郝明華

(河南能源開祥精細化工有限公司 ， 河南 義馬 472300)

0 前言

隨著環(huán)境治理的不斷推進，大氣中細顆粒物(PM2.5)超標問題也日益受到重視，因此對工業(yè)企業(yè)源、油品揮發(fā)源、城鎮(zhèn)生活源等源頭VOCs 的防控和治理更加重要。目前VOCs尾氣處理方法主要有：UV光解催化氧化法、等離子廢氣處理法、活性炭吸附法、生物降解法、燃燒法等幾類。燃燒法適用于處理可燃或在高溫下可分解的有害氣體，揮發(fā)性有機物燃燒氧化的結果是生成CO2和H2O，有用物質不能被回收，因此，只有對一些在目前技術條件下不能回收的揮發(fā)性有機物才采用該法。目前使用的燃燒有直接燃燒、熱力燃燒、蓄熱燃燒(RTO)、催化燃燒(CO)、蓄熱催化燃燒(RCO)。本文就VOCs尾氣熱力焚燒處理方法進行討論。

1 原裝置工藝及存在問題

某公司甲醇生產裝置的排放氣中含有醇、醛、酮類、芳香烴類、含硫化合物等，當濃度達到一定程度時會有較明顯的氣味。為了徹底處理該氣體，公司建有甲醇VOCs尾氣處理裝置，處理甲醇裝置各排放口VOCs尾氣，設計氣量3 500 m3/h。原工藝流程為：尾氣通過水洗塔吸收易溶于水的物質后，經引風機加壓，先送入光催化處理裝置，再由生物深度凈化裝置將尾氣中的有機介質進行進一步脫除，最后進入現場高點排氣筒實現現場排放。但在實際運行中裝置存在以下問題：①光催化設備易積水，密封不嚴，底部易漏水。②精餾裝置開車狀態(tài)下VOCs排出氣體超標，非甲烷總烴在1 000 mg/m3左右，遠超出60 mg/m3的設計值。③洗滌塔處理量偏小，精餾負荷30 m3/h，不凝氣量增大，洗滌塔醇含量上漲較快，造成后系統氣體處理難度大，同時含醇水量增加，增大了廢水處理難度；另外，隨著風機頻率增加，除霧器脫水效果差，后系統帶液頻繁。④VOCs引風機前后管線均為碳鋼管，由于靠近尾氣排放點，現場環(huán)境中有機氣體含量高，濕度大，管道易腐蝕，泄漏點較多。⑤生物除臭塔菌種處理效果無法判定，菌種取樣送檢無檢測單位，無法判定菌種的有效性。

由于上述原因，造成VOCs裝置處理現場廢液泄漏、氣味難聞的現象，經過第三方檢測機構檢測，處理后的尾氣無法達到國家規(guī)定的尾氣排放標準。

2 裝置改造方案

為了解決上述問題，經過公司技術人員與設計單位的溝通和探討，提出將VOCs尾氣送鍋爐焚燒的熱力燃燒工藝。熱力燃燒適用于可燃有機物質含量較低廢氣的凈化處理。由于可燃物質含量較低，燃燒時產生的熱量不足以維持燃燒，為此，必須投加輔助燃料。熱力燃燒工藝適用于氣體流量2 000～10 000 m3/h，揮發(fā)性有機物體積分數為0.01%～0.2%的場合。首先經過對甲醇VOCs尾氣成分進行多次分析，分析結果尾氣中N2含量在90%左右，氧氣含量在9%左右，可燃氣含量<0.5%，基本具備焚燒處理的條件。公司隨即對原VOCs裝置進行改造，將尾氣由現場高點排氣筒放空改為排入鍋爐送風機入口處。鍋爐送風機入口流量約160 000 m3/h，遠大于VOCs尾氣3 500 m3/h的送風量，VOCs尾氣經過引風機入口空氣稀釋后，揮發(fā)性有機物體積分數遠遠小于0.01%，進入鍋爐爐膛焚燒處理可行。為了保證尾氣安全進入鍋爐焚燒，工藝上進行了如下處理：①將現有VOCs引風機與排氣筒之間管道進行改造。排氣筒進口增加電動閥，拆除光催化處理裝置，尾氣經水洗后直接進入生物除臭裝置，經新增風機加壓后通過管道送往鍋爐送風機入口。②甲醇裝置VOCs尾氣至尾氣總管管道加裝電動調節(jié)閥，尾氣總管進口設置可燃氣體在線檢測裝置，對VOCs尾氣進行檢測。當可燃氣體濃度超過爆炸下限的25%時，聯鎖停新增風機，關閉風機出口閥，切斷往鍋爐方向的送氣管路，開去現場煙囪閥門進行緊急排空，確保鍋爐燃燒安全。③在尾氣總管后增設一臺風機。由該風機將尾氣送至鍋爐送風機進風口，生物除臭出口主管道設置可燃氣體在線檢測裝置，并在主管道上設置快速切斷閥和阻火器。流程簡圖如圖1所示。

圖1 裝置改造流程簡圖

3 安全控制

如果空氣中可燃氣體濃度達到其爆炸下限值時，這個場所可燃氣環(huán)境爆炸危險度就達到100%LEL；如果可燃氣體含量只達到其爆炸下限的10%，這個場所此時的可燃氣環(huán)境爆炸危險度為10%LEL。對于VOCs治理項目，VOCs的爆炸下限值<25%，才可確保廢氣處理設備的穩(wěn)定運行。常見幾種VOCs尾氣爆炸上下限見表1。

4 結論

尾氣經過加壓送鍋爐焚燒，使尾氣中的有機氣體轉化為水和二氧化碳后無害排放，對現工藝流程無安全影響。新尾氣管線投用后沒有對VOCs系統正常運行造成影響，鍋爐排放尾氣中的SO2<100 mg/Nm3、NOx<100 mg/Nm3、顆粒物<120 mg/Nm3，完全滿足國家最新環(huán)保標準的要求。同時甲醇裝置現場環(huán)境符合GB 31571—2015《石油化學工業(yè)污染物排放標準》、DB13/2322—2016《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放控制標準》、DB61/T 1061—2017《揮發(fā)性有機物排放控制標準》及其他相關標準，非甲烷總烴的具體檢測方法為HJ/T38(固體污染源排氣中非甲烷總烴的測定氣相色譜法)，檢測器有明顯響應的除甲烷外碳氫化合物的總稱(以碳計)，最終實現對空排放的尾氣中非甲烷總烴含量≤60 mg/m3?，F場異味得到消除，徹底消除廠區(qū)周邊異味，積極改善生產裝置的生態(tài)環(huán)境，達到環(huán)保目的。