焦化廢氣處理設備
焦化廢氣含有瀝青煙、苯并芘及苯類等有害物質(zhì)，如果直接排放，會造成大氣污染，影響當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。因此，對焦化廢氣進行處理并使其達標排放，是焦化行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。
某焦化化工廠是生產(chǎn)苯類、酚類、萘類、樹脂類、鹽類等化工產(chǎn)品為主的煤化工綜合利用企業(yè)，焦油加工能力為10萬t/a，苯加工能力為3萬t/a，為合成纖維、油漆、染料、醫(yī)藥、化肥等產(chǎn)品提供了豐富的原料。與此同時，該化工廠在正常生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生溫度為20～50℃、流量為4000～18000m3/h的焦化廢氣。
按照國家相關廢氣排放標準的規(guī)定，若要將有機廢氣凈化達標，需要由3臺蓄熱室組成的大型RTO進行凈化。本項目采用的三室RTO是在兩室的基礎上增加了1臺吹掃用蓄熱室，如圖1所示。
RTO正常運行時，廢氣的進氣和排氣通過閥門切換來完成。
第1個工作周期中，廢氣自下而上經(jīng)A蓄熱室升溫，然后進入燃燒室氧化放熱；氧化放熱結(jié)束后，自上而下通過B蓄熱室，與蓄熱室內(nèi)的填料進行換熱，將熱量傳遞給B蓄熱室，再經(jīng)過工藝管路進入煙囪排放;此時C蓄熱室處于吹掃狀態(tài)，用吹掃風機將蓄熱室(含集氣室)中的滯留廢氣吹入燃燒室氧化處理，防止因蓄熱室的切換過程影響廢氣處理效率。
第2個工作周期中，A蓄熱室處于吹掃狀態(tài)，廢氣自下而上進入B蓄熱室，與已吸收熱量的填料進行換熱后，進入燃燒室氧化放熱，再自上而下通過C蓄熱室，并將熱量傳遞給C蓄熱室后，進入煙囪。焦化廢氣處理設備
第3個工作周期中，B蓄熱室處于吹掃狀態(tài)，廢氣由C蓄熱室進入，氧化放熱后，通過A蓄熱室進入煙囪，完成了RTO裝置運行的1個大周期，如此交替運行。當煙煤在隔絕空氣條件下加熱到950～1050℃，經(jīng)過干燥、熱解干餾、熔融、黏結(jié)、固化、收縮等階段，終得到焦炭，這個過程稱為煉焦。
煉焦過程產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)過回收和精制可以得到多種芳香烴和雜環(huán)化合物等基本化學原料，同時產(chǎn)生的焦爐煤氣是高熱值燃料，可以用來發(fā)電或供應城市煤氣。
因此，本項目以能源高效利用為目的，采用焦爐煤氣代替輔助燃料，可以節(jié)約成本，提高焦爐煤氣利用率，同時能夠滿足RTO裝置正常運行時的燃料需求。該裝置主要由燃燒室、蓄熱室(含集氣室)及切換閥門組成。
焦化廢氣處理工藝流程
從化產(chǎn)區(qū)域各排氣洗凈塔后收集的廢氣進入廢氣總管，經(jīng)過安全水封、捕霧器后進入緩沖罐，由廢氣引風機輸送，經(jīng)過阻火器后進入RTO進行焚燒。
本項目中RTO收集處理的廢氣有14路，各排氣洗凈塔洗滌后的廢氣通過各自的調(diào)節(jié)閥控制排出壓力，保證廢氣進入廢氣總管。RTO冷態(tài)啟動后，首先啟動吹掃風機，用新鮮空氣對設備進行吹掃；吹掃結(jié)束后，燃燒系統(tǒng)進行燃氣檢漏，確保點火系統(tǒng)安全；檢漏完成后，啟動燃燒器，通過9個閥門的周期切換完成3個填料床的預熱;預熱結(jié)束后焦化廢氣進入RTO進行焚燒，燃燒室溫度開始緩慢提升。
如果燃燒室溫度持續(xù)上升，說明廢氣濃度過高，當溫度達到1100℃時，打開高溫排放閥，將多余的熱量直接排放至煙囪；當溫度達到1180℃時，系統(tǒng)自動報警；當溫度達到1200℃時，為了確保RTO裝置安全，RTO開啟自動離線程序。
RTO離線時，燃燒系統(tǒng)熄火，廢氣風機減速直至停機，新風閥打開，引入小風量新鮮空氣進入RTO蓄熱室，開始RTO降溫程序。為了降低高溫閥的溫度，在高溫閥設置了1套水冷系統(tǒng)，以確保高溫閥的密封性能，水冷系統(tǒng)由軟水槽、軟水循環(huán)泵及軟水冷卻器組成，軟水通過浮球液位計自動補充到軟水槽中，通過軟水循環(huán)泵輸送至高溫閥，再通過軟水冷卻器被循環(huán)水冷卻后回到軟水槽。
由于焦化廢氣中有機成分的沸點較高，易凝結(jié)在蓄熱填料底部，堵塞填料床層，本項目中RTO設置了1套反燒程序，當床層底部和頂部的壓差達到3kPa時，自動啟動反燒程序，將凝結(jié)在蓄熱填料底部的膠狀物質(zhì)氧化，從而達到對蓄熱床層清理的目的。
反燒程序與正常運行一樣，只不過是排氣溫度達到480℃時再進行閥門切換。3個床層底部溫度依次達到480℃時，反燒程序自動結(jié)束，反燒程序有自動和手動2種方式。手動方式可根據(jù)實際運行情況，點擊反燒按鈕進行清理。
為了保證系統(tǒng)安全，風機前設置了3套可燃氣體濃度監(jiān)測儀，其中1套為快速反應型，響應時間小于1s，用于快速連鎖，當廢氣中可燃組分濃度達到爆炸下限的25%時，系統(tǒng)自動連鎖停機。同時RTO設置了2個防爆門，當爐內(nèi)壓力達到11kPa時自動泄壓。
RTO裝置工藝優(yōu)化及運行結(jié)果分析
采用RTO裝置處理焦化廢氣，優(yōu)化RTO裝置的工藝性能對提高有機廢氣處理效率，實現(xiàn)廢氣達標排放至關重要，本項目在RTO工藝設計等方面做了升級和改進。
1）采用焦爐煤氣作為輔助燃料
本項目采用焦爐煤氣作為輔助燃料，既節(jié)約了成本，又提高了焦爐煤氣的利用率。從用戶記錄所得到的輔助燃料使用量表明，RTO裝置冷啟動時所需焦爐煤氣為240m3/h，能夠滿足RTO裝置正常運行時的燃料需求。
2）RTO前端增加安全水封、捕霧器和阻火器水封的主要作用是防止高溫回火。
由于其安全性能好，可用在管道收集前端防止回火；焦化廢氣中含有少量的水分，為使進入RTO內(nèi)部的焦化廢氣更加潔凈，增加了捕霧器用于氣液分離;與此同時，由于廢氣中含有氣體，為了阻止氣體在RTO內(nèi)燃燒時火焰?zhèn)鞑サ秸麄€管網(wǎng)中，在RTO進氣管道前端增加了阻火器。
3）高溫閥水冷系統(tǒng)
在大多數(shù)的RTO裝置中，高溫閥主要靠自然散熱?？紤]到發(fā)生緊急情況時燃燒室的溫度過高，本項目采用循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。水冷系統(tǒng)由軟水槽、軟水循環(huán)泵及軟水冷卻器組成，軟水通過浮球液位計自動補充到軟水槽中，通過軟水循環(huán)泵輸送至高溫閥，再通過軟水冷卻器被循環(huán)水冷卻后進入軟水槽。
總結(jié)
經(jīng)工藝優(yōu)化后的RTO裝置運行結(jié)果分析表明:
1)通過多次抽樣測量，RTO燃燒室表面溫度基本維持在50～70℃，滿足溫度≤75℃的設計要求。
2)燃燒室溫度始終維持在850～1100℃，保證了有機廢氣中的有機成分充分氧化燃燒。
3)煙囪平均出口溫度120℃，低于150℃的設計要求。
4)經(jīng)當?shù)丨h(huán)保部門多次抽查，經(jīng)過RTO裝置處理的焦化廢氣達到GB16171—2012《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》的要求，有機廢氣的凈化率達到了99%，CO的凈化率達到了97%。
