胡孟杰，吳曉慧，車路平，沈江紅

（1.馬鋼股份煤焦化公司，安徽馬鞍山 243000；2.煙臺華順機械工程設(shè)備有限公司，山東煙臺 264000）

前言

揮發(fā)性有機物（簡稱VOCs）是工業(yè)污染中常見的一類污染物，是近地面臭氧和二次有機氣溶膠生成的重要前體物，對大氣環(huán)境質(zhì)量以及光化學(xué)污染等有重要影響［1］。馬鋼煤焦化公司南區(qū)擁有4 座焦?fàn)t，年產(chǎn)210 萬t焦炭，其配套1 套煤氣凈化系統(tǒng)（煤氣處理量為15.4 萬m3∕h）和1 套生化廢水處理系統(tǒng)（焦化廢水處理量為130 m3∕h）。化產(chǎn)區(qū)域生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量VOCs，VOCs中含有揮發(fā)氨類、苯類、萘、酚類、硫化物等有害物質(zhì)，危害人體健康、造成環(huán)境污染［2］。

2019 年生態(tài)環(huán)境部、發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、財政部、交通運輸部五部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》（環(huán)大氣［2019］35 號），規(guī)定煤氣凈化單元各類貯槽（罐）及其他區(qū)域焦油、苯等貯槽（罐）的有機廢氣應(yīng)接入壓力平衡系統(tǒng)或收集凈化處理；生化廢水處理單元調(diào)節(jié)池、氣浮池、隔油池應(yīng)加蓋并配備廢氣收集處理設(shè)施。馬鋼公司先后對南區(qū)化產(chǎn)區(qū)域煤氣凈化單元和生化廢水處理單元進行放散氣收集治理。項目建成運行一年后放散氣收集系統(tǒng)出現(xiàn)運行治理效果差等問題，現(xiàn)場環(huán)境異味未得到穩(wěn)定改善，因此急需對放散氣收集系統(tǒng)進行進一步改造完善。

1 放散氣收集系統(tǒng)介紹

1.1 煤氣凈化單元放散氣收集系統(tǒng)

煤氣凈化單元按照焦?fàn)t近幾年產(chǎn)能升級改造及地理布局呈南北縱向分布，從北至南依次為粗苯溶劑工序、老冷凝鼓風(fēng)工序、煤氣洗滌工序、焦油油庫工序以及新冷凝鼓風(fēng)工序。其中粗苯溶劑工序、老冷凝鼓風(fēng)工序、煤氣洗滌工序和新冷凝鼓風(fēng)工序各槽罐氣體通過支管各自并聯(lián)匯入主管進煤氣負(fù)壓系統(tǒng)，工藝流程簡圖見圖1。

圖1 放散氣進煤氣負(fù)壓工藝流程簡圖

焦油油庫區(qū)域各槽罐氣體通過支管并聯(lián)匯入引風(fēng)機增壓后進入預(yù)處理裝置，隨后通過油洗塔、水洗塔、堿洗塔處理后就近進入復(fù)合克勞斯?fàn)t做配風(fēng)使用，工藝流程簡圖見圖2。

圖2 放散氣進克勞斯?fàn)t工藝流程簡圖

1.2 生化廢水單元放散氣收集系統(tǒng)

生化廢水單元放散氣收集點位為2 座厭氧池、1 座調(diào)節(jié)池、1 座事故池以及3 座氣浮池。其中厭氧池、調(diào)節(jié)池、事故池區(qū)域上口采用弧形有機玻璃蓋板密封，在弧形有機玻璃鋼蓋板上設(shè)置氣體收集管道。3 座氣浮池采用鋼結(jié)構(gòu)及彩鋼板全密封形式，預(yù)留窗戶和進出口。以上點位放散氣通過引風(fēng)機抽送至好氧池前的鼓風(fēng)機進氣口除塵罩內(nèi)，作為好氧池曝氣氣源，工藝流程簡圖見圖3。

圖3 生化廢水處理單元放散氣系統(tǒng)工藝流程簡圖

2 放散氣收集系統(tǒng)運行分析及改善

2.1 系統(tǒng)存在的問題

放散氣收集系統(tǒng)初期運行效果良好，現(xiàn)場異味明顯減小，但經(jīng)過一段時間的運行，后續(xù)問題逐漸暴露。

2.1.1 管道腐蝕、堵塞

老冷凝鼓風(fēng)工序、新冷凝鼓風(fēng)工序、煤氣洗滌工序放散氣中主要含有H2S、NH3、萘、焦油氣等腐蝕性物質(zhì)，導(dǎo)致碳鋼管道腐蝕通洞嚴(yán)重，外部伴熱蒸汽管道也受到一定程度腐蝕，蒸汽伴熱效果得不到保證。管道積萘嚴(yán)重，出現(xiàn)堵塞-腐蝕循環(huán)。但粗苯溶劑工序因放散氣主要成分為苯類物質(zhì)，系統(tǒng)運行良好。

放散氣收集接入煤氣負(fù)壓系統(tǒng)點位設(shè)在煤氣鼓風(fēng)機前電捕后，放散氣直接進入煤氣鼓風(fēng)機，造成鼓風(fēng)機積萘、焦油嚴(yán)重，煤氣水封冷排管堵塞，增加鼓風(fēng)機跳機概率。同時部分萘、焦油氣通過鼓風(fēng)機增壓升溫后帶入煤氣洗滌單元，造成洗滌塔器阻力上升。

2.1.2 原焦油油庫工序放散氣收集設(shè)計缺陷

焦油油庫工序放散氣收集經(jīng)過預(yù)處理裝置后進入復(fù)合克勞斯?fàn)t配風(fēng)燃燒。放散氣的主要收集點為焦油產(chǎn)品槽，其為固定頂，但需經(jīng)常性進行進料、出料、80 ℃高溫靜置脫水等操作，會引起較大的逸散氣量。引風(fēng)機在吸入焦油產(chǎn)品槽放散氣的同時還要兼顧地下氨水槽、離心機和焦油渣液化罐逸散氣的吸入，系統(tǒng)設(shè)計風(fēng)量嚴(yán)重低于實際風(fēng)量。放散氣中含有大量萘和焦油氣，造成收集管道頻繁堵塞。大量的萘進入預(yù)處理裝置造成堿洗塔、水洗塔內(nèi)部積萘嚴(yán)重，油洗塔內(nèi)洗油短時間內(nèi)達到萘飽和。預(yù)處理后的放散氣內(nèi)可燃?xì)怏w含量（萘、焦油氣等有機物）偏高，導(dǎo)致可燃?xì)怏w分析儀頻繁報警，復(fù)合克勞斯?fàn)t入口切斷閥自動關(guān)閉，氣體被迫直接放散。另外系統(tǒng)設(shè)計時未考慮到焦油裝車及出廠正壓煤氣水封的逸散氣收集，造成焦油裝車期間及煤氣水封周邊異味嚴(yán)重。

2.1.3 原生化廢水單元放散氣收集設(shè)計缺陷

生化廢水單元各收集廢水池放散氣抽氣量設(shè)計偏低，各收集點位觀察口處基本無吸力，廢氣易從觀察口、窗戶逸散。氣浮池陽光房長時間失修，多處部位腐蝕通洞。引風(fēng)機布置在各收集匯總點最近處，風(fēng)機出口至好氧池有近100 多米的正壓管道，長時間運行后管道存在多處泄漏。

2.1.4 原生化廢水單元放散氣收集后未有效治理

生化廢水單元放散氣系統(tǒng)設(shè)計直接將放散氣作為曝氣氣源供至好氧池配風(fēng)使用，未綜合評估好氧池鼓風(fēng)對非甲烷總烴、H2S、NH3等惡臭物質(zhì)的有效分解、吸收，造成實際運行后好氧池周邊異味明顯。

2.2 放散氣收集系統(tǒng)改善

2.2.1 管道腐蝕、堵塞改善

針對老冷凝鼓風(fēng)工序、新冷凝鼓風(fēng)工序、煤氣洗滌工序放散氣系統(tǒng)堵塞、腐蝕問題，2021 年將以上工序的放散氣收集碳鋼材質(zhì)管道更換成304不銹鋼管道。將負(fù)壓煤氣接入點由原煤氣鼓風(fēng)機前電捕后改成初冷器前負(fù)壓煤氣管道處，利用初冷器和電捕回收放散氣里的焦油氣和萘，減少對煤氣鼓風(fēng)機、洗滌工序設(shè)備腐蝕、堵塞的影響。制定定期吹掃制度，要求每月對冷凝鼓風(fēng)工序放散氣收集管道進行2 次氮氣吹掃，對煤氣洗滌工序進行1 次氮氣吹掃，并根據(jù)現(xiàn)場運行實際情況，對堵塞的收集支管進行拆卸清堵。管道材質(zhì)的更換和日常運行管理的加強，使得放散氣系統(tǒng)運行穩(wěn)定性明顯提高。

2.2.2 原焦油油庫工序放散氣收集設(shè)計缺陷改善

針對焦油油庫區(qū)域VOCs 放散氣量大且含有大量萘、焦油氣等物質(zhì)，嚴(yán)重影響預(yù)處理裝置和克勞斯?fàn)t配風(fēng)安全運行的問題。經(jīng)與設(shè)計院研究，決定對焦油油庫區(qū)域VOCs 系統(tǒng)進行兩部分改造。第一是將密封性好的5座焦油槽放散氣單獨鋪設(shè)管道送入新冷凝鼓風(fēng)工序初冷器前負(fù)壓煤氣管道，利用初冷器和電捕回收放散氣里的焦油氣和萘。第二是對前期未納入放散氣收集的點位（出廠煤氣水封、焦油裝車平臺）和原密封性較差的點位（地下氨水槽、焦油離心機、焦油渣干化裝置）重新進行風(fēng)量計算，引風(fēng)機風(fēng)量由原設(shè)計風(fēng)量800 m3∕h 增加至1 200 m3∕h，放散氣收集匯總進入預(yù)處理裝置處理后進復(fù)合克勞斯?fàn)t配風(fēng)。目前該系統(tǒng)運行良好，大大降低了因可燃?xì)怏w含量高報警而造成的不必要放散。

2.2.3 原生化廢水單元放散氣收集設(shè)計缺陷改善

針對生化廢水單元風(fēng)量設(shè)計偏小、陽光房腐蝕通洞問題，依據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠臭氣處理技術(shù)規(guī)程》（CJJ∕T 243-2016）對厭氧池、調(diào)節(jié)池、事故池風(fēng)量按單位水面面積臭氣風(fēng)量指標(biāo)3 m3∕（m2·h），并增加2 次∕h 的空間換氣量，計算得出理論換氣量為8 000 m3∕h。同時，總管在理論氣量計算得出的管徑基礎(chǔ)上擴大1～2 個等級，將原DN300 主管道更換成DN550 主管道。引風(fēng)機風(fēng)量由原來6 000 m3∕h 升級成12 000 m3∕h。對腐蝕嚴(yán)重的氣浮池陽光房進行重建。

2.2.4 原生化廢水單元放散氣治理措施改善

針對生化廢水單元收集后的放散氣未進行有效治理問題，公司對該單元放散氣收集系統(tǒng)增設(shè)放散氣末端“堿洗塔+生物過濾+活性炭吸附”生物處理設(shè)施。該系統(tǒng)主要是通過各點放散氣收集匯總進入堿洗塔去除廢氣中部分可溶性氣體，如H2S、NH3等，同時對廢氣進行洗滌凈化。隨后進入生物濾池，通過微生物對H2S、NH3、甲硫醇和甲烷等惡臭污染物質(zhì)進行氧化分解，最后再進入活性炭吸附箱進行深度凈化過濾，從排氣筒高空排放。末端配置鼓風(fēng)機使整個系統(tǒng)為負(fù)壓，有效地解決了正壓造成的放散氣泄漏，工藝流程簡圖見圖4。

圖4 放散氣末端治理工藝流程簡圖

處理后的放散氣經(jīng)取樣化驗，數(shù)據(jù)均滿足國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中對VOCs 無組織排放要求，檢測數(shù)據(jù)見表1。

表1 處理后廢氣檢測數(shù)據(jù)

3 結(jié)語

馬鋼煤焦化公司南區(qū)化產(chǎn)區(qū)域放散氣收集系統(tǒng)的改造已初見成效，現(xiàn)場放散氣得到有效收集和治理，大大改善了職工的工作環(huán)境，同時滿足了環(huán)保法律法規(guī)要求。此外，將冷凝鼓風(fēng)工序、焦油槽等放散氣收集進入初冷器前煤氣負(fù)壓系統(tǒng)也間接回收了高附加值的焦油、萘等有機物，不僅降低了物料的損失、減少了氣體排放，也提高了系統(tǒng)運行安全。