焦化VOCs氮阀系统设计方案

本实用新型的保护范围不限于以上实施例及其变换。本领域内技术人员以本实施例的内容为基础进行的常规修改和替换，均属于本实用新型的保护范畴。挥发性的有机物VOCs污染带来的环境问题已经受到广泛的重视。在我国，VOCs（volatile organic compouds）挥发性有机物，是指常温下饱和蒸汽压大于133.32Pa，常压下沸点在50—260℃以下的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。挥发性有机混合物不仅对人体有刺激作用，而且其中不少对内脏有毒害作用，还有的是致突变物与致癌物。挥发性有机混合物中的烯烃和某些芳香烃化合物，在大气中，在阳光的作用下，还可以和氮氧化物发生反应形成洛杉矶型的光化学烟雾或工业型光化学烟雾，造成二次污染。

因此为进一步提升大气污染防治水平，改善本地区域环境质量，焦化厂的VOCs治理变得尤为重要。防止储罐等容器出现过压或负压的方法是在容器顶部设置开口;此种情况下，再向容器内注入产品时，任何的多余空气或气体可自由离开容器；相反当产品排出时，空气可流入容器内。但是进入储罐内的空气可能会污染产品，尤其是当储罐中存储的是有机溶液与碳氢物时，爆炸性气体（或空气）会在产品上方形成；此外，还有可能发生不良气体与蒸气的释放。

避免以上情况的发生，需要将储罐密封；然而，储罐中物料存放在常压条件下，需要避免在对其灌装或温度升高时出现过压，也需要避免在排放产品时出现真空，因此气封系统的安装显的尤为必要。
氮封系统是基于压力的气封工艺，可确保储罐顶部空间处于惰性气体保护与微正压控制之下。
煤化工作为传统重工业性行业，在实际生产过程中很容易产生各种尾气，因此煤化工（焦化）也是VOCs产生的主要领域之一。炼焦及后续煤气净化涉及到的众多化工介质中含有大量的VOCs。
在焦化生产过程中，由于介质流动、温度及压力的变化，极易出现含有VOCs的尾气逸散。这些逸散尾气组成复杂，含有不同刺激性、腐蚀性、恶臭甚至致癌致畸的有害成分，是焦化厂异味的主要来源。

气的排放不仅严重污染环境，影响员工身心健康，加剧装置腐蚀，而且会造成资源浪费，如果处置不当，还存在燃烧爆炸的安全风险。《炼焦工业污染物排放标准》（GB16171-2012）对大气污染特别排放限值提出了严格的要求。

1、 焦化VOCs氮阀系统设计方案焦化厂VOCs的来源与组成

VOCs成分复杂，目前已经监测出的VOCs有300 多种，主要来自建筑装饰、有机化工、钢铁冶金，石油石化、包装印刷、表面涂装等行业。在以往的VOCs治理中，焦化厂很少进行处理，但实际上焦化在钢铁冶金企业中，在生产过程中会产生各种各样的异味，不仅污染环境，同时对员工的身体也造成潜在的危害。

焦化厂的工艺流程包括煤的高温干馏，主要原料是煤，一般采用的是配合煤。配合煤作为化合物里面的成分，其组成并不固定。

在整个工艺过程中炼焦、回收是产生VOCs最多的车间，尤其在回收区域更为严重，因此对于焦化厂的VOCs治理主要集中在回收区域。炼焦的除尘装置效果理想可以减少很大一部分VOCs的外排，而回收区域涉及的设备众多，各种罐体的放散气直接连通大气，产生的异味严重。氨水、焦油、萘、酚、甲烷类烃等物质会逸散到大气中，特别是苯、硫化氢等物质，更是具有强烈的毒性，污染环境，严重影响环境和毒害操作工人的身体。

2、焦化VOCs氮阀系统设计方案焦化厂VOCs的治理措施

氮封装置（氮封阀）常规情况是由供氮阀、泄氮阀和呼吸阀三大部份组成。当罐内压力升高超过设定值时，供氮阀关闭，泄氮阀打开，将罐内多余压力快速泄放。在储罐内压力降低时，泄氮阀处于关闭状态，供氮阀打开，向罐内注入氮气并保证储罐处于微正压的状态。供氮阀氮气源压力保持在0.2~0.8MPa之间的一个固定值，现场压力较高时，可在供氮阀前安装一台自力式调压阀将压力减至0.8 Mpa以下，以提高可靠性和使用效果。和其他环境治理措施类似，焦化厂尾气治理仍然要遵循“源头减量、过程控制、末端治理”的总体思路。采用*工艺装备，淘汰落后生产工艺，减少“跑冒滴漏”，实现源头尾气减量。同时，要提高生产管理水平，减少操作维护不当产生的尾气排放，采取适当的治理措施，将产生的尾气加以回收或处理。

焦化厂生产过程产生的尾气种类繁多、性质各异，发生源的特点亦不相同。根据其各自的特点，处理方法也多种多样。

目前常用的方法主要有化学吸收法、物理吸附法、冷凝回收法、燃烧法、催化分解法、氮封法以及通过压力平衡系统引入煤气负压管网回收等。

目前大部分焦化厂在设计时都设计有有害尾气回收管道系统，在施工时已装配有害尾气回收系统，鼓风、粗苯、油库等槽放散尾气均接入了鼓风机前负压管道。但由于安全原因，都没有很好地发挥作用。

一些单位在进行有害尾气治理时，采用洗涤吸附法、吸附燃烧法、洗涤氧化法、吸收法等，尾气治理工艺各有特点，效果各异，投资费用及运行费用也差别较大。

VOCs作为环保指标，之前很少在焦化厂中进行治理。但随着国家环保形势的加剧，民众对于环保的意识也在提高，企业投入资金和技术对VOCs的排放进行治理，可以减少企业对环境的污染程度和范围。

3、焦化VOCs氮阀系统设计方案焦化厂密闭槽体VOCs的治理

焦化厂的VOCs主要集中于回收区域，回收区域涉及范围很广，大致分为氨硫、粗苯、鼓风冷凝、洗涤、精脱硫、储备站、油库等工段。其中粗苯、鼓风冷凝、洗涤、油库都有槽体。

之前的工艺是每个槽体放散气直接连通大气来保证槽体内的压力平衡，同时槽体内还有物料的进出。对于这种槽体的放散气有很多种治理方法，但是考虑性价比，操作方便，投资小，真正实现*。

一般都采用氮气密封然后全负压返回煤气系统的处理工艺。此工艺需要槽体的密封效果好，这样空气不容易进入负压区，可以更好地控制煤气的含氧量。

3.1焦化VOCs氮阀系统设计方案放散气全负压返回煤气系统工作原理

首先对封闭式槽体安装开闭式氮封装置，当槽体进出料作业时，氮封阀进行供氮与泄氮作业，泄氮时部分尾气随氮气排出。将封闭式槽体放散阀接入负压系统，在风机前安装一套微负压控氧装置，设定一定的压力，刚好将这些槽体排出的尾气吸入负压系统，而不至于在风机压力变化时将过多的氧气吸入到负压系统，从而产生安全隐患。作用是防止储罐挥发性有毒或可燃气体泄放到罐外危害安全,以一定的微压氮气在罐内保持一定的压力,氮封阀是设在罐顶的。取压点的介质经导压管引入检测机构,反馈结构的设计使得介质直接经阀盖进入检测机构，在罐顶的罐呼吸阀能起安全作用，一般泄氮阀的压力设定点略大于供氮阀的压力设定点，以免供、泄氮装置频繁工作。在流量控制方面每个阀门都配有控制流量百分比的固定板孔,气体密封系统的每个阀门尺寸根据气体流量表排列，根据提供的稳定气体压力计算适应特定需要气体密封的流量. 氮封阀中的氮气可以起到置换装置介质、平衡系统的压力等功能，用于保持容器顶部保护气的压力恒定，一般的氮气压力是常压，主要作用在于减少挥发，如苯罐，二是防止介质与空气的反应，如碱罐。进罐压力一般减压至1bar。适用于各类大型储罐的气封保护系统，运行可靠，并广泛适用于石油、化工等行业。

焦化VOCs氮阀系统设计方案组成及压力参考设定：

供氮阀装置（ZZYVP-16B自力式指挥器压力调节阀）压力调节范围内选定一设定值 如：1Kpa
泄氮阀装置（ZZVP-16K自力式微压调节阀）设定值的设定应远离供氮压力值，如：2Kpa
呼吸阀ZZFX-10压力设定值如：正压3KPa，负压-295Pa
N2的纯度为99.995%以上。
口径选型是根据储灌内进出物料流量来计算确定大小。

氮封技术主要是应用于库区槽罐的密封。槽内液位下降或温度降低时利用氮气补充槽内气体空间。通过氮气充满槽内液位上方，阻止液体介质持续气化，抑制介质气化逸出。

当槽体进料液位上升或温度升高造成槽内气体压力升高时，泄氮阀打开，氮气逸出，从而保持槽内压力平衡。该方法可有效减少库存槽罐作业过程中的尾气排放，也有利于提高槽罐本质安全水平。

另外，氮气属于惰性气体，与氧气反应条件为4000oC电弧环境，因此不必考虑氮封废气发生化学反应对煤气系统造成的不利影响。同时，氮封处理引入煤气系统的废气量很少（最大量不到1000m3)，对煤气系统管道也不会产生不利影响。

焦化VOCs氮阀系统设计方案具体工作原理：

（1） 设定微负压控氧装置前管道吸力为-100-200Pa，槽体放散口吸力为0~-50Pa，根据槽体至鼓风机前微负压控氧装置前的管道长度，管道长度不同，阻力不同，用槽体上阀门开度调节槽体放散口吸力为设定值；

（2） 微负压控氧装置接入鼓风机回流管道上或者风机前管道上，通过调节阀调节微负压控氧装置的吸力在-1000~-5000Pa；

（3）微负压控氧装置内部特殊结构，由吸入管、限压水封舱、气体水封、真空舱、折流板、调节阀、回流管、真空计、溢流管、补水管等构成，进口管内气体在负压作用下，冲破水封进入真空部分，被吸入鼓风机煤气管道，水封高度随着吸力的变化而变化，回收尾气刚好能冲破水封进行真空系统，保持有害尾气管道吸力恒定，气体带走的水汽在折流板处被冷凝下来进入回流管，回到水封系统，有一部分水汽被气体带入煤气，这时需用补水管补充，保证水封的高度。全程无排放，无泄漏，安全可靠，真正实现了*治理化产尾气。

焦化VOCs氮阀系统设计方案

各槽体放散口吸力设定为-100~0Pa，根据管道长度、口径、阻力情况来设定各放散口吸力，槽体安装开闭式供氮阀、泄氮阀，用变频控制器调节风机转速，各点用调节阀调节吸力，保证气体不会逸散到大气中，同时，又能保证保持足够的吸力。

该工艺全部采用12# 控制，选用自动化程度较高的设备，信号接入化产中控室中控系统，由中控室人员操作，不再另增加操作人员。为防止管道堵塞，在废气收集管道上加装蒸汽清扫管道，定期进行蒸汽冲扫。

随着国内对环境质量要求的不断提高，逐步展开了对挥发性有机物VOCs的治理工作，特别是在焦化行业，在生产过程中进行管控，避免了先污染后治理的弊端。是由G型指挥器操作型自力式压力调节阀（这里简称供氮阀）和X型自力式微压调节阀（简称泄氮阀）两大部份组成。当罐内压力升高超过设定值时，供氮阀关闭，泄氮阀打开（罐顶未设呼吸阀，或呼吸阀故障打不开），将罐内多余压力泄放。在储罐内压力降低时，泄氮阀处于关闭状态，供氮阀打开，向罐内注氮气。供氮阀阀前压力最好在1.0Mpa以下，现场压力较高时，可在供氮阀前安装一只ZZYP型自力式压力调节阀将压力减至。1.0 Mpa以下，以提高可靠性和使用效果。
        氮封装置（氮封阀）的供（泄）氮压力设定方便，可在连续生产的条件下进行。在设定压力范围内，如从100mm H20需调整到50mm H20，可通过调节供氮阀顶部的调节螺丝，改变弹簧的力，即可达到需要新设定的工艺值。泄氮阀的调整也是同理。呼吸阀设定值调整：在上述设定值调整好后，为避免呼吸阀启闭频繁，呼吸阀的设定值应大于泄压设定置。

VOCs治理可以在焦化行业中进行推广，以减少生产过程中对环境的污染，实现企业绿色发展。从企业长远发展考虑，技术革新，优化生产，绿色生产，对原有工艺进行改进创造也是企业生存的关键。本实用新型公开了一种衬氟自力式调节阀，包括阀体、阀芯、套筒、波纹管、阀盖、弹簧、弹簧座和调节螺钉，所述套筒压入阀体的上部且通过阀盖和螺栓进行固定，所述套筒与阀杆连接处的下部通过波纹管组件进行密封，上部通过四氟乙烯填块进行密封。该调节阀结构简单，安装使用方便，成本低，通过多层密封设置提高了调节阀的密封性能，并且通过*的套筒设计，使得调节阀的调节灵敏度显著提升，提高了调节阀的使用寿命和使用效果。