焦化VOCs氮閥系統設計方案

本實用新型的保護范圍不限于以上實施例及其變換。本領域內技術人員以本實施例的內容為基礎進行的常規修改和替換，均屬于本實用新型的保護范疇。揮發性的有機物VOCs污染帶來的環境問題已經受到廣泛的重視。在我國，VOCs（volatile organic compouds）揮發性有機物，是指常溫下飽和蒸汽壓大于133.32Pa，常壓下沸點在50—260℃以下的有機化合物，或在常溫常壓下任何能揮發的有機固體或液體。揮發性有機混合物不僅對人體有刺激作用，而且其中不少對內臟有毒害作用，還有的是致突變物與致癌物。揮發性有機混合物中的烯烴和某些芳香烴化合物，在大氣中，在陽光的作用下，還可以和氮氧化物發生反應形成洛杉磯型的光化學煙霧或工業型光化學煙霧，造成二次污染。

因此為進一步提升大氣污染防治水平，改善本地區域環境質量，焦化廠的VOCs治理變得尤為重要。防止儲罐等容器出現過壓或負壓的方法是在容器頂部設置開口;此種情況下，再向容器內注入產品時，任何的多余空氣或氣體可自由離開容器；相反當產品排出時，空氣可流入容器內。但是進入儲罐內的空氣可能會污染產品，尤其是當儲罐中存儲的是有機溶液與碳氫物時，爆炸性氣體（或空氣）會在產品上方形成；此外，還有可能發生不良氣體與蒸氣的釋放。

避免以上情況的發生，需要將儲罐密封；然而，儲罐中物料存放在常壓條件下，需要避免在對其灌裝或溫度升高時出現過壓，也需要避免在排放產品時出現真空，因此氣封系統的安裝顯的尤為必要。
氮封系統是基于壓力的氣封工藝，可確保儲罐頂部空間處于惰性氣體保護與微正壓控制之下。
煤化工作為傳統重工業性行業，在實際生產過程中很容易產生各種尾氣，因此煤化工（焦化）也是VOCs產生的主要領域之一。煉焦及后續煤氣凈化涉及到的眾多化工介質中含有大量的VOCs。
在焦化生產過程中，由于介質流動、溫度及壓力的變化，極易出現含有VOCs的尾氣逸散。這些逸散尾氣組成復雜，含有不同刺激性、腐蝕性、惡臭甚至致癌致畸的有害成分，是焦化廠異味的主要來源。

氣的排放不僅嚴重污染環境，影響員工身心健康，加劇裝置腐蝕，而且會造成資源浪費，如果處置不當，還存在燃燒爆炸的安全風險。《煉焦工業污染物排放標準》（GB16171-2012）對大氣污染特別排放限值提出了嚴格的要求。

1、 焦化VOCs氮閥系統設計方案焦化廠VOCs的來源與組成

VOCs成分復雜，目前已經監測出的VOCs有300 多種，主要來自建筑裝飾、有機化工、鋼鐵冶金，石油石化、包裝印刷、表面涂裝等行業。在以往的VOCs治理中，焦化廠很少進行處理，但實際上焦化在鋼鐵冶金企業中，在生產過程中會產生各種各樣的異味，不僅污染環境，同時對員工的身體也造成潛在的危害。

焦化廠的工藝流程包括煤的高溫干餾，主要原料是煤，一般采用的是配合煤。配合煤作為化合物里面的成分，其組成并不固定。

在整個工藝過程中煉焦、回收是產生VOCs最多的車間，尤其在回收區域更為嚴重，因此對于焦化廠的VOCs治理主要集中在回收區域。煉焦的除塵裝置效果理想可以減少很大一部分VOCs的外排，而回收區域涉及的設備眾多，各種罐體的放散氣直接連通大氣，產生的異味嚴重。氨水、焦油、萘、酚、甲烷類烴等物質會逸散到大氣中，特別是苯、硫化氫等物質，更是具有強烈的毒性，污染環境，嚴重影響環境和毒害操作工人的身體。

2、焦化VOCs氮閥系統設計方案焦化廠VOCs的治理措施

氮封裝置（氮封閥）常規情況是由供氮閥、泄氮閥和呼吸閥三大部份組成。當罐內壓力升高超過設定值時，供氮閥關閉，泄氮閥打開，將罐內多余壓力快速泄放。在儲罐內壓力降低時，泄氮閥處于關閉狀態，供氮閥打開，向罐內注入氮氣并保證儲罐處于微正壓的狀態。供氮閥氮氣源壓力保持在0.2~0.8MPa之間的一個固定值，現場壓力較高時，可在供氮閥前安裝一臺自力式調壓閥將壓力減至0.8 Mpa以下，以提高可靠性和使用效果。和其他環境治理措施類似，焦化廠尾氣治理仍然要遵循“源頭減量、過程控制、末端治理”的總體思路。采用*工藝裝備，淘汰落后生產工藝，減少“跑冒滴漏”，實現源頭尾氣減量。同時，要提高生產管理水平，減少操作維護不當產生的尾氣排放，采取適當的治理措施，將產生的尾氣加以回收或處理。

焦化廠生產過程產生的尾氣種類繁多、性質各異，發生源的特點亦不相同。根據其各自的特點，處理方法也多種多樣。

目前常用的方法主要有化學吸收法、物理吸附法、冷凝回收法、燃燒法、催化分解法、氮封法以及通過壓力平衡系統引入煤氣負壓管網回收等。

目前大部分焦化廠在設計時都設計有有害尾氣回收管道系統，在施工時已裝配有害尾氣回收系統，鼓風、粗苯、油庫等槽放散尾氣均接入了鼓風機前負壓管道。但由于安全原因，都沒有很好地發揮作用。

一些單位在進行有害尾氣治理時，采用洗滌吸附法、吸附燃燒法、洗滌氧化法、吸收法等，尾氣治理工藝各有特點，效果各異，投資費用及運行費用也差別較大。

VOCs作為環保指標，之前很少在焦化廠中進行治理。但隨著國家環保形勢的加劇，民眾對于環保的意識也在提高，企業投入資金和技術對VOCs的排放進行治理，可以減少企業對環境的污染程度和范圍。

3、焦化VOCs氮閥系統設計方案焦化廠密閉槽體VOCs的治理

焦化廠的VOCs主要集中于回收區域，回收區域涉及范圍很廣，大致分為氨硫、粗苯、鼓風冷凝、洗滌、精脫硫、儲備站、油庫等工段。其中粗苯、鼓風冷凝、洗滌、油庫都有槽體。

之前的工藝是每個槽體放散氣直接連通大氣來保證槽體內的壓力平衡，同時槽體內還有物料的進出。對于這種槽體的放散氣有很多種治理方法，但是考慮性價比，操作方便，投資小，真正實現*。

一般都采用氮氣密封然后全負壓返回煤氣系統的處理工藝。此工藝需要槽體的密封效果好，這樣空氣不容易進入負壓區，可以更好地控制煤氣的含氧量。

3.1焦化VOCs氮閥系統設計方案放散氣全負壓返回煤氣系統工作原理

首先對封閉式槽體安裝開閉式氮封裝置，當槽體進出料作業時，氮封閥進行供氮與泄氮作業，泄氮時部分尾氣隨氮氣排出。將封閉式槽體放散閥接入負壓系統，在風機前安裝一套微負壓控氧裝置，設定一定的壓力，剛好將這些槽體排出的尾氣吸入負壓系統，而不至于在風機壓力變化時將過多的氧氣吸入到負壓系統，從而產生安全隱患。作用是防止儲罐揮發性有毒或可燃氣體泄放到罐外危害安全,以一定的微壓氮氣在罐內保持一定的壓力,氮封閥是設在罐頂的。取壓點的介質經導壓管引入檢測機構,反饋結構的設計使得介質直接經閥蓋進入檢測機構，在罐頂的罐呼吸閥能起安全作用，一般泄氮閥的壓力設定點略大于供氮閥的壓力設定點，以免供、泄氮裝置頻繁工作。在流量控制方面每個閥門都配有控制流量百分比的固定板孔,氣體密封系統的每個閥門尺寸根據氣體流量表排列，根據提供的穩定氣體壓力計算適應特定需要氣體密封的流量. 氮封閥中的氮氣可以起到置換裝置介質、平衡系統的壓力等功能，用于保持容器頂部保護氣的壓力恒定，一般的氮氣壓力是常壓，主要作用在于減少揮發，如苯罐，二是防止介質與空氣的反應，如堿罐。進罐壓力一般減壓至1bar。適用于各類大型儲罐的氣封保護系統，運行可靠，并廣泛適用于石油、化工等行業。

焦化VOCs氮閥系統設計方案組成及壓力參考設定：

供氮閥裝置（ZZYVP-16B自力式指揮器壓力調節閥）壓力調節范圍內選定一設定值 如：1Kpa
泄氮閥裝置（ZZVP-16K自力式微壓調節閥）設定值的設定應遠離供氮壓力值，如：2Kpa
呼吸閥ZZFX-10壓力設定值如：正壓3KPa，負壓-295Pa
N2的純度為99.995%以上。
口徑選型是根據儲灌內進出物料流量來計算確定大小。

氮封技術主要是應用于庫區槽罐的密封。槽內液位下降或溫度降低時利用氮氣補充槽內氣體空間。通過氮氣充滿槽內液位上方，阻止液體介質持續氣化，抑制介質氣化逸出。

當槽體進料液位上升或溫度升高造成槽內氣體壓力升高時，泄氮閥打開，氮氣逸出，從而保持槽內壓力平衡。該方法可有效減少庫存槽罐作業過程中的尾氣排放，也有利于提高槽罐本質安全水平。

另外，氮氣屬于惰性氣體，與氧氣反應條件為4000oC電弧環境，因此不必考慮氮封廢氣發生化學反應對煤氣系統造成的不利影響。同時，氮封處理引入煤氣系統的廢氣量很少（最大量不到1000m3)，對煤氣系統管道也不會產生不利影響。

焦化VOCs氮閥系統設計方案具體工作原理：

（1） 設定微負壓控氧裝置前管道吸力為-100-200Pa，槽體放散口吸力為0~-50Pa，根據槽體至鼓風機前微負壓控氧裝置前的管道長度，管道長度不同，阻力不同，用槽體上閥門開度調節槽體放散口吸力為設定值；

（2） 微負壓控氧裝置接入鼓風機回流管道上或者風機前管道上，通過調節閥調節微負壓控氧裝置的吸力在-1000~-5000Pa；

（3）微負壓控氧裝置內部特殊結構，由吸入管、限壓水封艙、氣體水封、真空艙、折流板、調節閥、回流管、真空計、溢流管、補水管等構成，進口管內氣體在負壓作用下，沖破水封進入真空部分，被吸入鼓風機煤氣管道，水封高度隨著吸力的變化而變化，回收尾氣剛好能沖破水封進行真空系統，保持有害尾氣管道吸力恒定，氣體帶走的水汽在折流板處被冷凝下來進入回流管，回到水封系統，有一部分水汽被氣體帶入煤氣，這時需用補水管補充，保證水封的高度。全程無排放，無泄漏，安全可靠，真正實現了*治理化產尾氣。

焦化VOCs氮閥系統設計方案

各槽體放散口吸力設定為-100~0Pa，根據管道長度、口徑、阻力情況來設定各放散口吸力，槽體安裝開閉式供氮閥、泄氮閥，用變頻控制器調節風機轉速，各點用調節閥調節吸力，保證氣體不會逸散到大氣中，同時，又能保證保持足夠的吸力。

該工藝全部采用12# 控制，選用自動化程度較高的設備，信號接入化產中控室中控系統，由中控室人員操作，不再另增加操作人員。為防止管道堵塞，在廢氣收集管道上加裝蒸汽清掃管道，定期進行蒸汽沖掃。

隨著國內對環境質量要求的不斷提高，逐步展開了對揮發性有機物VOCs的治理工作，特別是在焦化行業，在生產過程中進行管控，避免了先污染后治理的弊端。是由G型指揮器操作型自力式壓力調節閥（這里簡稱供氮閥）和X型自力式微壓調節閥（簡稱泄氮閥）兩大部份組成。當罐內壓力升高超過設定值時，供氮閥關閉，泄氮閥打開（罐頂未設呼吸閥，或呼吸閥故障打不開），將罐內多余壓力泄放。在儲罐內壓力降低時，泄氮閥處于關閉狀態，供氮閥打開，向罐內注氮氣。供氮閥閥前壓力最好在1.0Mpa以下，現場壓力較高時，可在供氮閥前安裝一只ZZYP型自力式壓力調節閥將壓力減至。1.0 Mpa以下，以提高可靠性和使用效果。
        氮封裝置（氮封閥）的供（泄）氮壓力設定方便，可在連續生產的條件下進行。在設定壓力范圍內，如從100mm H20需調整到50mm H20，可通過調節供氮閥頂部的調節螺絲，改變彈簧的力，即可達到需要新設定的工藝值。泄氮閥的調整也是同理。呼吸閥設定值調整：在上述設定值調整好后，為避免呼吸閥啟閉頻繁，呼吸閥的設定值應大于泄壓設定置。

VOCs治理可以在焦化行業中進行推廣，以減少生產過程中對環境的污染，實現企業綠色發展。從企業長遠發展考慮，技術革新，優化生產，綠色生產，對原有工藝進行改進創造也是企業生存的關鍵。本實用新型公開了一種襯氟自力式調節閥，包括閥體、閥芯、套筒、波紋管、閥蓋、彈簧、彈簧座和調節螺釘，所述套筒壓入閥體的上部且通過閥蓋和螺栓進行固定，所述套筒與閥桿連接處的下部通過波紋管組件進行密封，上部通過四氟乙烯填塊進行密封。該調節閥結構簡單，安裝使用方便，成本低，通過多層密封設置提高了調節閥的密封性能，并且通過*的套筒設計，使得調節閥的調節靈敏度顯著提升，提高了調節閥的使用壽命和使用效果。