焦化VOCs治理浅析

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焦化ＶＯＣｓ治理浅析

顾兴林１，华　祥１，冯江华１，李东华２

（１．安阳钢铁集团公司焦化厂，河南安阳　４５５００４；２．安阳钢铁集团公司动力厂，河南安阳　４５５００４）

摘要：焦化行业ＶＯＣｓ的治理是重点、难点问题，随着国家环保管控，将采取更严格排放标准。本文对现有治理ＶＯＣｓ几种方法进行

对比，选用无烟囱排放废气的方案，对密封性好、有较高利用价值的ＶＯＣｓ气体进入煤气负压系统；对密封性不好的进入焦炉燃烧系统，杜绝了无组织排放。关键词：化产；ＶＯＣｓ；尾气收集；治理中图分类号：Ｘ７０１　　　　文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）１１－０２０１－０２

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｏｋｉｎｇＶｏｌａｔｉｌｅＯｒｇａｎｉｃＣｏｍｐｏｕｎｄｓＴｒｅａｔｍｅｎｔ

１１１２

ＧｕＸｉｎｇｌｉｎ，ＨｕａＸｉａｎｇ，ＦｅｎｇＪｉａｎｇｈｕａ，ＬｉＤｏｎｇｈｕａ

（１．ＣｏｋｉｎｇＰｌａｎｔ，ＡｎｙａｎｇＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ａｎｙａｎｇ　４５５００４，Ｃｈｉｎａ；

２．ＰｏｗｅｒＰｌａｎｔ，ＡｎｙａｎｇＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ａｎｙａｎｇ　４５５００４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｖｏｌａｔｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓｉｎｃｏｋｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙｉｓａｋｅｙａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｓｓｕｅ．Ｗｉｔｈｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌ

ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｔｒｏｌ，ｓｔｒｉｃｔｅｒｅｍｉｓｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔａｎｄａｒｄｓｗｉｌｌｂｅａｄｏｐｔｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｓｅｖｅｒａｌｅｘｉｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｖｏｌａｔｉｌｅ

，ａｎｄｔｈｅｓｃｈｅｍｅｗｉｔｈｏｕｔｃｈｉｍｎｅｙｅｘｈａｕｓｔｇａｓｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄ．Ｖｏｌａｔｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓｇａｓｗｉｔｈｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ

ｇｏｏｄｓｅａｌｉｎｇａｎｄｈｉｇｈｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｖａｌｕｅｉｓｐｕｔｉｎｔｏｔｈｅｎｅｇａｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｇａｓｓｙｓｔｅｍ．Ｐｏｏｒｓｅａｌｉｎｇｏｆｔｈｅｃｏｋｅｏｖｅｎｉｎｔｏｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｏｒｇａｎｉｚｅｄｅｍｉｓｓｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ｖｏｌａｔｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ；ｅｘｈａｕｓｔｇａｓｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ；ｇｏｖｅｒｎａｎｃｅ　　ＶＯＣｓ（ｖｏｌａｔｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）是指挥发性有机物，即常

３３．３２Ｐａ、常压下沸点在５０～２６０℃之间温下饱和蒸汽压大于１

的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液［１］

体。安钢焦化厂年产焦炭２６０万ｔ，正在运行的有５８－Ⅱ型焦炉２座、ＪＮ６０－６型焦炉２座，ＪＮ７０－７型焦炉２座，以及相对应的化产回收系统。焦化厂化产回收生产过程中产生了大量ＶＯＣｓ，ＶＯＣｓ中含有挥发氨类、苯类、萘、酚类、沥青烟气硫化物等有害物质，危害人体健康，并造成环境污染。

目前的ＶＯＣｓ治理包括破坏性，非破坏性方法，及这两种方

法的组合。破坏性的方法包括燃烧、生物氧化、热氧化、光催化氧化，低温等离子体及其集成的技术，主要是由化学或生化反应，用光，热，微生物和催化剂将ＶＯＣｓ转化成ＣＯ和ＨＯ等无２２毒无机小分子化合物。

非破坏性法，即回收法，主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分离技术，通过物理方法，控制温度，压力或用选择性渗透膜和选择性吸附剂等来富集和分离挥发性有机化合物。主要技术见表１。

优点

可以广泛地除去多种污染气体，操作简单，投资低，广泛用作预处理

缺点

有机物组分复杂性，洗涤效率较低，

不能满足当前的环保要求。

１　ＶＯＣｓ处理常用方式

治理技术化学洗涤

工艺原理

根据废气中污染物的化学特性，利用相应的物质与之发生化学反应或是根据相似相容的原理进行溶解，来去除气体中的污染成分。

在外加电场的作用下，介质放电产生的大量电子轰击ＶＯＣｓ分子，使其电离、解离，使ＶＯＣｓ分子转变为简单小分子安全物质，从而使污染得以降解去除在二氧化铁光催化剂作用下，在紫外光的照射下，使周围氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子，利用这些负离子将ＶＯＣｓ分子分解成二氧化碳和水利用微生物和污染气体接触，当气体经过微生物表面时被待定微生物捕获并消化掉，从而使有毒有害污染物得到去除

在高温下将可燃废气氧化成对应的二氧化碳和水，利用蜂窝蓄热砖回收废气分解时所释放出来的热量可以将焦化化工系统、综合罐区的槽罐密闭后废气引入煤气鼓风机负压区域，回收各类有机物及资源，做到零排放

表１　常用ＶＯＣｓ治理技术对比表

低温等

离子

投资费用低，适用与喷涂异昧去除

ＯＣｓ处理放率一对焦化高浓度Ｖ

般，存在爆炸隐患。只适合较低浓度的小分子和有机物处理，应用有局限性，存在爆炸隐患。

对高浓度、生物降解性差及难生物降解的ＶＯＣｓ去除率低

ＵＶ光解投资费用低，适用于涂异味去除

生物法

系统投资费用低，无二次污染，适用

于水溶性好、低浓度异味去除

ＲＴＯ

净化效率高，去除率高达９９％以上，投资费用高，对原料ＶＯＣｓ中可燃热回收效率达９５％以上物含量有要求杜绝了废气无组织排放，运行成本低，工艺简单而且没有二次污染，通

不能处理开放式废气排放点

过煤气净化系统回收废气中的苯、氨等．

煤气负压回收工艺

　　收稿日期：２０１９－０３－２１

作者简介：顾兴林（１９７８—），男，安钢焦化厂，工程师，现从事煤化工生产和污水处理工作。

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山　东　化　工

ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ　　　　　　　　　　　　２０１９年第４８卷

表１（续）

治理技术燃烧

工艺

工艺原理

将脱硫、硫铵工段的废气经过水洗后送入焦炉的废气盘进行燃烧。

优点

杜绝了废气无组织排放，运行成本低，工艺简单无二次污染

缺点

需要在焦炉废气盘上开孔，可能影

响焦炉加热

２　工艺方案的选择

面对越来越严格的环保要求，本着节能减排，安全零排放

ＯＣｓ进行全面的收集。通过以的原则，要求对焦化化产区的Ｖ

上方案对比，这些废气治理方法在应用中各有利弊，针对化产车间各废气排放点气体组分、特性以及工艺特点，选择制定了废气治理工艺路线。

２．１　密封性好的储槽ＶＯＣｓ收集工艺

粗苯工段、鼓冷工段（机械刮渣槽及排渣口除外）属于密封

性好的储槽。鼓冷工段、粗苯工段在生产过程中挥发性气体成

分复杂，鼓冷工段有焦油气、氨气、氰化氢、硫化氢、非甲烷总烃、苯并（ａ）芘以及萘等挥发性复杂成分，粗苯工段主要挥发苯气和非甲烷总烃。因此治理起来难度就比较大。采用传统的吸收吸附处理工艺很容易因为操作不当等原因造成排放超标。

负压调节—废气合并后油洗—引风机—采用“氮气密封收集－

回煤气负压管道”工艺路线可有效解决上述问题，具体工艺流

。程图如图１

图１　密封性好的储槽ＶＯＣｓ收集工艺流程简图

气调节阀＋　　废气引入煤气负压系统最大的问题是安全性，需严格１个氮气调节阀＋１个压力在线监测点＋呼吸阀＋

废气中的氧含量，确保废气中的氧含量不高于２％。在废气总阻火器的组合控制方式）和负压控制两项措施从源头上控制氧管上增加在线氧分析仪和紧急切断阀，并采用ＤＣＳ自动控制连气的进入。锁，当废气中氧含量高于２％时，立即关闭紧急切断阀，同时采２．２　密封性不好的储槽ＶＯＣｓ收集工艺

３

用源头分组氮封单元（对于每个容积达到或超过１００ｍ的槽

３

罐或几个水封以及槽罐加起来容积达到１００ｍ时，使用１个废

图２　密封性不好的储槽ＶＯＣｓ收集工艺流程

（下转第２０４页）

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２　主要构筑物及设备２．１　化粪池

山　东　化　工

ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ　　　　　　　　　　　　２０１９年第４８卷

３

有效容积为７２ｍ，ＨＲＴ＞７ｈ。

２．５　配套设备

格栅网：２套，粗细格栅各一套，非标制作；污水提升泵：１

３

台，流量１０ｍ／ｈ，扬程１０ｍ，功率０．７５ｋＷ；液位浮球：１套，０～

３

５ｍ；曝气机：１台，功率２．２ｋＷ；污泥泵：１台，流量１０ｍ／ｈ，扬程１５ｍ，功率１．１ｋＷ；消毒加药装置：１套，配套电磁阀；管道阀１批，系统配套；线缆线管：１批，系统配套；电气控制：１套。门：

设计尺寸：８０００ｍｍ×３８０００ｍｍ×３４０００ｍｍ，钢混结构，有

３

效容积为２２４ｍ，ＨＲＴ＞２４ｈ。

２．２　格栅池

设计尺寸：３０００ｍｍ×３１０００ｍｍ×３３０００ｍｍ，钢混结构。

２．３　调节池

设计尺寸：５０００ｍｍ×３５０００ｍｍ×３３５００ｍｍ，钢混结构，有

３

效容积为７５ｍ，ＨＲＴ＞７ｈ。

３　运行效果分析

设备安装完成并经调试稳定后，出水水质及及排放限值见

表２。

２．４　玻璃钢地埋式一体化水处理设备

设计尺寸：６０００ｍｍ×３４０００ｍｍ×３３５００ｍｍ，玻璃钢结构，

表２　废水出水水质指标及排放限值

项目ｐＨ值ＳＳ／（ｍｇ／Ｌ）ＣＯＤ／（ｍｇ／Ｌ）ｃｒＢＯＤ（ｍｇ／Ｌ）５／总余氯／（ｍｇ／Ｌ）粪大肠菌群／（ｍｇ／Ｌ）

７．０３１２４１１４．０８．１７３５０

２０１８．０９．０３（监测４次）６．９７１４４３１４．７８．３４２８０

６．８５９４５１３．５８．３７２４０

６．５４８４２１５．９８．２０２２０

６．３２１１４９１４．６８．１９２２０

２０１８．０９．０４（监测４次）６．４７１５４８１３．４８．２３１８０

６．３７１０４７１４．３８．０４３５０

６．４２１２４２１３．１８．０６２４０

排放限值６～９６０２５０１００－５０００

　　根据表２废水出水水质监测，经处理后的废水指标ｐＨ值、

ＳＳ、ＣＯＤ、ＢＯＤ、总余氯、粪大肠菌群均满足《医疗机构水污染ｃｒ５物排放标准》（ＧＢ１８４６６－２００５）表２中的预处理标准；其中ＳＳ去除率达６３％以上，ＣＯＤ去除率达８７％以上，ＢＯＤｃｒ５去除率达９０％以上，粪大肠菌群去除率达８５％以上，由于出水投加了氯片进行消毒，故总余氯有所增加。

３

２）本项目废水的处理成本为０．４９９元／ｍ，经济上可行。３）加强设备的日常管理维护，确保废水出水水质持续达标。

参考文献

［１］陈敏婷．某三甲医院医疗废水改造实例［Ｊ］．广州环境科学，

２０１７，３２（１）：７－９．［２］徐　婷．医疗废水处理实例分析［Ｊ］．绿色科技，２０１７（４）：２０

－２２．［３］胡　平，丁德玲，孙春宝．医院废水处理中存在的问题及对

策［Ｊ］．环境与可持续发展，２００７（４）：２９－３０．［４］钟燕娌．医院污水处理工艺研究与展望［Ｊ］．资源节约与环

２０１３（６）：２５－２６．保，

［５］张海珍．医院废水处理技术新进展［Ｊ］．环境科学与管理，

２００６，３１（１）：１３５－１３６．（本文文献格式：辜　清，罗忠富．贵州省某中医院医疗废水处理应用案例［Ｊ］．山东化工，２０１９，４８（１１）：２０３－２０４．）增加经济收益。

（２）将现有焦油罐、氨水罐、苯罐、洗油罐、机械刮渣槽等进行密封，达到既能有效控制物料挥发造成的损失，又能提高安全系数；对敞开的排渣口、地下液槽、满流槽等污染源点进行密闭改造。将上述挥发气体预处理后集中送焦炉燃烧系统。这些改造不但降低了物料的损失、减低了排放，也提高了运行安全。

３）国家将工业企业ＶＯＣｓ气体排放采取更严格的管控措（施，在ＶＯＣｓ气体排放口安装在线监测将是必然之举。ＶＯＣｓ气体收集去焦炉废气盘工艺无排放口，不用考虑在线监测合格问题，而且杜绝了废气无组织排放，运行成本低，工艺简单无二次污染。

４　工程经济分析

本项目总投资为８６万元，其中设备投资和土建投资分别

７万元、３９万元；本项目废水处理站运行成本包括机电设备为４

运行费用、药剂运行费用以及人员管理运行费用之和，约为

３

０．４９９元／ｍ（备注：不包括污泥处理费及设备折旧费等）；因此本项目废水处理方案经济上可行。

５　结论和建议

１）工程实践表明，采用化粪池＋格栅＋调节池＋玻璃钢一体化处理设备（生物接触氧化＋沉淀＋消毒）工艺对该医疗废水进行处理，实际运行后出水水质达到《医疗机构水污染物排放标准》（ＧＢ１８４６６－２００５）表２中的预处理标准。（上接第２０２页）

密封性不好的储槽主要包括硫铵、脱硫、鼓冷工段机械刮渣槽及排渣口等。

工艺路采用“分工段水洗－多路废气汇合后进焦炉燃烧”

线，工艺流程见图２。

密封性不好的收集点采用水简单洗涤经风机汇总后送到焦炉废气盘，作为空气的配风送至焦炉进行燃烧。在废气总管上增加可燃气体检测仪，实时检测废气中可燃气体含量，当可燃气体超标时，及时切断废气进口，废气通过烟囱临时排放。

ＯＣｓ送入焦炉的机焦两侧，总流量计后安装由两台小风机将Ｖ

一个自动配风阀，２台风机及自动配风阀均由ＤＣＳ系统自动控制，保证机焦两侧流量均衡，同时保证机焦两侧流量之和略大于总流量，当废气量不稳定时，系统供焦炉减少的废气量由空气补足，维持焦炉进气量稳定，不影响焦炉加热系统。

櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙参考文献

［１］卢娟丽．ＶＯＣｓ废气来源、危害及处理技术研究［Ｊ］．环境保

２０１８，１１（３）：１１４－１１５．护与循环经济，（本文文献格式：顾兴林，华　祥，冯江华，等．焦化ＶＯＣｓ治理浅

析［Ｊ］．山东化工，２０１９，４８（１１）：２０１－２０２，２０４．）

３　结论

（１）密封性好的储槽ＶＯＣｓ收集工艺既能去除鼓冷工段和

粗苯工段在生产过程中产生的挥发性气体带来的异味，又能将这些挥发性气体收集回收，达到既治标又治本，废物回收利用，