VOCs 直接引到鼓風機前煤氣負壓管道內，利用煤氣凈化系統對VOCs 尾氣進行凈化回收。化產區域VOCs 均來源于煤氣凈化過程，將化產VOCs 重新引入煤氣凈化系統既經濟合理、又治理徹底，真正實現了化產VOCs 零排放，是焦化行業化產VOCs 治理的主流工藝之一。該方法需控制VOCs 中的氧含量，防止過量的氧進入煤氣凈化系統，帶來安全隱患，故需采取有效的安全控制措施，且僅可處理設備密封狀況較好的排放點。由于部分生產工藝的尾氣中本身就含有較高的氧，因此該工藝只能作為一種輔助工藝方法使用。

表1 VOCs廢氣治理工藝對比

2 凌鋼焦化VOCs治理工藝

2.1 治理工藝選擇

凌鋼焦化各區域VOCs廢氣類型見表2。根據表2 所列每個區域的逸散氣體的特點，并結合表1中工藝技術方法，最終確定治理方案為：洗滌吸收+焦爐燃燒技術與洗滌吸收+負壓回收技術相結合。

表2 各區域VOCs廢氣類型及來源

2.2 洗滌吸收+焦爐燃燒技術

2.2.1 基本工藝路線

將各區域密封性較差的設備、槽罐逸散氣預處理之后匯總到主管，通過主管進入除霧填料塔，經過除霧的廢氣通過主風機被輸送到焦爐地下室，再通過地下室兩條主管上的支管直接進入焦爐廢氣盤配風通道與空氣混合進入焦爐燃燒室進行燃燒，燃燒后的尾氣通過焦爐煙氣系統進行排放。工藝圖見圖1。

廢水區域距離其他區域較遠，需采用小風機來調節分區域收集管吸力外，其他區域均采用調節閥來調節分區域收集主管的吸力。在主風機主管設置氣體分析儀，可以檢測可燃氣體組分，當主風機管道氣體分析儀報警時（設定每種組分報警線為其爆炸下限的20%），通過聯鎖系統，主風機出口進焦爐主管切斷閥緊急切斷，同時打開緊急放散閥進行放散。之后再通過分區域流量顯示、壓力顯示快速判斷故障區域，檢修處理完畢后及時恢復系統。

圖1 洗滌吸收+焦爐燃燒工藝

在風機進口設置除霧填料塔（填料選擇大塊焦炭，不產生危險廢棄物），將廢氣中少量的水份、油類雜質去除，既能夠保護風機，也有效保證焦爐配風的清潔，在主風機出口管道上設置水封阻火器，進入焦爐廢氣盤時不影響焦爐生產。

2.2.2 鼓冷區域半密封儲罐VOCs氣體治理

根據就近原則，介質相同、槽位就近的設置成一組，每組通過一根主管進行收集，各收集主管收集的逸散氣匯總后，需進行預處理。預處理系統首先采用橫管冷卻器將逸散氣冷卻至30℃左右，去除油類和萘及氨氣等物質（利用了焦化行業初冷器的原理：氣體上進下出，低溫水下進上出，上部冷凝的大量氨水、焦油、萘等混合液能夠將冷卻管沖洗，確保在一定時間內不需要對冷卻器橫管進行清洗，提高換熱效率），再送往硫銨區域洗滌塔洗掉尾氣中含有的少量氨氣。預處理后的逸散氣再通過區域主管進入緩沖罐，除去少量的夾帶液，同時平衡壓力后，送到風機主管區域。各槽頂設置壓力表，通過各收集主管的壓力表和調節閥連鎖確保各槽內的微負壓（-100 Pa左右），預處理后的逸散氣在除掉了焦油類、萘等易堵塞的物質后，之后的相關管道就可以不需要設置夾套保溫管道，只需要設置雙側蒸汽保溫管道進行適當伴熱保溫，一定程度上也節約了成本，減少投資。

2.2.3 硫銨區域VOCs氣體治理

硫銨區域的VOCs 尾氣成分主要是微量酸氣，由于平時需要對槽內的酸焦油進行處理，設備敞口比較多，逸散氣收集困難，因此需要對各槽罐進行密封處理。槽頂設置壓力表，各槽罐、設備放散氣通過收集主管收集匯總，經水洗填料塔洗滌預處理，除去尾氣中含有的酸氣，最終由風機送焦爐燃燒。

2.2.4 廢水處理站VOCs氣體治理

針對廢水站的VOCs 處理，采用先收集，再處理后燃燒的方案。首先根據各個池子的功能、現場操作檢修的特點，設計不同形狀規格的罩子：一是不需要操作的或者操作頻率較低的為一類；二是對于平時需要觀察、操作、設備需要檢修的分為一類，這類罩子必須易于觀察、操作、檢修，特別是檢修設備的進入，做成操作房式的罩子，加裝門窗以及設備檢修窗口，有利于后面的生產工作的正常進行。

收集到的VOCs 通過風機集中送到洗滌塔進行處理，處理后的氣體在送到焦炭除霧塔除霧后在經主管風機送入焦爐廢氣盤燃燒配風。

2.3 洗滌吸收+負壓回收技術

2.3.1 基本工藝路線

粗苯、冷鼓區域密封較好的槽罐及設備逸散出的VOCs 通過收集進入混合氣體緩沖管后，接入初冷器前的煤氣負壓管道。在進初冷器負壓管道之前，設置含氧檢測儀，對混合氣體含氧進行監測，當含氧超過設定值時，與其連鎖的調節切斷閥立即切斷，停止進入負壓管道，各區域槽罐恢復到使用呼吸閥自然呼吸。當故障解決后，再恢復進入負壓管道，確保回收車間的安全生產。

2.3.2 粗苯區域VOCs氣體治理

粗苯區域逸散氣體主要是苯類物質，尾氣收集比較容易，但是安全風險較大，因此，對每臺設備尾氣收集，要求管道設置阻火器進行防火，確保安全。

在粗苯域設置洗油洗滌塔，采用貧油油將VOCs 中的苯類物質通過洗滌除去并回收，將含苯氣體控制在粗苯區域（粗苯區域防火級別高于其他區域），確保安全之后再匯總到負壓緩沖罐。

為了防止空氣進入苯類油槽內，需在槽頂設置充氮系統，VOCs 逸散氣收集時可能會導致槽內壓力低于50 Pa，此時充氮系統由調節閥打開，及時向槽內充入氮氣；當油槽壓力達到300 Pa 時，調節閥及時關閉，防止充入過量的氮氣影響焦爐生產。此系統既確保苯槽內不進空氣，又不影響焦爐生產。

2.3.3 鼓冷區域密封槽罐VOCs氣體治理

鼓風區域密封性較好的設備如焦油槽、氨水槽等。這些槽可以通過一根主管進行收集，主管壓力通過壓力表和調節閥連鎖進行調節。收集后的氣體直接進入區域的負壓緩沖罐，之后在進入初冷器前焦爐煤氣負壓管道。

為防止萘等易結晶物質堵管道，管道全部采用蒸汽夾套管，安裝時特別注意法蘭連接、彎頭等容易結晶堵塞的地方，每條主管設置蒸汽輔助吹掃。

3 結論

根據凌鋼焦化生產的特點及尾氣成分，采用洗滌吸收+負壓回收與洗滌吸收+引焦爐燃燒相結合工藝對化產區域VOCs 廢氣進行治理。該技術不但除去了廢氣中的有機物，同時回收了工藝過程中揮發出的苯系物。經過不同工況裝置運行證明，該工藝分離與凈化技術成熟、投資少、運行費用低、處理效果好、操作簡單、易于控制、靈活、環境污染小、氣源適應范圍寬，整個VOCs 系統處理過程中不產生二次污染沒有固廢、液廢的產生，滿足環保排放要求。