焦化行業(yè)是VOCs產(chǎn)生的重點(diǎn)行業(yè)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年年底我國(guó)擁有焦炭產(chǎn)能約6.34億t，2020年我國(guó)焦炭產(chǎn)量為4.71億t，按噸焦炭產(chǎn)生2.96kgVOCs計(jì)算，則2020年我國(guó)焦化行業(yè)共產(chǎn)生1.39MtVOCs。目前，我國(guó)對(duì)焦化行業(yè)VOCs管控處于起步階段，存在企業(yè)重視程度不夠、治理技術(shù)總體落后、精細(xì)化管理不到位等問(wèn)題。
焦化行業(yè)VOCs排放來(lái)源
焦化行業(yè)VOCs排放來(lái)源于煉焦、煤氣凈化和化產(chǎn)回收、酚氰廢水處理3個(gè)工序，由于煤氣凈化及化產(chǎn)回收工序各類槽罐眾多，具有VOCs放散點(diǎn)多、面廣、污染組分復(fù)雜、若處置不當(dāng)還存在燃燒爆炸的安全風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)，一直是焦化行業(yè)VOCs治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
VOCs治理技術(shù)
1）源頭削減技術(shù)。目前主要從3個(gè)方面實(shí)現(xiàn)VOCs源頭削減：①實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t大型化，同時(shí)提高焦?fàn)t機(jī)械化和自動(dòng)化水平，減少爐門、上升管和裝煤孔數(shù)量，減少裝煤和推焦次數(shù)；②提高焦?fàn)t的密閉性。主要表現(xiàn)為提高裝煤孔蓋、上升管蓋和上升管根部等部位的密封性能，爐門采用彈huang刀邊爐門、厚爐門框、大保護(hù)板，防止無(wú)組織泄漏；③采用干法熄焦，減少濕熄焦環(huán)節(jié)的VOCs逸散，若采用濕法熄焦，則熄焦水水質(zhì)應(yīng)滿足GB16171—2012《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的要求。
2）工藝過(guò)程控制技術(shù)。焦化企業(yè)VOCs過(guò)程控制涉及煉焦工序裝煤、推焦以及化產(chǎn)回收工序有機(jī)液體儲(chǔ)存、裝卸等環(huán)節(jié)。煉焦工序：采用負(fù)壓導(dǎo)煙技術(shù)，通過(guò)噴射高壓氨水形成的微負(fù)壓，將裝煤、推焦過(guò)程中的荒煤氣吸入集氣管；設(shè)置機(jī)/焦側(cè)爐頭煙收集裝置，將收集的爐頭逸散廢氣通過(guò)集氣管道并入裝煤或推焦地面除塵站進(jìn)行凈化。化產(chǎn)回收工序：依據(jù)儲(chǔ)存物料的真實(shí)蒸汽壓選擇適宜的儲(chǔ)罐罐型，如部分焦化企業(yè)采用內(nèi)浮頂罐代替固定頂罐儲(chǔ)存粗苯和焦油，可有效減少蒸發(fā)損失85%～96%；有機(jī)液體裝卸采用頂部浸沒(méi)式或液下裝載，并配備廢氣收集處理設(shè)施；廢水處理站預(yù)處理和生化處理構(gòu)筑物加蓋，并配備廢氣收集處理設(shè)施；對(duì)泵、壓縮機(jī)、閥門、法蘭等易發(fā)生泄漏的設(shè)備與管線組件定期開(kāi)展泄漏檢測(cè)與修復(fù)(LDAＲ)工作，減少跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。
3）末端治理技術(shù)。目前常用的各類槽罐VOCs廢氣處理技術(shù)有氮封負(fù)壓法、回爐燃燒法和洗滌吸收法。其中：①氮封負(fù)壓法是指利用管道將煤氣凈化與化產(chǎn)回收工序各貯槽及相關(guān)設(shè)備的放散口與煤氣管道連接在一起，通過(guò)充入氮?dú)獾姆绞秸{(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，環(huán)境壓差為－150～－50Pa，將各放散口放散氣引入煤氣鼓風(fēng)機(jī)前的負(fù)壓煤氣管道內(nèi)，依托煤氣凈化系統(tǒng)處理VOCs廢氣：該方法適用于處理低氧含量高濃度VOCs廢氣，具有運(yùn)行成本低，無(wú)二次污染，且基本杜絕了無(wú)組織排放，是有效治理有機(jī)廢氣的一種發(fā)展趨勢(shì)，但存在一定的安全性問(wèn)題，需在廢氣總管上安裝在線測(cè)氧儀和緊急切斷閥，嚴(yán)格控制廢氣中的氧含量不超過(guò)2%。②回爐燃燒法是指經(jīng)洗滌凈化后的各貯槽和油庫(kù)區(qū)裝車放散氣經(jīng)風(fēng)機(jī)匯總送入焦?fàn)t地下開(kāi)閉器，代替部分助燃空氣進(jìn)入焦?fàn)t燃燒室進(jìn)行燃燒處理；該方法適用于處理氧含量相對(duì)較高的低濃度VOCs廢氣，需在廢氣總管上安裝可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，實(shí)時(shí)檢測(cè)廢氣中可燃?xì)怏w含量(不超過(guò)15%)，確保可燃?xì)怏w不超標(biāo)。③洗滌吸收法是指廢氣經(jīng)油洗、酸洗、堿洗、水洗等，分別洗滌凈化廢氣中有機(jī)氣體、堿性氣體、酸洗氣體和其他雜質(zhì);該方法因工藝成熟、投資較低而被廣泛采用，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，該技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)廢氣穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，一些企業(yè)在洗滌工藝后串聯(lián)低溫等離子、UV光解、活性炭吸附等措施，但運(yùn)行效果仍不太理想。近年來(lái)，隨著氮封負(fù)壓法和回爐燃燒法在焦化企業(yè)的成功應(yīng)用，部分企業(yè)陸續(xù)將洗滌吸收法進(jìn)行提標(biāo)改造。對(duì)于化產(chǎn)回收區(qū)距離焦?fàn)t較遠(yuǎn)的企業(yè)，長(zhǎng)距離輸送VOCs廢氣存在壓力低、廢氣中的萘易結(jié)晶堵塞管道等問(wèn)題，此時(shí)宜單獨(dú)建設(shè)焚燒爐，將低濃度VOCs廢氣作為助燃空氣進(jìn)行燃燒處理，高濃度VOCs廢氣則采用“油洗+酸洗+堿洗+活性炭吸附”的組合工藝處理。
微納米氣泡臭氧耦合處理技術(shù)（CTMBO）。該技術(shù)是根據(jù)化工原理中氣液逆流傳質(zhì)機(jī)理，借鑒填料塔、湍流塔、空噴塔等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)處理VOCs目的。微納米氣泡液相停留時(shí)間長(zhǎng)，增加氣液傳質(zhì)時(shí)間，促進(jìn)界面處氧化反應(yīng)進(jìn)行，達(dá)到完全降解VOCs，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。CTMBO適用范圍廣、安全性高，相較于其他工藝運(yùn)營(yíng)成本能大大減少，在對(duì)前技術(shù)處理方面的要求不高，RCO/RTO工藝前處理要求顆粒物濃度達(dá)到1mg/m3，RTO/RCO工藝需要調(diào)整可燃物含量為其爆炸下限25%，CTMBO則只需要去除大部分顆粒物即可。
VOCs治理
在PM2.5和O3協(xié)同控制背景下，VOCs污染防治已成為今后一定時(shí)期內(nèi)我國(guó)大氣污染控制的關(guān)鍵與重點(diǎn)。焦化行業(yè)作為VOCs排放大戶，逸散點(diǎn)多且分散，做好精細(xì)化管控意義重大。從源頭削減、工藝過(guò)程控制和末端治理3個(gè)方面協(xié)同推進(jìn)VOCs精細(xì)化管控；建立健全VOCs監(jiān)測(cè)體系，摸清焦化行業(yè)VOCs排放特征和排放水平，科學(xué)進(jìn)行減排。
焦化行業(yè)VOCs排放來(lái)源
焦化行業(yè)VOCs排放來(lái)源于煉焦、煤氣凈化和化產(chǎn)回收、酚氰廢水處理3個(gè)工序，由于煤氣凈化及化產(chǎn)回收工序各類槽罐眾多，具有VOCs放散點(diǎn)多、面廣、污染組分復(fù)雜、若處置不當(dāng)還存在燃燒爆炸的安全風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)，一直是焦化行業(yè)VOCs治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
VOCs治理技術(shù)
1）源頭削減技術(shù)。目前主要從3個(gè)方面實(shí)現(xiàn)VOCs源頭削減：①實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t大型化，同時(shí)提高焦?fàn)t機(jī)械化和自動(dòng)化水平，減少爐門、上升管和裝煤孔數(shù)量，減少裝煤和推焦次數(shù)；②提高焦?fàn)t的密閉性。主要表現(xiàn)為提高裝煤孔蓋、上升管蓋和上升管根部等部位的密封性能，爐門采用彈huang刀邊爐門、厚爐門框、大保護(hù)板，防止無(wú)組織泄漏；③采用干法熄焦，減少濕熄焦環(huán)節(jié)的VOCs逸散，若采用濕法熄焦，則熄焦水水質(zhì)應(yīng)滿足GB16171—2012《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的要求。
2）工藝過(guò)程控制技術(shù)。焦化企業(yè)VOCs過(guò)程控制涉及煉焦工序裝煤、推焦以及化產(chǎn)回收工序有機(jī)液體儲(chǔ)存、裝卸等環(huán)節(jié)。煉焦工序：采用負(fù)壓導(dǎo)煙技術(shù)，通過(guò)噴射高壓氨水形成的微負(fù)壓，將裝煤、推焦過(guò)程中的荒煤氣吸入集氣管；設(shè)置機(jī)/焦側(cè)爐頭煙收集裝置，將收集的爐頭逸散廢氣通過(guò)集氣管道并入裝煤或推焦地面除塵站進(jìn)行凈化。化產(chǎn)回收工序：依據(jù)儲(chǔ)存物料的真實(shí)蒸汽壓選擇適宜的儲(chǔ)罐罐型，如部分焦化企業(yè)采用內(nèi)浮頂罐代替固定頂罐儲(chǔ)存粗苯和焦油，可有效減少蒸發(fā)損失85%～96%；有機(jī)液體裝卸采用頂部浸沒(méi)式或液下裝載，并配備廢氣收集處理設(shè)施；廢水處理站預(yù)處理和生化處理構(gòu)筑物加蓋，并配備廢氣收集處理設(shè)施；對(duì)泵、壓縮機(jī)、閥門、法蘭等易發(fā)生泄漏的設(shè)備與管線組件定期開(kāi)展泄漏檢測(cè)與修復(fù)(LDAＲ)工作，減少跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。
3）末端治理技術(shù)。目前常用的各類槽罐VOCs廢氣處理技術(shù)有氮封負(fù)壓法、回爐燃燒法和洗滌吸收法。其中：①氮封負(fù)壓法是指利用管道將煤氣凈化與化產(chǎn)回收工序各貯槽及相關(guān)設(shè)備的放散口與煤氣管道連接在一起，通過(guò)充入氮?dú)獾姆绞秸{(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，環(huán)境壓差為－150～－50Pa，將各放散口放散氣引入煤氣鼓風(fēng)機(jī)前的負(fù)壓煤氣管道內(nèi)，依托煤氣凈化系統(tǒng)處理VOCs廢氣：該方法適用于處理低氧含量高濃度VOCs廢氣，具有運(yùn)行成本低，無(wú)二次污染，且基本杜絕了無(wú)組織排放，是有效治理有機(jī)廢氣的一種發(fā)展趨勢(shì)，但存在一定的安全性問(wèn)題，需在廢氣總管上安裝在線測(cè)氧儀和緊急切斷閥，嚴(yán)格控制廢氣中的氧含量不超過(guò)2%。②回爐燃燒法是指經(jīng)洗滌凈化后的各貯槽和油庫(kù)區(qū)裝車放散氣經(jīng)風(fēng)機(jī)匯總送入焦?fàn)t地下開(kāi)閉器，代替部分助燃空氣進(jìn)入焦?fàn)t燃燒室進(jìn)行燃燒處理；該方法適用于處理氧含量相對(duì)較高的低濃度VOCs廢氣，需在廢氣總管上安裝可燃?xì)怏w檢測(cè)儀，實(shí)時(shí)檢測(cè)廢氣中可燃?xì)怏w含量(不超過(guò)15%)，確保可燃?xì)怏w不超標(biāo)。③洗滌吸收法是指廢氣經(jīng)油洗、酸洗、堿洗、水洗等，分別洗滌凈化廢氣中有機(jī)氣體、堿性氣體、酸洗氣體和其他雜質(zhì);該方法因工藝成熟、投資較低而被廣泛采用，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，該技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)廢氣穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，一些企業(yè)在洗滌工藝后串聯(lián)低溫等離子、UV光解、活性炭吸附等措施，但運(yùn)行效果仍不太理想。近年來(lái)，隨著氮封負(fù)壓法和回爐燃燒法在焦化企業(yè)的成功應(yīng)用，部分企業(yè)陸續(xù)將洗滌吸收法進(jìn)行提標(biāo)改造。對(duì)于化產(chǎn)回收區(qū)距離焦?fàn)t較遠(yuǎn)的企業(yè)，長(zhǎng)距離輸送VOCs廢氣存在壓力低、廢氣中的萘易結(jié)晶堵塞管道等問(wèn)題，此時(shí)宜單獨(dú)建設(shè)焚燒爐，將低濃度VOCs廢氣作為助燃空氣進(jìn)行燃燒處理，高濃度VOCs廢氣則采用“油洗+酸洗+堿洗+活性炭吸附”的組合工藝處理。
微納米氣泡臭氧耦合處理技術(shù)
微納米氣泡臭氧耦合處理技術(shù)（CTMBO）。該技術(shù)是根據(jù)化工原理中氣液逆流傳質(zhì)機(jī)理，借鑒填料塔、湍流塔、空噴塔等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)處理VOCs目的。微納米氣泡液相停留時(shí)間長(zhǎng)，增加氣液傳質(zhì)時(shí)間，促進(jìn)界面處氧化反應(yīng)進(jìn)行，達(dá)到完全降解VOCs，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。CTMBO適用范圍廣、安全性高，相較于其他工藝運(yùn)營(yíng)成本能大大減少，在對(duì)前技術(shù)處理方面的要求不高，RCO/RTO工藝前處理要求顆粒物濃度達(dá)到1mg/m3，RTO/RCO工藝需要調(diào)整可燃物含量為其爆炸下限25%，CTMBO則只需要去除大部分顆粒物即可。
VOCs治理
在PM2.5和O3協(xié)同控制背景下，VOCs污染防治已成為今后一定時(shí)期內(nèi)我國(guó)大氣污染控制的關(guān)鍵與重點(diǎn)。焦化行業(yè)作為VOCs排放大戶，逸散點(diǎn)多且分散，做好精細(xì)化管控意義重大。從源頭削減、工藝過(guò)程控制和末端治理3個(gè)方面協(xié)同推進(jìn)VOCs精細(xì)化管控；建立健全VOCs監(jiān)測(cè)體系，摸清焦化行業(yè)VOCs排放特征和排放水平，科學(xué)進(jìn)行減排。