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摘要：“绿水青山就是金山银山”，当下隨着人们对生活环境得越加重视，焦化行业的环保工作成了企业存亡的生死线，为有效治理焦化鼓冷工段罐区的VOCS排放，中煤旭阳在原有简单处理工艺的前提下不断寻求突破，引进先进治理工艺对异味治理系统进行改造提升，彻底改善现场生产环境，从根源解决排放达标问题，最终实现罐区废气的“零”排放。
关键词：焦化行业;鼓冷工段;废气治理;活性炭吸附;升级改造;负压回收;“零”排放;本质环保。
河北中煤旭阳能源有限公司化产车间共分为两套系统，每套系统为2×65孔JNDK55-07F型5.5米捣固焦炉设计产能130万吨焦炭配套设计，主要负责对6#～9#焦炉炭化室生成的荒煤气进行冷却、净化及输送，回收煤焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品，同时对部分煤气进行精制，生产氢气、SNG等化学产品。其中鼓冷工段在生产过程中荒煤气具有十分复杂的化学成分，其工艺设备中产生的有机气体成分也相对复杂。同时鼓冷工段的焦油槽和氨水槽等罐区顶部溢散出的VOCS气体主要组分含萘、氨气以及少量硫化氢，如果不能做到有效收集治理势必会对大气环境和人体均造成了一定的危害。
1 鼓冷工段主要异味产生点
鼓冷VOCS主要由生产过程中的罐区顶部放散呼吸阀处产生，重点分布有：刮渣槽8个、焦油氨水分离槽4个、剩余氨水槽4个、净化机4个、焦油中间槽2个、冷凝液槽2个、机前放空槽2个、槽区放空槽2个等共计28个点位，产生的废气中主要含氨、硫化氢、苯、萘、非甲烷总烃等挥发性有机物，且该废气分布面广、成分复杂、产生量大、发生点多等特点，给异味治理工作带来诸多不利因素。
2 鼓冷原异味治理工艺
2.1 原异味治理工艺简介
焦油氨水分离槽、刮渣槽、氨水槽等共28个异味产生点的尾气通过罐区顶部联通管道进行初步收集，汇合后的尾气经离心式鼓风机送至洗油洗涤塔，在洗油洗涤塔中，用洗油对尾气中的挥发有机物进行洗涤吸收，洗油洗涤塔顶出来的尾气从活性炭塔顶部进入活性炭塔，经活性炭吸附后，从活性炭塔底部进入水洗吸收塔，再经水洗涤后从塔顶排气筒达标排放。
2.2 原异味治理工艺缺点
“活性炭吸附法”是采用柱状高碘值活性炭对废气中的有害组分进行吸附。活性炭吸附法一般是对低浓度废气进行吸附浓缩，吸附效率可达90%以上，但在实际使用过程中具有以下缺点：
2.2.1鼓冷罐区无组织排放的废气成分复杂，浓度高，并且废气当中的萘易结晶，结晶后的萘微粒很容易緒寨活性炭的微孔，导致活性炭的吸附效率大大降低。
2.2.2由于缺少活性炭的脱附再生工段，且生产过程中产生的挥发性有机物量较大，活性炭比较容易饱和，需要频繁更换活性炭以满足治理所需，浪费人力物力的同时，也大大增加运行成本。
2.2.3原工艺状态下，活性炭的用量装墳到设计值后，活性炭的实际吸附值无法达到设计值。
2.2.4更换下来的饱和活性炭会被当作危废处理，大量的活性炭危废在处理过程中还有可能产生其他危害。
2.2.5收集系统过于直接，风机风量需根据生产不断调整，操作频繁，造成设备易损。
2.2.6伴随国家对环保要求的不断提高，异味治理系统在更换活性炭的过程中需要停工操作，势必会造成鼓冷罐区的挥发性有机物无组织排放，存在较大环保风险。
2.2.7活性炭颗粒粒度较小，在运行过程中长时间少量泄漏至水洗吸收塔会造成水洗泵等设备的堵塞，清理困难。
2.2.8原异味治理工艺每周需要更换洗油1吨左右，每天更换生产消防水1吨左右，每年费用约40万，运行成本较高。
3 鼓冷改造后异味治理工艺
3.1 改造后工艺简介
改造后采用“集中收集、负压回收”方式，通过对现场原有管道改造，在煤气鼓风机带来的机前负压系统吸力作用下，使罐区挥发性气体统一回收进入初冷器前汇入煤气系统进入净化工段进行处置，同时为满足使用过程中吸力正常和安全稳定，工艺整体包括以下几方面：
3.1.1收集管路系统
利用罐区顶部原有异味治理管道，将废气统一收集，同时全线安装伴热，并加装分段蒸汽吹扫。
3.1.2气体压力自动平衡系统
废气总体有四路分支，每路分支增加压力平衡自调装置，对从各产生点收集的VOCs通过差压分析进行压力均衡调整，并对收集的废气进行气液分离，然后气体汇入总压力平衡装置，液体排入放空系统。
3.1.3安全应急系统
为了系统安全，主管道装有含氧自动监测控制装置、事故自动切断系统与放散系统并设有旁路保障事故应急。当含氧量超标或主风机故障断电则自动切断阀快速关闭，切断主收集管，同时将废气送入原洗涤处理系统;主管道保持一定差压，并通过差压限值自动调整主管道调节阀保证废气正常的输送。
3.1.4自动式氮封系统
为确保废气收集过程中不从罐顶部呼吸阀吸入大量空气，夹带大量氧气进入负压煤气系统，特设置自动式氮气密封阀及时补充氮气，保证设备装置安全。
3.1.5PLC主控系统
将自动式氮封系统、气体压力自动平衡系统和安全应急系统各项数据均汇总至PLC人机界面，实现自动调节，确保安全准确。
3.2改造工艺技术要求
3.2.1四条支路平衡器参数：入口250±80Pa，出口100±50Pa，;总压力平衡装置，主管平衡器参数：入口100±50Pa，出口-150±50Pa（平衡器压力控制参数最终以现场调整为准）。
3.2.2鼓冷区域为一级禁火区，所有调节阀、压差变送器及附件全部选用防爆型电器，防爆标志为ExdⅡBT4。
3.2.3进尾气主管前均安装总阀调节，保证各自系统运行稳定。所有尾气管道全程蒸汽伴热、保温，各贮槽尾气增加蒸汽内吹，定时吹扫尾气管道。在设计的时候要充分考虑管道走向和坡度并在低位增加排液装置，防止管道积液导致系统压力波动。
3.2.4尾气主管道进初冷器负压管道前安装一套在线氧分析仪和一套切断阀，氧分析仪和切断阀经PLC程序控制投入联锁装置，当尾气含氧>16%时，切断阀自动切断进入初冷器尾气;当尾气含氧≤16%时，保证三系电捕后煤气含氧<0.8%，四系电捕后煤气含氧<0.6%。（控制参数最终以现场调整为准）
3.2.5压力平衡自调装置、自动控制系统、尾气主管调节总阀、压差变送器投入连锁装置，自动控制阀门为气动控制阀门，总管调节阀和总管压力设定连锁调整整个工区尾气吸力，通过手动调整，满足各支路尾气压力平衡。开大或关小尾气总阀和各槽尾气调节阀，通过各槽尾气阀门来实现各槽压力稳定。
3.2.6焦渣槽输送管道加装手动阀门，排渣时切换为打开状态，渣斗满需要出渣关闭阀门用于隔绝空气的吸入。
3.2.7安全装置，各贮槽顶尾气管道上安装双呼吸阀。在尾气自调控制出现异常时，从硬件上来保证槽体装置安全。
3.3 改造后工艺优点
3.3.1所选工艺技术不产生二次污染，运行维护操作比较简单可靠，原材料易购，易损配件通用强。
3.3.2尽可能利用原有罐区顶部管道，节省了改造费用部分开支。
3.3.3改造后工艺利用煤气鼓风机吸力作用，省去了原有异味治理风机运转维修费用，同时大大节约了活性炭、水和洗油的更换费用，综合运行成本大大降低，在消除了环保隐患的同时，也最大限度的实现了为公司增收节支的目的。
3.3.4实现自动系统操作，解放劳动力，降低人均成本。
4 改造后效果
改造后鼓冷工段罐区顶部废气由原来的达标对空排放变成了回收处理，不仅取消了公司一处VOCS对空排放点位，也从根源上解决了活性炭饱和治理效果不达标的环保风险，完美实现废气的“零”排放。同时该异味治理系统装置自动化程度高，人员操作方便，现场生产环境彻底得到改善，真正做到本质环保工作要求。
参考文献
[1]邓建国.《某焦化厂冷鼓区VOCS治理技术研究》.北京化工大学.2020.001.386
关键词：焦化行业;鼓冷工段;废气治理;活性炭吸附;升级改造;负压回收;“零”排放;本质环保。
河北中煤旭阳能源有限公司化产车间共分为两套系统，每套系统为2×65孔JNDK55-07F型5.5米捣固焦炉设计产能130万吨焦炭配套设计，主要负责对6#～9#焦炉炭化室生成的荒煤气进行冷却、净化及输送，回收煤焦油、氨、硫、苯族烃等化学产品，同时对部分煤气进行精制，生产氢气、SNG等化学产品。其中鼓冷工段在生产过程中荒煤气具有十分复杂的化学成分，其工艺设备中产生的有机气体成分也相对复杂。同时鼓冷工段的焦油槽和氨水槽等罐区顶部溢散出的VOCS气体主要组分含萘、氨气以及少量硫化氢，如果不能做到有效收集治理势必会对大气环境和人体均造成了一定的危害。
1 鼓冷工段主要异味产生点
鼓冷VOCS主要由生产过程中的罐区顶部放散呼吸阀处产生，重点分布有：刮渣槽8个、焦油氨水分离槽4个、剩余氨水槽4个、净化机4个、焦油中间槽2个、冷凝液槽2个、机前放空槽2个、槽区放空槽2个等共计28个点位，产生的废气中主要含氨、硫化氢、苯、萘、非甲烷总烃等挥发性有机物，且该废气分布面广、成分复杂、产生量大、发生点多等特点，给异味治理工作带来诸多不利因素。
2 鼓冷原异味治理工艺
2.1 原异味治理工艺简介
焦油氨水分离槽、刮渣槽、氨水槽等共28个异味产生点的尾气通过罐区顶部联通管道进行初步收集，汇合后的尾气经离心式鼓风机送至洗油洗涤塔，在洗油洗涤塔中，用洗油对尾气中的挥发有机物进行洗涤吸收，洗油洗涤塔顶出来的尾气从活性炭塔顶部进入活性炭塔，经活性炭吸附后，从活性炭塔底部进入水洗吸收塔，再经水洗涤后从塔顶排气筒达标排放。
2.2 原异味治理工艺缺点
“活性炭吸附法”是采用柱状高碘值活性炭对废气中的有害组分进行吸附。活性炭吸附法一般是对低浓度废气进行吸附浓缩，吸附效率可达90%以上，但在实际使用过程中具有以下缺点：
2.2.1鼓冷罐区无组织排放的废气成分复杂，浓度高，并且废气当中的萘易结晶，结晶后的萘微粒很容易緒寨活性炭的微孔，导致活性炭的吸附效率大大降低。
2.2.2由于缺少活性炭的脱附再生工段，且生产过程中产生的挥发性有机物量较大，活性炭比较容易饱和，需要频繁更换活性炭以满足治理所需，浪费人力物力的同时，也大大增加运行成本。
2.2.3原工艺状态下，活性炭的用量装墳到设计值后，活性炭的实际吸附值无法达到设计值。
2.2.4更换下来的饱和活性炭会被当作危废处理，大量的活性炭危废在处理过程中还有可能产生其他危害。
2.2.5收集系统过于直接，风机风量需根据生产不断调整，操作频繁，造成设备易损。
2.2.6伴随国家对环保要求的不断提高，异味治理系统在更换活性炭的过程中需要停工操作，势必会造成鼓冷罐区的挥发性有机物无组织排放，存在较大环保风险。
2.2.7活性炭颗粒粒度较小，在运行过程中长时间少量泄漏至水洗吸收塔会造成水洗泵等设备的堵塞，清理困难。
2.2.8原异味治理工艺每周需要更换洗油1吨左右，每天更换生产消防水1吨左右，每年费用约40万，运行成本较高。
3 鼓冷改造后异味治理工艺
3.1 改造后工艺简介
改造后采用“集中收集、负压回收”方式，通过对现场原有管道改造，在煤气鼓风机带来的机前负压系统吸力作用下，使罐区挥发性气体统一回收进入初冷器前汇入煤气系统进入净化工段进行处置，同时为满足使用过程中吸力正常和安全稳定，工艺整体包括以下几方面：
3.1.1收集管路系统
利用罐区顶部原有异味治理管道，将废气统一收集，同时全线安装伴热，并加装分段蒸汽吹扫。
3.1.2气体压力自动平衡系统
废气总体有四路分支，每路分支增加压力平衡自调装置，对从各产生点收集的VOCs通过差压分析进行压力均衡调整，并对收集的废气进行气液分离，然后气体汇入总压力平衡装置，液体排入放空系统。
3.1.3安全应急系统
为了系统安全，主管道装有含氧自动监测控制装置、事故自动切断系统与放散系统并设有旁路保障事故应急。当含氧量超标或主风机故障断电则自动切断阀快速关闭，切断主收集管，同时将废气送入原洗涤处理系统;主管道保持一定差压，并通过差压限值自动调整主管道调节阀保证废气正常的输送。
3.1.4自动式氮封系统
为确保废气收集过程中不从罐顶部呼吸阀吸入大量空气，夹带大量氧气进入负压煤气系统，特设置自动式氮气密封阀及时补充氮气，保证设备装置安全。
3.1.5PLC主控系统
将自动式氮封系统、气体压力自动平衡系统和安全应急系统各项数据均汇总至PLC人机界面，实现自动调节，确保安全准确。
3.2改造工艺技术要求
3.2.1四条支路平衡器参数：入口250±80Pa，出口100±50Pa，;总压力平衡装置，主管平衡器参数：入口100±50Pa，出口-150±50Pa（平衡器压力控制参数最终以现场调整为准）。
3.2.2鼓冷区域为一级禁火区，所有调节阀、压差变送器及附件全部选用防爆型电器，防爆标志为ExdⅡBT4。
3.2.3进尾气主管前均安装总阀调节，保证各自系统运行稳定。所有尾气管道全程蒸汽伴热、保温，各贮槽尾气增加蒸汽内吹，定时吹扫尾气管道。在设计的时候要充分考虑管道走向和坡度并在低位增加排液装置，防止管道积液导致系统压力波动。
3.2.4尾气主管道进初冷器负压管道前安装一套在线氧分析仪和一套切断阀，氧分析仪和切断阀经PLC程序控制投入联锁装置，当尾气含氧>16%时，切断阀自动切断进入初冷器尾气;当尾气含氧≤16%时，保证三系电捕后煤气含氧<0.8%，四系电捕后煤气含氧<0.6%。（控制参数最终以现场调整为准）
3.2.5压力平衡自调装置、自动控制系统、尾气主管调节总阀、压差变送器投入连锁装置，自动控制阀门为气动控制阀门，总管调节阀和总管压力设定连锁调整整个工区尾气吸力，通过手动调整，满足各支路尾气压力平衡。开大或关小尾气总阀和各槽尾气调节阀，通过各槽尾气阀门来实现各槽压力稳定。
3.2.6焦渣槽输送管道加装手动阀门，排渣时切换为打开状态，渣斗满需要出渣关闭阀门用于隔绝空气的吸入。
3.2.7安全装置，各贮槽顶尾气管道上安装双呼吸阀。在尾气自调控制出现异常时，从硬件上来保证槽体装置安全。
3.3 改造后工艺优点
3.3.1所选工艺技术不产生二次污染，运行维护操作比较简单可靠，原材料易购，易损配件通用强。
3.3.2尽可能利用原有罐区顶部管道，节省了改造费用部分开支。
3.3.3改造后工艺利用煤气鼓风机吸力作用，省去了原有异味治理风机运转维修费用，同时大大节约了活性炭、水和洗油的更换费用，综合运行成本大大降低，在消除了环保隐患的同时，也最大限度的实现了为公司增收节支的目的。
3.3.4实现自动系统操作，解放劳动力，降低人均成本。
4 改造后效果
改造后鼓冷工段罐区顶部废气由原来的达标对空排放变成了回收处理，不仅取消了公司一处VOCS对空排放点位，也从根源上解决了活性炭饱和治理效果不达标的环保风险，完美实现废气的“零”排放。同时该异味治理系统装置自动化程度高，人员操作方便，现场生产环境彻底得到改善，真正做到本质环保工作要求。
参考文献
[1]邓建国.《某焦化厂冷鼓区VOCS治理技术研究》.北京化工大学.2020.001.386