全负压法在焦化废气治理中的应用

江苏省环科院环境科技有限责任公司 康凯

VOCs废气主要是由一系列具有特殊气味的有机气体构成，具有一定的挥发性、刺激性、毒性及致畸致癌性。VOCs气体外部来源主要是工业制造以及化工燃料、涂料的使用；而内部产因主要是家庭环境中含VOCs成分的产品的使用。为了保护生态环境，同时也出于保障社会大众的身体健康的考虑，人们迫切需要对这类废气进行充分收集和集中处理，确保其最终排出物没有任何污染性以及危害性。

一、污染形成原理

在焦化工业中，环境污染是不可避免的问题，主要原因是在工业生产过程中，会产生大量污染物，排放出的污染物含有大量有毒物质颗粒。同时，在焦炉中，煤炭经过结焦和干馏等工序，会产生大量的污染物；在产生回收阶段、放散煤气净化、焦炉荒煤气泄漏时，会产生众多气态污染物，如含硫化合物、一氧化碳、氮氧化物、挥发性有机物等。目前，研究人员已经确定有100多种VOCs，其中包括酮类、醛类、芳烃、烯烃、烷烃等物质，且大部分都具有刺激性气味，以及浓烈的臭味，严重危害人体健康。

二、工艺流程

洗涤塔清洁后处理洗涤塔前的煤气管道、罐内气体流出量、剩余氨冲洗池、罐内气体排出量、罐内气体排出量、气漏堵塞和有效清除排气阀废气污染。与此同时，洗涤剂被导向蒸馏氨系统，生产硫磺和硫酸产品，以便集中回收危险废物。

三、全负压技术在焦化废气治理中的应用

（一）控制装煤废气

在控制装煤废气时，需要注意三点。第一，可以采用集气管负压、高压氨水喷射、调节单孔炭化室等方式，实现无烟装煤，使装煤车得到最大化利用。在密闭装煤车中，需要使用特殊的密封结构，将装煤底座与内外套，设置双层导套，从而确保有组织地排放装煤烟气。第二，在调节单孔炭化室的压力过程中，需要设置自动调节装置，将其设置在集气管与上升管之间，可以合理调节煤气流量。第三，不管是结焦过程中，还是装煤过程中，都需要在集气管的断面处引入荒煤气，可对炭化室起到良好的稳定作用，减少无组织排放废气的情况。需要特别注意的是，该技术可以辅助使用高压氨水喷射技术，能获得较好的废气处理效果。

（二）废气回收控制系统的调节

回收控制系统有两个控制装置，每一个控制两个控制阀，控制设备1（压缩空气调节阀）0-50%运行（反作用力），控制回收装置中氮的大小；附件2（排气修整阀）规定了在50%至100%的运行活动中进入完全负气排气体积的报废供应系统的尺寸。如果输出信号为50%，则设备1完全关闭，设备2也完全关闭，PID控制激活。正偏差表示PID调节器种子增加50%，调节装置1保持静止，调节器单元2逐渐激活，恢复器增加（压力降），直到达到指定的值。当偏差为负时，PID控制减弱50%，调节装置2完全关闭，调节装置1逐渐激活，回收装置（压力增大）减小，直至接近指定值。

（三）等离子废气处理

等离子废气处理设备是在电场力的作用中，高能离子器产生a离子，这种离子与氧离子发生反应，可以将氧分子变成正氧离子、负氧离子、臭氧等不同的形式，与废气组分发生氧化反应，将废气中的污染物质进行转化，变成无污染、无毒害的物质。该设备价格低，能耗不大，运行管理简单，对除臭有一定效果，曾一度十分流行。但该设备在有机废气浓度较高时，存在爆炸风险，在选用前，必须做好废气爆炸限计算。

（四）废气燃烧处理治理技术

废气燃烧处理治理技术指将废气进行燃烧处理后再通过有组织排放，废气燃烧处理治理技术能够将废气进行良好处理。在运用废气燃烧处理治理技术的过程中，其主要方式分为两种：蓄热燃烧处理技术和催化燃烧处理技术。蓄热式燃烧处理技术由换向阀、燃烧装置、排烟机以及蓄热室等部分组成。在运用蓄热式燃烧处理技术的过程中，其主要工作原理如下：首先将燃烧装置设定成为工作状态，在此基础上燃烧介质也就是废气会通过换向阀进入到蓄热室中，蓄热室当中会产生高温蓄热体，而这些高温蓄热体能够控制燃烧介质温度，使得燃烧介质温度低于炉温，然后燃烧介质就会通过火道而进入炉内，这种情况下就能够实现弥散混合燃烧。

（五）生物处理技术

该技术主要原理为借助微生物技术将VOCs废气中的有毒以及有害气体等进行生物化处理，使其转变为水、二氧化碳等无害物质以及其它细胞物质形式。该技术实现主要分为两个流程，依次为生物吸收法以及过滤法。首先对微生物以及营养物质等进行合理配比得到目的悬浮液，随后将VOCs废气通入，确保微生物与废气之间的可靠充分接触，直至达到能够被微生物降解的效果；再对残留处理液进行过滤，实现完整的VOCs废气生物化处理。在整个生物处理技术流程中，洗涤器是其核心所在。作为重要的反应容器，洗涤器主要包含吸收室以及再生池两个处理环境，同时其内部还形成了活性泥系统。当VOCs废气由下而上流入吸收室时，相关生物悬浮液则自上而下喷洒下来，由此实现了VOCs废气与微生物之间的有效接触。之后，充分吸收了VOCs废气的微生物悬浮液则会被排至再生池，在空气环境下实现再生，由此产生的新鲜物料则会进一步返回至吸收室顶端，实现了洗涤器内的微生物处理闭环；而得到初步净化后的VOCs废气则会从洗涤器的顶端排出。除此之外，用于过滤的生物滤池同样也是生物处理技术流程中的重要组成部分。其主要工艺操作利用增湿器的工作原理，将VOCs废气等提升至一定的湿度之后，通入生物滤池中。一般情况下，滤池内会预置大量的生物活性填料层，一般为0.5-1米左右。初次处理后的VOCs废气等自下而上进入生物活性填料层内，利用微生物的分解作用，对其进行二次充分处理，达到过滤效果。

（六）光氧催化

被公认为目前治理空气污染最理想材料的纳米二氧化钛，具有防污除臭、净化空气、抗菌防霉等功效。纳米二氧化钛借助光能，可以释放出具有极大活性的空穴电子对，随后与空气中的细菌和有机物进行降解反应。二氧化钛光触媒仅为反应提供条件与场所，本身并不参与反应，所以可永久循环使用，且天然无毒害作用。所述纳米TiO2光触媒的光源为紫外光，紫外光照射在纳米TiO2上，激发在价电的电子跃迁至导带成为自由电子，使原价带出现带正电的空穴，从而促使空穴电子对的形成。空穴电子对具有极高的能量，纳米TiO2利用空穴的氧化性与自由电子的还原性，与空气中的水和氧气进行氧化反应，成为拥有极强氧化性的羟基（-OH）。羟基可以和有机物发生氧化反应，使有机物中原子团和O2分子发生连锁反应，最后将有机物分解为CO2与H2O；羟基还能够打破细菌的细胞膜，从而使其细胞质流失，细胞核被氧化，细胞被灭活，达到消毒杀菌的作用。

（七）活性炭吸附治理技术

活性炭吸附治理技术主要是依靠活性炭作为吸附工具的治理技术形式。在运用活性炭吸附治理技术的过程中，由于活性炭具备较强的吸附能力，并且在活性炭的表面存在着数量较多的微孔，与此同时活性炭表面还存在着非常丰富的化学基因。当活性炭与废气之间产生接触之后，活性炭以及废气之间能够迅速产生化学反应，将废气当中存在的物质以及微量元素都吸附在活性炭表面，对废气产生非常好的过滤效果。但是在实际运用活性炭吸附治理技术的过程中，对于具备较高含油量以及脂肪的废气处理而言，却不能够到很好的效果。不仅如此，在此过程中由于活性炭本身存在着吸附性较强的特点，这种情况会导致活性炭产生饱和现象，需要更换活性炭才能够继续使之产生作用，这种现象能够反映出所运用的活性炭数量越多，成本就会越高。因此在实际运用活性炭吸附处理技术的过程中，需要建立在废气治理工艺实际情况基础上，合理选择运用才能够达到真正的处理效果。

（八）压力原理的治理技术

首先，膜分离。这种治理技术是企业治理VOCs废气的常用技术。在VOCs废气之中，不一样的成分在压力作用下，透过膜的程度有一定的差别。膜分离技术可以使用以上特征，分离废气里面的一些组分，继而让其有效净化和提纯。膜分离的效果对膜材料依赖性较大，经常采用硅胶材料，使用效果良好。该技术优点就是分离率较高，可是使用成本也很高。在以后，探索全新的膜材料，是普及该种技术的重点之所在。其次，冷凝技术。为达到国家标准，通常需要把油气下降至-110℃，现阶段使用的冷凝技术的步骤就是：1.预冷温度为4℃；2.在-30℃下开展冷凝工艺；3.冷凝至-75℃。该种技术用来治理VOCs废气，突出对气体加以冷却和加压，经过这一过程，让气体里面的有机物慢慢达到饱和状态，继而分离。

四、结束语

全负压焦化工艺污染气治理技术是在全负压焦化工艺基础上进行的创新开发，工艺拥有多项创新技术，流程简单，易于操作，运行稳定性高，其技术的先进性和独创性对焦化行业具有较高的推广价值。全负压焦化工艺污染气治理技术的研发应用，提高了焦化污染气治理技术的自控管理水平，提升了企业自主知识产权能力，推动了企业的科技进步，有效解决了多年困扰焦化厂废气污染的环境难题，对遏制大气污染，改善环境，提升环保效益具有重大的意义。