焦化廠VOCs環保深度治理的探索與實踐

段衛平

（天津鐵廠有限公司，河北056404）

0 引言

冶金企業焦化廠是專門從事冶金焦炭生產以及焦化產品、加工、回收的生產廠，其生產過程中污染物排放治理也是冶金企業環保工作的重中之重。焦化廠區是VOCs集中產生和排放區域，其廢氣逸散方式是多種多樣的，生產操作過程涉及清掃、輸送、調節、負荷變化等，都為VOCs逸散創造了條件，也是區域異味的主要來源。

國家環境管理部門為進一步改善環境狀況，針對VOCs治理也在陸續出臺相應的標準和規范，要求各行業增加環保投入，增加環保設施，控制VOCs的排放。其中《揮發性有機物無組織排放控制標準》《煉焦化學工業污染物排放標準》也對大氣污染特別排放限值提出了嚴格的要求，VOCs治理勢在必行。本文介紹了天津鐵廠有限公司（后簡稱天鐵）焦化廠的生產現狀，VOCs逸散情況和主要成分，提出了控制VOCs逸散的治理措施，并對治理成效就行了總結和評價

1 焦化生產系統概述

天鐵焦化廠擁有120萬噸/年焦化生產裝置。主要包括：2×60孔6米焦爐一套，以及配套化產回收的冷鼓、脫硫、硫銨、粗苯、油庫等設施。化產區域VOCs處理規模約5～6萬m3/h。

化產系統是VOCs逸散的主要區域，其主要污染物是各槽罐及塔器逸散出的硫化氫、氨、和CmHn、生化惡臭等，其逸散主要集中在機械化澄清槽、循環氨水槽、焦油槽、粗苯槽、熔硫釜放料、粗苯再生塔等部位。所有槽內由于溫度高于常溫，氨氣及萘揮發都比較大，且具有刺激性氣味，是造成區域內空氣污染的主要污染源。這也是焦化行業控制VOCs排放的關鍵點。

為此，天鐵公司決定在化產系統投資建設VOCs回收處理裝置，對化產尾氣實施深度治理。通過調研和對比分析，確定采用洗滌吸附、回爐燃燒、氮封負壓等回收治理方式，VOCs收集治理后能夠滿足《煉焦化學工業污染物排放標準》（GB16171-2012）表6規定的大氣污染物特別排放限值（見圖1）。

圖1 大氣污染物特別排放限值（單位mg/m3）

2 VOCs回收治理措施

2.1 各放散點VOCs回收處理方式

表1為各工序放散治理點及處理方式。由表1可以看出：對冷鼓、粗苯工段密封槽罐進行氮封處理，送入煤氣負壓系統；對冷鼓及粗苯敞口儲罐、脫硫、硫銨、油庫的放散氣體進行收集，各區域氣體匯總收集后經過洗滌塔洗滌吸收處理后，經風機送入焦爐開閉器，與焦爐回配煙氣匯合后，代替部分空氣配風，進焦爐進行燃燒處理。

表1 各工序放散治理點及處理方式

2.2 VOCs回收治理工藝

2.2.1 VOCs煤氣系統負壓回收工藝

鼓冷、粗苯工段密閉槽罐逸散VOCs進煤氣負壓系統（見圖2），同時設置氮封及壓力平衡調節系統。煤氣系統負壓回收VOCs的主要工藝：

圖2

（1）對苯罐、洗油罐、洗苯塔、26立、51立等進一步密閉；

（2）氮封及廢氣管道鋪設；

（3）氮封系統根據壓力設置進行自動調節，滿足負壓運行條件；

（4）廢氣閥與氮氣閥經過自動化控制，滿足壓力平衡的運行控制。

2.2.2 VOCs洗滌吸附及低氮燃燒工藝

對冷鼓及粗苯敞口儲罐、脫硫、硫銨、油庫的放散VOCs氣體進行收集，各區域氣體匯總收集后經過洗滌塔洗滌吸附處理。然后將洗滌吸附處理后尾氣經由雜質捕捉器，通過廢氣風機送至焦爐地下室開閉器，代替部分空氣進入焦爐燃燒室，燃燒后排入焦爐煙道，通過煙囪進入原脫硫脫硝裝置后達標排放至大氣。

VOCs洗滌吸附的主要工藝：

（1）油洗工藝。設置洗油循環泵噴淋，吸收尾氣內有機氣體。

（2）酸洗工藝。油洗后的氣體進行酸洗，吸收堿性氣體，酸液排入生產系統。

（3）堿洗工藝。堿洗吸收酸性氣體，洗滌液定期排入生產系統。

（4）水洗工藝。進一步的水洗滌，去除雜質，尾氣由煙囪排放口送至焦爐進行處理。

VOCs洗滌尾氣低氮燃燒主要工藝：

（1）由于VOCs洗滌尾氣中含有少量的焦油、萘及水汽，在進入高溫風機前，增設氣體雜質捕捉器。氣體進入捕捉器后，流通管徑變大，氣體流速降低，通過比重差，將水汽、焦油、萘與氣體分離；同時通道內設置換熱器，用制冷水對氣體降溫，以便萘結晶析出；VOCs廢氣到達捕捉器底部后，由外部通道自下而上流出，并與折流板相碰撞，其中焦油、萘附著在折流板上，從而與氣體分離。

（2）去除雜質后的含VOCs廢氣通過輸送管道與焦爐回配煙氣混合，然后分別進入1、2號焦爐煙氣循環高溫風機。高溫風機后煙氣循環主管道分兩路支管道，一路支管接焦側開閉器，一路支管接機側開閉器，支管加裝軟連接、閥門，與每個開閉器連接，實現與開閉器進空氣的同步連鎖。廢氣燃燒后生產微量的SO2和NOx，隨焦爐煙氣一并進入焦爐煙氣脫硫、脫硝裝置進行處理。廢氣循環結構示意如圖3所示。

圖3

（3）在VOCs廢氣主管設置坡度及管道排水器，將雜質捕捉器未能全部除去的水汽，通過自然降溫達到露點冷凝后排出，避免水汽被帶入焦爐，排出的水通過管道送回化產處理。

（4）焦爐地下室設置引射混合器及氧化鋯測氧儀。引射混合器的作用是充分利用VOCs氣體風機的正壓將負壓的煙氣引射至焦爐熱風機，降低熱風機的負載，還能使回配煙氣與VOCs氣體更好的混合，避免兩股氣體“打架”；氧化鋯測氧儀測量回配煙氣與VOCs氣體混合后的含氧量，利于調節兩股氣流的配比。

3 治理成果

（1）通過上述工藝措施的實施，天鐵焦化廠各工序VOCs廢氣得到了有效回收，并通過送入煤氣負壓系統和經洗滌后送入焦爐燃燒系統兩條途徑進行處理，最終通過高溫燃燒生成二氧化碳和水，達標排放。VOCs焚燒廢氣燃燒后生產微量的SO2和NOx，隨焦爐煙氣一并進入焦爐煙氣脫硫、脫硝裝置進行處理，整個處理工藝沒有次生污染產生。

（2）新增環保設施的投入，有效的改善了焦化廠生產作業環境狀況，各工藝點位的VOCs廢氣排放指標達到了大氣污染特別排放限值提出的要求。

4 結語

按照國家對于VOCs廢氣排放治理的要求，天鐵公司在焦化廠化產系統投資建設了VOCs回收處理裝置，對化產尾氣實施深度治理。本文對天鐵焦化廠的生產現狀及VOCs逸散情況進行了分析，并對VOCs廢氣深度治理的工藝進行了探索與分析，通過采用多種工藝相結合的方式，結合生產實際，制定并實施了VOCs廢氣回收治理措施，實現了對無組織排放的VOCs廢氣有效收集和深度處理。項目實施后，滿足了VOCs廢氣環保深度治理要求，大大提升了焦化廠環保治理水平，為焦化行業環保治理提供了有效參照。