全国初次呈现两大央企携手民营企业共同进军煤化工VOCs管理这一行业新动态。8月12日下午，五百强中石化南京公司、央企煤科院煤转化分院与深圳众意远诚环保科技股份有限公司在深圳签署协作协议，共同进军煤化工VOCs管理。


蓄热式热力氧化器GRTO在煤化工范畴的应用

煤化工企业废气主要成分由VOCs、含硫化合物、含氮化合物和一氧化碳等，其中卤素、以及酸性气体的腐蚀问题为煤化工行业区别与其它行业的重点。依据煤化工范畴有益阅历和取得的良好效果提供参考。

煤化工废气中污染源及种类：

煤制焦过程废气：焦化废气主要来源于装煤、炼焦、化产回收等过程。装煤初期，煤料在高温条件下与空气接触，构成大量黑烟及烟尘、荒煤气及对人体安康有害的多环芳烃。炼焦时，废气一方面来自化学转化过程中未完整炭化的细煤粉及其析出的挥发组分、焦油、飞灰和走漏的粗煤气，另一方面来自出焦时灼热的焦炭与空气接触生成的CO、CO2、NOx等,主要污染物包括苯系物（如苯并芘）、酚、氰、硫氧化物以及碳氢化合物等。



煤制气过程中废气：煤制气废气的来源主要是气化炉开车过程中由于炉内结渣、火层倾斜等非正常停车而产生的逸散，另外，还有炉内的排空气构成部分废气、固定床气化炉的卸压废气、粗煤气净化工序中的部分尾气、硫酚类物质回收装置的尾气及酸性气体、氨回收吸收塔的排放气。这些废气的主要成分包括碳氧化物、硫氧化物、氨气、苯并芘、CO、CH4等，有些还夹杂了煤中的砷、镉、汞、铅等有害物质，对环境及人体安康有较大的危害。

煤制油过程废气：煤的液化可分为直接液化和间接液化。煤直接液化时，经过加氢反响，一切异质原子基本被脱除，也无颗粒物，回收的硫能够取得元素硫，氮大多转化为氨。煤间接液化时，催化合成过程中的排放物不多，未反响的尾气（主要是CO）能够在熄灭器中熄灭，排放的废气中CO2和硫很少，也没有颗粒物的生成。煤液化过程对环境构成的影响较小，主要的污染物是液化残渣，这是一种高碳、高灰和高硫物质，在某些工艺中占到液化原料煤总量的40％左右，需进一步处置。


煤熄灭过程废气：煤熄灭过程主要污染物有粉尘与烟雾、SO2为主的硫化物、N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4等氮氧化物、Hg、Cd、Pb、Cr、As、Se、F等有害微量元素、产生温室效应的CO2等。煤直接熄灭的能量应用率低，环境污染严重。
项目背景

以某石化项目为例：废气最大风量20000Nm3/h，废气浓度约3500mg/m3。主要成分如下：甲苯、苯乙烯和少量酸性气体等成分。

工艺选择

E．针对GRTO出口有洗濯塔的系统高温维护：GRTO出口接洗濯塔，若洗濯塔是玻璃钢材质，则GRTO出口温度需求控制在100摄氏度以下，若超越100摄氏度，GRTO自动切断与消费线之间的联机，工艺废气直接进入烟囱。
废气属于小风量、高浓度废气，大部分为有机废气，含有部分酸性气体，采用较为合理的工艺为：洗濯+GRTO+洗濯。关于大部分有机废气的合成温度在760摄氏度以下，其中苯环和卤素，在400℃左右条件下，容易产生二噁英，但二噁英能够在温度高于850摄氏度且熄灭时间大于1S或者温度高于800摄氏度且熄灭时间大于2S时就能够合成掉，苯环被破坏掉后就不会有二噁英产生，即其反响是不可逆的，所以众意远诚的炉膛设计熄灭温度是850摄氏度且熄灭时间在2S以上。

工艺流程图

GRTO原理：蓄热式热氧化炉，专业处置有机废气，使有机废气在高温环境里合成洁净，合成率抵达99％以上，最终使废气排放契合国度环保规范。此热氧化炉运用两个固定的热交流媒介床，热交流媒介运用的是蓄热陶瓷，来自消费线的废气经过一个热陶瓷媒介床后被加热；到炉膛后熄灭的高温气体将另一个热交流媒介床加热，如此两个热交流媒介床相互切换，蓄热后去加热低温废气。热交流效率抵达95％以上，很容易应用有机废气完成氧化炉的自我维持，而不用任何燃料。
设备引见

蓄热式氧化炉
GRTO设备是在吸收德美技术的基础上自主开发的三床式GRTO设备，该系统主要由熄灭室、3组结构相同的蓄热床和3个气动切换进气阀，3个气动排气切换阀以及3个气动清吹切换阀组成，9个气动切换阀自动切换，切换周期1~6min，由时间来控制，若出气温度超越设定值，会强迫切换。蓄热床内填充规整蜂窝陶瓷蓄热体，其主要材质为致密堇青石，具有优秀的耐酸、碱和有机介质腐蚀性、蓄热效果好、热回收效率高、过风阻力小、热胀冷缩系数小，抗裂性能好，寿命长等优点。设备内部内衬300mm以上的耐高温陶瓷纤维保温资料，充沛保证设备表面温度低于国度规范，同时可有效避免气体和钢构件接触。气动切换阀均采用知名品牌气动执行器，其中，气动切换阀体采用双相不锈钢材质，切换稳定，运用寿命长，正常工作可切换1000万次。避免与炉体钢板接触部分腐蚀问题，凡与废气接触部分衬防腐涂料，喷涂资料耐高温，能够保证炉体的较长运用寿命，在日常维护过程中，假如有涂层零落，需求及时的补修，避免大面积氧化。

涡流净化塔

涡流净化塔具有阻力小、能耗省、噪音低、处置效率高，能处置氯化氢气体、氟化氢气体、氨气雾、铬酸雾、氰氢酸气体、碱蒸气、硫化氢气体等气体的新型净化塔，它具有净化效率高、占空中积小、耐腐蚀、耐老化性能好，重量轻的特性。它适用于排放一定浓度的腐蚀性酸雾气体，主要用于化工、电子、医院、研讨中心等场所。

工作原理：需处置的废气，由玻璃钢离心风机压入净化塔之进气段后，垂直向上与喷淋段自上而下的液体发作吸收反响，使废气浓度降低，然后继续向上进入填料段，废气在塑料球打滚再与吸收液起中和反响，使废气浓度进一步降低后进入脱水器，净化后的气体排出大气。经测定剖析，硫酸雾净化效率可达99%以上，硝酸净化效率可达99%，盐酸雾净化效率可达99.9%、对酸雾净化性抵达国内先进水平。涡流净化塔为圆筒型结构方式，全塔由三部份组成，即贮液、进气、喷淋、脱水和出气，出口管衔接，塑料球分别装在喷淋内。碱洗净化塔为玻璃钢一体成型，结构紧凑、耐腐蚀，耐高温、表面润滑；除水部份离式产生水气分别；喷水部：高压喷水产生雾状，分上下两段扩展接触处置进步功用。


GRTO安全方面设计

A．管道内起火对车间的影响：管道内的爆炸，大部分都来源于管道内有大量有机积液忽然挥发，再遇上静电而产生的。保送腐蚀性气体的管道比较难做防静电设备，只能降低风速，设计在8米/秒以下的风速比较合适。

B．GRTO失火对车间的影响：GRTO炉膛内的明火很难进入车间过来的管道，由于有2米高左右的蓄热陶瓷，蓄热体自身就是很好的阻火器。在管道前端能够装置阻火器，进一步保证消费车间内的安全。

C．RTO区域内的爆炸：GRTO在点火前要中止吹扫，吹扫的目的是将残留在GRTO管道和炉膛内的有机物清算洁净，避免点火时引爆。GRTO入口处有浓度检测仪，响应时间在5秒左右，所以浓度检测仪的装置位置比较重要，且要做缓冲罐，当检测到废气浓度高报警，新风风门会自动翻开中止浓度稀释；若废气浓度高会报警，则GRTO切断与消费线间的联机，废气直接旁通到烟囱。理想消费中做几措施也无法100%避免爆炸，所以在恰当的位置加泄爆装置，比如GRTO炉膛顶部有泄爆门，此泄爆门能够靠自重关闭，泄爆后不会影响GRTO的正常运转；缓冲罐上有泄爆片。有这些泄爆措施，即便发作爆炸，也会把爆炸的损失降到最低。

D．应急停电系统设计：GRTO十分惧怕忽然停电，炉膛内的高温无法快速散去，招致很多防腐资料或者其他设备被高温损坏。设计了一台应急紧缩空气储气罐、UPS和手自动控制的泄爆门，一旦忽然停电，UPS和应急紧缩空气储气罐会将一切风门打到安全位置，比如新风风门开启，吹扫风门开启，泄爆门翻开等等；应急紧缩空气会进入熄灭器管道，避免高温烟气从熄灭器泄显露来，招致点火管路的风险和损坏熄灭器。但紧缩空气罐仅能支撑15到20分钟左右，甲方需求配置备用电源给紧缩空气或助燃风机。


G．炉膛温渡过高维护：炉膛内有2支热电偶，每支热电偶都是双支的，假如一支呈现问题，还有一支备用，保证炉膛内温度控制平均。炉膛温度不能超越980摄氏度，否则内部的蓄热陶瓷和陶瓷纤维组块的运用寿命会受影响，当炉膛温度超越一定值时，燃油管路的双电磁阀会自动关闭，避免柴油走漏进入炉膛。炉膛温度再高就要翻开新风风门去降温，当炉膛温度发作高高报警，GRTO自动切断与消费线的联机，工艺废气直接进入烟囱。

GRTO运转过程

初次开机时，需求对蓄热体预热，待预热至设定温度后，含挥发性有机化合物(VOCs)的废气经过阀门的切换，进入蓄热床，废气被蓄热陶瓷逐步加热后进入熄灭室（熄灭室有两个作用：一是保证废气能抵达设定的氧化温度，二是保证废气有足够的停留时间，从而使其中的VOCs充沛氧化），VOCs在熄灭室内高温氧化合成并放出热量，构成的热风在经过另一蓄热床时，与蓄热体中止热交流，蓄积热量，以减少辅助燃料的耗费，而被氧化的洁净气体温度逐步降低。正常运转过程中，GRTO内部温度控制经过熄灭器来完成。当有机废气浓度抵达自持熄灭状态时，产生热量足以满足下一次冷气预热请求时，此时系统无需开启辅助加热装置进行辅助加热，即可完成有机废气氧化，抵达节能效果。当GRTO温度呈现异常时（即前端浓度太高），经过PLC程序自动控制关闭进气阀，全开异常外排和新风阀，使GRTO设备完整经过新颖风降温。GRTO炉膛温度经过2根高温热电偶中止实时监控，运转过程PLC程序经过自动调理燃气调理比和相关阀门控制炉膛温度的稳定。当炉膛温度呈现异常升温时，可经过GRTO设备的泄温口中止紧急排温。

设备净化效率


GRTO运转多年，经多方检测，处置效率不时坚持在99%以上，炉体表面温在30～50摄氏度作用，烟囱出口温度低于60摄氏度，运转状态良好。