CN106369615B - 一种有机废气的焚烧处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机废气的焚烧处理方法，包括（1）当有排放气时，经引风设备进入柴油吸收设备，当无排放气时，在柴油吸收设备中引入一定量空气，维持柴油吸收设备压力稳定，并使废气有机物浓度稳定在处理后的5000‑35000mg/m³；（2）通过核算步骤（1）废气排放量和有机物浓度，选择配风量合适的现有加热炉，使废气与加热炉配风空气混合后气体有机物浓度小于200mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.05%；（3）在步骤（2）前提下，将步骤（1）吸收后废气引入气体混合器中，与加热炉配风空气混合；（4）混合后气体送入加热炉焚烧处理，净化气达标排放。本发明在废气排放时间及有机物浓度不确定情况下，不会干扰加热炉及其配风风机正常运行，无爆炸风险和不安全隐患。

Description

一种有机废气的焚烧处理方法及装置

技术领域

本发明涉及环保废气处理技术领域，具体涉及一种有机废气的焚烧处理方法及装置。

背景技术

有机废气的成分复杂，对环境和人类产生严重危害，已成为我国环境保护工作的重点之一。炼油厂在加工原油的过程中，一些设施不可避免地排放出大量的恶臭污染废气，如含硫污水储罐、半成品油品储罐、污油储罐，特别是含硫污水储罐等，逸散的废气组分复杂，废气中恶臭污染物包含硫化氢、有机硫化物、苯系物及其它VOCs（挥发性有机物）等组分。该废气不但造成周边环境的恶臭污染，对人体健康造成威胁，而且造成大量烃类资源浪费。特别是这类废气属于无组织排放污染源，排放时间、排放量及污染物浓度均不确定，净化难度较大。

目前，国内外治理有机废气比较普遍的方法有吸附法、吸收法、冷凝法、氧化法、生物处理法等，近年来又出现了一些新技术，如膜分离法、光分解法和吸附催化氧化等综合处理技术。燃烧法对有机废气的去除效率总体高于吸收法和吸附法，已成为有机废气处理的重要手段。燃烧法是比较彻底地的有机废气净化方法，在炼油厂，利用现有的加热炉、焚烧炉、催化裂化再生器和CO锅炉、火炬等处理有机废气，投资小，净化效率高。目前的燃烧法主要有普通热力燃烧、催化燃烧、蓄热燃烧、蓄热催化燃烧、锅炉热力焚烧等。普通热力燃烧是将有机类气体的废气送入有火焰的燃烧炉中，使可燃成分燃烧，转化成二氧化碳和水，该法处理效率高，但能耗高，运行费用过高，废气中大量烃类资源白白浪费掉。锅炉热力燃烧技术指利用现有供电锅炉、供热锅炉或其他非废气处理专用的加热炉或焚烧炉，将产生的废气直接引入到燃烧室，在尽量少增加设备的情况下达到去除污染物的目的。该法具有简单实用，投资省，运行费用低，去除效率高，还能带来一定的经济效益，适用于有机废气处理，目前使用较为普遍。

CN103697482A公开了一种有机废气锅炉热力焚烧处理系统及处理工艺，处理装置包括顺次连接的吸收装置、锅炉风机、锅炉、脱硫脱硝除尘装置和烟囱，在保证净化效果的前提下，通过设置除雾处理、应急排放处理和风量平衡处理，增强了整个工艺的稳定性和安全性。但是，该方法只有在废气浓度低于爆炸极限的1/4时，才可以进入后续焚烧系统继续处理，只适用于较低浓度有机废气的处理。对于高浓度有机废气，由于大多数有机物的爆炸下限在20000～50000mg/m³，由于要控制废气浓度低于1/4爆炸极限限时才可以进入后续焚烧处理，也即废气总烃浓度高于12500mg/m³的废气都将直接从应急排放口排放，达不到处理目的。此外，该装置还需要设置专门的风量平衡处理，而且该工艺中的吸收装置只是对废气中的杂质、颗粒及酸性物质进行预处理，不能回收废气中的烃类物质，造成大量烃类资源浪费，经济性差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种有机废气的焚烧处理方法及装置。本发明首先通过柴油吸收稳定废气中的有机物浓度，并以此浓度选择现有适宜的加热炉，控制废气随配风空气进入加热炉时的有机物浓度，在废气排放时间及有机物浓度不确定的情况下，不会干扰加热炉及其配风风机的正常运行，无爆炸风险和不安全隐患，净化气可达标排放。

本发明有机废气的焚烧处理方法，包括如下内容：

（1）当有排放废气时，废气经引风设备进入柴油吸收设备，当无排放废气时，引入一定量空气进入柴油吸收设备，维持柴油吸收设备压力的稳定，并使废气中的有机物浓度基本稳定在处理后的5000-35000mg/m³；

（2）通过核算步骤（1）废气排放量和有机物浓度，选择配风量合适的现有加热炉，要求废气与加热炉配风空气混合后气体的有机物浓度小于200mg/m³，优选小于100mg/m³，氧化污染物耗氧量（氧化废气中污染物消耗配风空气中的氧量）小于0.05%，优选小于0.03%；

（3）在步骤（2）的前提下，将步骤（1）吸收处理后废气按比例引入气体混合器中，与选定的现有加热炉的配风空气充分混合；

（4）混合后气体由配风风机送入加热炉焚烧处理，净化气达标排放。

本发明中，有机废气主要来自轻质油储罐、化工产品储罐等产生的无组织排放的废气，该类废气的排放时间和有机物浓度呈动态变化，其有机物浓度一般可高达几万至上百万mg/m³。当排放区有废气排放时，经柴油吸收后有机物浓度可稳定在10000-35000mg/m³；当排放区无废气排放时，在柴油吸收设备中引入一定量空气，维持柴油吸收设备压力的稳定，柴油与空气逆流接触，柴油少量挥发，可使废气的有机物浓度基本稳定在5000-20000mg/m³之间。由此可见，本发明方法不仅可以保证柴油吸收设备压力和后续处理过程中有机物浓度的稳定，而且可以最大量的回收废气中的烃类物质，特别适用于排放时间和有机物浓度不确定的无组织排放源的废气处理。

本发明中，柴油选用粗柴油，包括常二线粗柴油、常三线粗柴油、催化裂化粗柴油，优选常二、三线粗柴油，吸收后的富柴油吸收剂与加氢原料混合后去加氢处理。步骤（1）中通过对柴油吸收设备操作参数进行调节，控制吸收后废气中有机物浓度，以满足步骤（1）的要求。主要控制参数有：液气比为60-150L/m³，优选为80-100L/m³；吸收温度为5-40℃，优选为10-35℃；吸收压力为20-200kPaG，优选为50-150kPaG。

本发明中，步骤（2）通过核算步骤（1）废气排放量和有机物浓度，选择配风量合适的加热炉，通常以柴油吸收后废气中最大有机物浓度进行核算。步骤（2）中选择的加热炉的操作工况良好，燃料燃烧充分，烟气中的非甲烷总烃小于20mg/m³，NO_X小于100mg/m³，可以是炼油工艺加热炉、FCC余热锅炉、烧焦炉、硫磺尾气焚烧炉、烧氨炉等。由于柴油吸收后废气中有机物浓度较为稳定，因此以此浓度选择现有适宜的加热炉，不需要新增设备，也不会干扰现有加热炉或焚烧炉正常运行。

本发明中，有机废气进入加热炉或焚烧炉等处理有3种方式，一是直接进入燃烧室，二是随空气进入，三是随燃料气进入（燃煤、燃油锅炉不能随燃料输入）。第一种方式要保证废气中的有机物浓度小于爆炸下限LEL的25%或远大于爆炸上限；第二种方式要保证混合气体中的有机物浓度小于爆炸下限LEL的25%；第三种方式要保证混合气体中的有机物浓度远大于爆炸上限。因此，有机物浓度较低的废气宜随空气进入，浓度很高的废气宜随燃料气进入。本发明通过柴油吸收稳定废气中有机物的浓度，选择配风量合适的加热炉，并控制废气与加热炉配风空气混合气体的有机物浓度小于200mg/m³，优选小于100mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.05%，优选小于0.03%，可以保证混合气体中的有机物浓度远远小于爆炸下限LEL的25%，废气可以随空气进入加热炉，不存在爆炸风险，也不会干扰现有加热炉或焚烧炉正常运行。

本发明中，步骤（3）柴油吸收后废气需要引入气体混合器中，与选定加热炉的配风空气充分混合，以防局部浓度过高形成爆炸性气团。

本发明用于上述有机废气焚烧处理方法的处理装置，包括废气流量计、空气阀门、废气引气设备、柴油吸收设备、气体混合器、现有加热炉配风风机和加热炉，废气流量计和空气阀门用于切换废气管路和空气管路，维持柴油吸收设备压力的稳定，引气设备用于将废气引入柴油吸收设备，柴油吸收设备用于吸收废气中的有机物，使排出柴油吸收设备的废气的有机物浓度稳定在5000-35000mg/m³；气体混合器用于将柴油吸收后废气与加热炉配风空气按比例充分混合，使混合后气体的有机物浓度小于200mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.05%；混合后气体通过加热炉配风风机送入加热炉焚烧处理，净化气达标排放。

本发明中，当排放区有废气排出时，废气流量计有流量显示，输送关闭信号给空气阀门；当排放区无废气排放时，废气流量计发出信号，开启空气阀门，引入一定量空气进入柴油吸收设备，维持柴油吸收设备压力的稳定，并确保经柴油吸收后气体的有机物浓度基本稳定在5000-20000mg/m³。

本发明中，在气体混合器前的管道上和柴油吸收设备外排管线上安装应急联锁切断阀组和排气筒，当加热炉配风风机停止时，应急切断阀组进行联锁切换，切断进入气体混合器的阀组，打开废气至排气筒阀组，使废气由排气筒直接排放。

本发明中，柴油吸收设备可以采用本领域常规的结构和操作条件，如采用填料式吸收塔，塔内填料为常规规整填料，优选金属规整填料，更优选金属阶梯环。

本发明中，有机废气和配风空气充分混合的气体混合器内可以设置废气分布器，以防局部浓度过高形成爆炸性气团。

本发明中，在柴油吸收设备排放废气与配风空气混合前的管道上及排放废气至排气筒的管道上设置阻火器，增强稳定性和安全性。

与现有技术相比，本发明方法可以达到以下有益效果：

（1）通过柴油吸收稳定废气中有机物浓度，在废气排放时间和有机物浓度不确定的情况下，可使废气中有机物的浓度从处理前的几万至上百万mg/m³基本稳定在处理后的5000～35000mg/m³，可以保证柴油吸收设备压力和后续处理过程中有机物浓度的稳定，不需要设置浓度和风量平衡设备，不会干扰现有加热炉的正常运行，不存在安全隐患，而且可以避免烃类物质的大量浪费，特别适用于排气时间和有机物浓度不确定的无组织排放源的废气处理。

（2）高浓度有机废气的排放时间和有机物浓度不稳定，如随燃料气或直接进入加热炉，存在风险，安全性差。为此，本发明将有机废气随空气进入加热炉，通过对混合后气体中有机物浓度和氧化污染物耗氧量的同时调控，不需要设可燃气体报警器，可以保证安全燃烧。

（3）通过柴油吸收稳定废气中的有机物浓度，并以此浓度选择现有适宜的加热炉，控制废气随配风空气进入加热炉时有机物的浓度，在废气排放时间和有机物浓度不确定的情况下，可以保证现有加热炉的长期稳定运行，净化气可达标排放。

（4）在气体混合器前的管道上和柴油吸收设备外排管线上安装应急联锁切断阀组和排气筒，在柴油吸收设备排放废气与配风空气混合前的管道上及排放废气至排气筒的管道上设置阻火器，进一步增强该方法的稳定性和安全性。

附图说明

图1是本发明的一种具体工艺流程图；

其中，1-有机废气，2-废气流量计，3-废气引气设备，4-空气，5-空气阀门，6-柴油吸收设备，7-阻火器，8加热炉配风空气，9-气体混合器，10-加热炉配风风机，11-加热炉，12-阻火器，13-应急排气筒，14、15-应急联锁切断阀组。

具体实施方式

下面通过附图1和实施例对本发明方法及装置进行详细说明。

本发明有机废气的焚烧处理装置如附图1所示，包括废气流量计2、废气引气设备3、空气阀门5、柴油吸收设备6、阻火器7、气体混合器9、加热炉配风风机10、加热炉11、阻火器12、应急排气筒13、应急联锁切断阀组14和15。

本发明有机废气的焚烧处理的工艺流程如附图1所示，有机废气1在废气引气设备3的驱动下，进入柴油吸收设备6进行吸收处理，当高浓度有机废气1停止排放时，废气流量计2发出信号，打开空气阀门5，引入空气4进入柴油吸收设备6，经过柴油吸收后的气体，经过阻火器7，在气体混合器9中，与加热炉配风空气8充分混合，在加热炉配风风机10的驱动下，进入加热炉11进行焚烧处理，当加热炉配风风机10停止工作，则应急联锁切断阀组14、15立即动作，关闭阀门14，停止将废气引入加热炉，打开阀门15，废气经过阻火器12，由应急排气筒13紧急排放。

实施例1

采用本发明附图1的流程，处理某炼厂成品汽油储罐排放废气，废气排放量为0-300m³/h，总烃浓度为300-650g/m³。采用常三线粗柴油吸收，吸收的液气比为100L/m³，吸收温度为35℃，吸收压力为100kPa，吸收后废气的总烃浓度为25000-30000mg/m³。当储罐无呼吸排放气时（废气排放量为0），引入一定量的空气，维持柴油吸收设备压力的稳定，同时空气将通过柴油带出部分有机物，使总烃浓度稳定在5000-20000mg/m³。选用配风空气量为105000m³/h以上的加热炉对柴油吸收后气体进行焚烧处理，有机废气与配风空气混合后气体的总烃浓度小于100mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.028%。废气经吸收-焚烧处理后可达标排放，排放烟气中非甲烷总烃浓度小于20mg/m³。经过长期运行（一年以上），加热炉和配风风机处于正常运行，稳定性和安全性好。

实施例2

采用本发明附图1的流程，处理某炼厂航煤储罐排放气，废气排放量为0-500m³/h，总烃浓度为300-400g/m³，采用常三线粗柴油吸收，吸收的液气比为100L/m³，吸收温度为35℃，吸收压力为150kPa，吸收后废气中的总烃浓度为20000-26000mg/m³。当储罐无呼吸排放气时（废气排放量为0），引入一定量的空气，维持柴油吸收设备压力的稳定，同时空气将通过柴油带出部分有机物，使总烃浓度稳定在5000-20000mg/m³。选用配风空气量为130000m³/h以上的加热炉对柴油吸收后气体进行焚烧处理，有机废气与配风空气混合后气体的总烃浓度小于100mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.03%。废气经吸收-焚烧处理后可达标排放，排放烟气中非甲烷总烃浓度小于20mg/m³。经过长期运行（一年以上），加热炉和配风风机处于正常运行，稳定性和安全性好。

实施例3

采用本发明附图1的流程，处理某炼厂成品汽油储罐排放废气，废气排放量为0-300m³/h，总烃浓度为300-650g/m³，采用常三线粗柴油吸收，吸收的液气比为80L/m³，吸收温度为10℃，吸收压力为80kPa，吸收后废气中的总烃浓度为15000-20000mg/m³。当储罐无呼吸排放气时（废气排放量为0），引入一定量的空气，维持柴油吸收设备压力的稳定，同时空气将通过柴油带出部分有机物，使总烃浓度稳定在5000-20000mg/m³。选用配风空气量为60000Nm³/h以上的加热炉对柴油吸收后气体进行焚烧处理，有机废气与配风空气混合后气体的总烃浓度小于100mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.028%。废气经吸收-焚烧处理后可达标排放，排放烟气中非甲烷总烃浓度小于20mg/m³。经过长期运行（一年以上），加热炉和配风风机处于正常运行，稳定性和安全性好。

比较例1

当处理的有机废气浓度较高时，宜随燃料气进入焚烧炉，因此将实施例1使用的有机废气随燃料气进入焚烧炉。由于该废气的总烃浓度为300-650g/m³，而且废气为间歇排放，与燃料气混合或者直接进入加热炉炉膛，燃料气波动较大，对现有加热炉的正常操作影响很大。而且废气含有氧，存在爆炸风险。

比较例2

处理流程及操作条件同实施例2，不同之处在于不采用柴油吸收，直接与配风空气混合，如果选择与配风风量为130000Nm³/h加热炉配风充分混合后进入加热炉焚烧，废气与配风空气充分混合后的总烃浓度为766-1725mg/m³，虽然远低于25%LEL（爆炸下限），不存在安全隐患，但是焚烧这部分污染物所需的耗氧量为 0.22%～0.48%，则会对现有加热炉的正常操作影响很大，无法维持长期稳定的运行。

比较例3

处理流程及操作条件同实施例2，不同之处在于，如果选择与配风风量为10000Nm³/h加热炉配风充分混合后进入加热炉焚烧，混合后的总烃浓度为925-1238mg/m³，虽然远远低于25%LEL（爆炸下限），不存在安全隐患，但是焚烧这部分污染物所需的氧耗量为 0.26%～0.35%，会对现有加热炉的正常操作影响很大，无法维持长期稳定的运行。

比较例4

处理流程及操作条件同实施例2，不同之处在于当储罐无排放气时，且不引入一定量的空气，柴油吸收设备内的压力无法保持，吸收塔内的压力将可能变为常压甚至微负压，塔内压力的变化对吸收油的稳定操作有影响，导致柴油吸收设备的运行波动，无法维持长期稳定的运行。

Claims (15)

1.一种有机废气的焚烧处理方法，其特征在于包括如下内容：

（1）当有排放废气时，经引风设备进入柴油吸收设备，经柴油吸收后有机物浓度稳定在10000-35000mg/m³；当无排放废气时，在柴油吸收设备中引入一定量空气，维持柴油吸收设备压力的稳定，并使废气中的有机物浓度基本稳定在处理后的5000-35000mg/m³；

（2）通过核算步骤（1）废气排放量和有机物浓度，选择配风量合适的现有加热炉，要求废气与加热炉配风空气混合后气体的有机物浓度小于200mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.05%；

（3）在步骤（2）的前提下，将步骤（1）吸收处理后废气按比例引入气体混合器中，与选定加热炉的配风空气充分混合；

（4）混合后气体由配风风机送入加热炉焚烧处理，净化气达标排放。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：有机废气主要来自轻质油储罐、化工产品储罐产生的无组织排放的废气，该类废气的排放时间和有机物浓度呈动态变化，其有机物浓度高达几万至上百万mg/m³。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中当排放区无废气排放时，在柴油吸收设备中引入一定量空气，维持柴油吸收设备压力的稳定，柴油与空气逆流接触，柴油挥发，可使废气的有机物浓度稳定在5000-20000mg/m³之间。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）的柴油选用粗柴油，吸收后的富柴油吸收剂与加氢原料混合后去加氢处理。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：步骤（1）中通过对柴油吸收设备操作参数进行调节，控制吸收后废气中的有机物浓度，以满足步骤（1）的要求；主要控制参数有：液气比为60-150L/m³，吸收温度为5-40℃，吸收压力为20-200kPaG。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：控制液气比为80-100L/m³，吸收温度为10-35℃，吸收压力为50-150kPaG。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）通过核算步骤（1）废气排放量和有机物浓度，选择配风量合适的现有加热炉，通常以柴油吸收后废气中最大有机物浓度进行核算。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中选择的加热炉的操作工况良好，燃料燃烧充分，烟气中的非甲烷总烃小于20mg/m³，NO_X小于100mg/m³；选择的加热炉是炼油工艺加热炉、FCC余热锅炉、烧焦炉、硫磺尾气焚烧炉或烧氨炉。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）控制废气与加热炉配风空气混合后气体的有机物浓度小于100mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.03%，不存在爆炸风险，也不会干扰现有加热炉或焚烧炉正常运行。

10.用于权利要求1-9任一所述的有机废气焚烧处理方法的处理装置，其特征在于：包括废气流量计、空气阀门、废气引气设备、柴油吸收设备、气体混合器、现有加热炉配风风机和加热炉，废气流量计和空气阀门用于切换废气管路和空气管路，维持柴油吸收设备压力的稳定，引气设备用于将废气引入柴油吸收设备，柴油吸收设备用于吸收废气中的有机物，使排出柴油吸收设备的废气的有机物浓度稳定在5000-35000mg/m³；气体混合器用于将柴油吸收后废气与加热炉配风空气按比例充分混合，使混合后气体的有机物浓度小于200mg/m³，氧化污染物耗氧量小于0.05%；混合后气体通过加热炉配风风机送入加热炉焚烧处理，净化气达标排放。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：当排放区有废气排出时，废气流量计有流量显示，输送关闭信号给空气阀门；当排放区无废气排放时，废气流量计发出信号，开启空气阀门，引入一定量空气进入柴油吸收设备，维持柴油吸收设备压力的稳定，并确保经柴油吸收后气体的有机物浓度基本稳定在5000-20000mg/m³。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：在气体混合器前的管道上和柴油吸收设备外排管线上安装应急联锁切断阀组和排气筒，当加热炉配风风机停止时，应急切断阀组进行联锁切换，切断进入气体混合器的阀组，打开废气至排气筒阀组，使废气由排气筒直接排放。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：柴油吸收设备采用填料式吸收塔，塔内填料为金属规整填料。

14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：在有机废气和配风空气充分混合的气体混合器内设置废气分布器，以防局部浓度过高形成爆炸性气团。

15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：在柴油吸收设备排放废气与配风空气混合前的管道上及排放废气至排气筒的管道上设置阻火器，增强稳定性和安全性。