宝钢化工VOCs废气治理技术路线选择与探讨
摘要：本文介绍了宝钢化工VOCs治理项目的基本情况、设计要求、工艺难点、技术路线，提出了系统阻力平衡是收集系统的关键；同时，在分析各种治理技术特点及适用条件的基础上，对宝钢化工VOCs的治理技术路线的选择进行分析和讨论。
前言
现在大气环境污染问题是我国最突出的环境问题之一，其中的VOCs以其来源广、危害大成为仅次于颗粒污染物的第二大气态污染物。钢铁行业的化工企业VOCs污染物具有排放点多、布置分散、气量小、浓度低、组分复杂等特点，这对VOCs的治理提出了更高的要求。要寻找一种切实可行、行之有效的净化技术除了需要理论支撑外，还需要实践的验证。本文以宝钢化工企业为例，从废气收集、阻力平衡、净化治理等角度对VOCs治理的工艺技术路线进行分析与讨论。
1工程概况
根据上海市《大气污染物综合排放标准》（DB31/-），蒽油区、精萘区、洗油区及油品配置区共7个排放点均存在超标排放的问题，需增设废气净化装置进行处理，综合考虑设备投资、运行成本、技术能力等因素，结合现场的总图布置情况，本项目将布置分散的7个排放点的废气收集起来，由无组织排放转化成有组织排放之后再进行统一治理。
2设计条件
（1）根据上海市《大气污染物综合排放标准》（DB31/-），VOCs污染物排放限值详见表1。
详见表1详见表1（2）本项目共涉及四大区域的7个排放点，主要参数详见表2；
详见表23工艺流程
本项目VOCs治理的工艺流程由两部分组成，第一部分为收集系统，第二部分为净化系统。
3.1收集系统
根据表2的排放参数和现场布置情况，此收集系统分为两个分系统：精萘区1#和蒽油区2#合并成分系统1，将油品配置区3#、4#和洗油区5#、6#、7#合并成分系统2，每个分系统设置两台收集风机（一用一备），2台风机出口合为一路总管进入净化系统，治理后由烟囱达标排放。
（1）收集管线布置
综合考虑各收集点的烟气量及现场总图情况，利用现有管廊进行统一布置，本收集系统的难点为阻力平衡。
（2）阻力计算与阻力平衡
对于此收集系统，其阻力主要来自于局部阻力和沿程阻力，下面分别计算各分系统的局部阻力损失和沿程阻力损失。
（3）风机参数
根据表2的阻力计算结果，即可对两个分系统进行风机选型，风机为防爆风机，防爆等级DⅡBT4（因项目场地位于防爆区域）。两个分系统的风机参数如下：
分系统1风机：流量：55.2m3/min；升压：15.5kPa；轴功率21.5kW；
分系统2风机：流量：39.8m3/min；升压：21.1kPa；轴功率16.5kW；
3.2净化系统
（1）成分检测
VOCs废气收集完成后，在总管的采样口进行取样检测。
（2）VOCs净化处理技术路线选择
VOCs废气经收集后，实现了由无组织排放转变为有组织排放，下一步要选择一种适合的VOCs净化技术，实现达标排放。目前VOCs净化常用技术有：冷凝法、吸收法、吸附法、光催化法、燃烧法、膜技术等。针对本VOCs气体成分，几种净化技术对比。
本项目VOCs成分中含有萘，容易结晶，不能用吸附法和催化法，结晶的萘会附着在吸附剂和催化剂上，导致净化装置失效。冷凝法、吸收法通常用于回收某些有利用价值的物质进行再利用，此VOCs是混合气，成分复杂，风量小、浓度低，其中的成分也没有回收利用价值，综合考虑，本项目VOCs净化技术宜采用燃烧法。
燃烧法分为催化燃烧和直接燃烧。催化燃烧是借用合适的催化剂，使废气中的有机物质在较低温度下氧化分解，其优点是：①起燃温度低、能耗低；②处理效率高，无二次污染；但因催化剂的存在，也有一定的局限性：①风量不宜过大（催化剂成本较高）；②不含S、Cl等使催化剂失活的物质；③不含颗粒物质或粘性物质（防止堵塞、覆盖催化剂）。
直接燃烧是利用燃气、燃油等辅助燃料燃烧，使可燃的有害气体直接燃烧，该法工艺简单、能有效解决有机废气污染，是有效的“管子末端技术”之一，但该法能耗大、运行成本较高。因VOCs中含有萘和二硫化碳，萘结晶后易堵塞催化剂，二硫化碳会引起部分催化剂的中毒，根据上海市的《大气污染物综合排放标准》中二甲苯的允许排放浓度为20mg/m3，按此要求净化装置对二甲苯的去除率达到98%，国内催化剂无法达到此效率，而进口催化剂成本太高，综合考虑推荐直接燃烧方式。现将常用的直接燃烧法的两种方案进行对比。
可以看出，RTO方案中，萘可能会结晶堵塞活性炭，导致吸附效果越来越差，更换频繁，活性炭作为副产物还需要进行其他处理，运行成本也会提高，所以综合考虑，推荐直接燃烧方案，一次性投资小、无副产物、无催化剂、不易堵塞等优势弥补了后期运行成本偏高的不足。
（3）直接燃烧方案的工艺流程
焚烧炉内，通过焦炉煤气的燃烧将炉内温度加热至废气可燃温度，燃烧后的温度能够达到℃左右，利用出口热烟气来预热入口原烟气，使燃烧炉出口烟气温度不高于℃，炉内温度通过调节焦炉煤气的流入量控制。从焚烧炉换热后的气体经喷淋装置冷却后进入活性炭吸附装置，对焚烧后的烟气进行深度净化后达标排放。
主要设备清单详见下表4：
本项目的收集系统已经投运，净化系统目前还未实施，本文基于项目VOCs成分及其特点，结合目前的技术水平推荐了一种最适宜的净化方案，具体净化效果还需实际运用后验证。
4结论与建议
（1）随着公众对大气污染认识的提高、排放标准的升级，VOCs治理工作势在必行！
（2）钢铁行业的化工企业VOCs治理不同于传统化工企业，钢铁行业的VOCs排放具有气量小、浓度低、组份多、易结晶、布置分散的特点，根据其成分特点合理选择一种适合的工艺技术路线是VOCs治理工作的难点与关键。
（3）收集系统的阻力平衡计算对净化效果至关重要，避免由于阻力不平衡造成气量过抽或不足，造成废气泄露从而影响治理效果。
（4）VOCs处理技术也在迅猛发展，不同的技术路线有不同的适用对象，但是对于小气量低浓度的VOCs处理技术面临着投资、效果、运行成本等几方面不能兼顾的尴尬，一批新型的处理技术已经在慢慢探索过程中，期待在不久的将来能涌现出适合钢铁行业的小气量低浓度的VOCs净化新技术。