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高效燃燒技術(shù)在VOCs廢氣治理上的應(yīng)用

文檔作者：于示林1 王海影2 張帥1 文檔來(lái)源： 1中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司 2北京勢(shì)藍(lán)科技有限公		更新日期： 2026年05月30日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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(ffl
《資源節(jié)約與環(huán)保》2022年第2期
高效燃燒技術(shù)在VOCs廢氣治理上的應(yīng)用
于示林1王海影2張帥1
(1中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司天津300450 2北京勢(shì)藍(lán)科技有限公司北京100020)
摘要：隨著“十三五”期間，國(guó)家及各級(jí)地方政府
對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的管控，市面上的VOCs
治理技術(shù)層出不窮，但不乏以碳吸附、TO/RTO、CO/
RCO等技術(shù)為主，每種技術(shù)都有其一定的適用范圍
和局限性，在高濃度VOCs治理上始終沒(méi)有既安全又
有效的VOCs處理工藝。文章介紹了一種新型的高效
燃燒VOCs治理技術(shù)在高濃度VOCs廢氣治理領(lǐng)域
的應(yīng)用，驗(yàn)證了其良好的適用性和穩(wěn)定性，處理達(dá)標(biāo)
性較高，工程應(yīng)用效果較好。
關(guān)鍵詞：揮發(fā)性有機(jī)物；VOCs治理；高效燃燒；
高濃度廢氣
引言
國(guó)內(nèi)的油品外輸碼頭大多數(shù)未設(shè)置油氣回收或
處理裝置，在油品裝船過(guò)程中，從船舶呼吸閥處會(huì)不
斷的排放油氣，油氣直接排入大氣，造成環(huán)境污染和
資源浪費(fèi)叫目前市面上的VOCs廢氣處理工藝在高
濃度廢氣處理上存在安全性和達(dá)標(biāo)性的風(fēng)險(xiǎn)，本方
案采用新型的直接燃燒工藝對(duì)裝船油氣進(jìn)行處理。
1燃燒法油氣處理工藝介紹
燃燒法油氣處理工藝是將儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生的含
桂氣體采用直接燃燒、蓄熱氧化燃燒或催化氧化燃
燒等方法，絕大部分有機(jī)氣體分解成二氧化碳和水
排入大氣中，減少環(huán)境污染囪。因當(dāng)前環(huán)保法規(guī)對(duì)
VOCs廢氣排放管控力度越來(lái)越大，排放指標(biāo)也越來(lái)
越嚴(yán)格，傳統(tǒng)的冷凝吸附、膜分離等工藝難以實(shí)現(xiàn)達(dá)
標(biāo)排放,等離子等工藝又存在安全性隱患，燃燒法是
目前使用的較為廣泛且達(dá)標(biāo)性相對(duì)較穩(wěn)定的一種控
制油氣排放的處理措施，但無(wú)論是直接燃燒(TO)、蓄
熱氧化燃燒(RTO)還是催化氧化燃燒(RCO)工藝，油
氣中可燃物的含量都有較為嚴(yán)格的限制，一般需嚴(yán)
格控制進(jìn)入焚燒裝置的廢氣濃度不高于5g/m3,在應(yīng)
用上受到不同環(huán)境或場(chǎng)地等條件限制，造成設(shè)備無(wú)
法正常運(yùn)行或達(dá)標(biāo)穩(wěn)定性無(wú)法保證，同時(shí)，以上幾種
燃燒技術(shù)氣體中可燃物質(zhì)的去除率僅為95%~98%,
對(duì)于排放要求嚴(yán)格的地區(qū)，采用單一燃燒手段無(wú)法
達(dá)到排放要求叫
與以上燃燒處理方法不同的是一種新型高效燃
燒技術(shù)，采用的是表面燃燒的處理工藝，對(duì)可燃物處
理效率可達(dá)到99.9%以上，可燃物濃度適應(yīng)性強(qiáng)，用
于油氣處理時(shí)，既可以采用(冷凝工藝VDC、吸收工
藝VAU)+高效燃燒HCS處理工藝，也可單獨(dú)使用高
效燃燒HCS處理工藝。高效燃燒裝置占地面積小、處
理效率高,火焰溫度高于1000七，燃燒后產(chǎn)生二次污
染較少，一氧化碳和氮氧化物排放少，能耗少，尤其
是在有機(jī)廢氣濃度較高時(shí),不需要外部提供燃燒，極
大的減少資源浪費(fèi)。
2高效燃燒油氣處理工藝機(jī)理介紹
高效燃燒油氣處理工藝裝置主要包括金屬纖維
燃燒器、燃燒器支撐結(jié)構(gòu)、可移動(dòng)式排氣段、固定排
氣段支撐結(jié)構(gòu)、固定排氣段。其中，可移動(dòng)排氣段包
裹在金屬纖維燃燒器外側(cè)，并固定到燃燒器支撐結(jié)
構(gòu)上;所述的固定排氣段安裝在可移動(dòng)排氣段外側(cè)，
并固定到固定排氣段支撐結(jié)構(gòu)上；固定排氣段與可
移動(dòng)排氣段無(wú)直接連接。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，可以極大的
圖4高效燃燒裝置結(jié)構(gòu)示意圖
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《資源節(jié)約與環(huán)保》2022年第2期
節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)用地，極大的降低對(duì)場(chǎng)地的使用限制要求。
空氣、助燃?xì)狻U氣在特殊設(shè)計(jì)的預(yù)混室內(nèi)進(jìn)行充分
混合，特殊設(shè)計(jì)的預(yù)混器能夠提高設(shè)備的運(yùn)行性能，
提高燃燒效率。
來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的空氣通過(guò)風(fēng)機(jī)輸送進(jìn)入燃燒系統(tǒng)預(yù)
混室，與管道輸送來(lái)的助燃?xì)夂陀袡C(jī)廢氣進(jìn)行充分
混合，高能點(diǎn)火系統(tǒng)隨時(shí)待機(jī),保證系統(tǒng)來(lái)廢氣時(shí)可
快速開(kāi)機(jī)運(yùn)行。廢氣在預(yù)混室內(nèi)混合后進(jìn)入高效燃
燒器進(jìn)行燃燒，燃燒器為合金纖維構(gòu)成的多孔燃燒
器，每一個(gè)微孔都相當(dāng)于一個(gè)氣體混合的微分燃燒
器,可有效實(shí)現(xiàn)氣體的充分混合，提高燃燒效率。
圖2多孔燃燒器示意圖
來(lái)自船舶的船艙有機(jī)氣體通過(guò)油氣輸送風(fēng)機(jī)輸
送進(jìn)入高效燃燒裝置（HCS）,HCS配套補(bǔ)充天然氣,
天然氣用量隨油氣濃度的變化可調(diào)，當(dāng)VOCs廢氣濃
度高時(shí)，不消耗天然氣,當(dāng)VOCs濃度低時(shí)，需提高天
然氣消耗量用于支撐HCS燃燒。有機(jī)廢氣進(jìn)入高效
燃燒裝置前，助燃?xì)饽K、助燃補(bǔ)風(fēng)模塊首先進(jìn)入運(yùn)
行狀態(tài)，助燃?xì)夂椭伎諝饨?jīng)過(guò)氣體混合器充分混
合后的混合氣經(jīng)點(diǎn)火模塊點(diǎn)火；儀表監(jiān)控點(diǎn)火正常
后，有機(jī)廢氣通過(guò)廢氣輸送模塊輸送至廢氣高效處
理系統(tǒng)，在燃燒器進(jìn)行燃燒，燃燒后的氣體實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)
排放。在廢氣高效處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，控制系統(tǒng)通
過(guò)監(jiān)控不同模塊的溫度、壓力、流量等參數(shù)，并通過(guò)
控制閥組的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)燃燒狀態(tài)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
3高效燃燒工藝應(yīng)用實(shí)例
以國(guó)內(nèi)某原油裝船碼頭為例，原油裝船量為
30000m"船，裝船時(shí)間為12h。外輸開(kāi)始后半小時(shí)：
700-1000mW時(shí),輸結(jié)束前半小時(shí)：1200-1300!!?/小
時(shí)，外輸中間:2700-2900!!?/小時(shí)。在之前的外輸過(guò)程
中，船艙尾氣由船舶上的泄壓閥直接排入大氣中。卸
船時(shí)，用鍋爐尾氣對(duì)船艙進(jìn)行惰化。經(jīng)檢測(cè)，船艙氣
油氣濃度如表1所示。
表1船艙油氣濃度檢測(cè)結(jié)果（體積濃度）
1.二氧化碳9.82
2.氮65.47
3.甲烷1.71
4.乙烷2.34
5.丙烷4.82
6.異丁烷1.43
7.正丁烷3.12
&amp;amp;異戊烷1.30
9.正戊烷1.17
10.己烷1.11
11.氧氣5.64
12.辛烷/
總桂合計(jì)16.99
非甲烷總婭合計(jì)15.28
根據(jù)JTS196-12-2017《碼頭油氣回收設(shè)施建設(shè)
技術(shù)規(guī)范X-3.5.2 “裝置處理能力宜按液體貨物裝船
體積流量的1.25倍確定”鐵
從船上來(lái)的油氣：
V 購(gòu)產(chǎn)生=2900x1.25=3625m7h
由于船艙氧含量＜8%,而根據(jù)《碼頭油氣回收設(shè)
施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》JTS 196-12-2017,船岸安全裝置管
道內(nèi)含氧量體積比高于6%時(shí)報(bào)警，并同時(shí)開(kāi)啟閥門(mén)
補(bǔ)入惰性氣體。當(dāng)含氧量體積比超過(guò)8%時(shí),緊急切
斷閥將自動(dòng)進(jìn)行關(guān)閉，拒絕船艙尾氣上岸，同時(shí)緊急
泄放閥開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)尾氣緊急排放叫確保系統(tǒng)安全。
待處理VOCs氣體中氧含量為6.8%。
將含氧6.8%的3625m7h的氣體，補(bǔ)入99%的氮
氣，將其稀釋為氧含量6%0
補(bǔ)入的氮?dú)饬坑?jì)算如下：
6.8%x3625m3/h
3625n?/h+V 買(mǎi)氣 _ °
V 氮亢=483.3m7h
油氣治理裝置處理量為3625m7h+483.3m7h =
4108.3m3/h。取 4110 mVh。設(shè)計(jì)處理規(guī)模為 4110m3/ho
船艙氣經(jīng)過(guò)輸氣臂、船岸安裝裝置、油氣輸送風(fēng)
機(jī)進(jìn)入高效燃燒裝置，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置兩套高效燃燒處理
裝置,高效燃燒裝置（HCS）配套補(bǔ)充燃料氣通過(guò)減壓
后進(jìn)入高效燃燒裝置，兩路氣體均設(shè)置自動(dòng)切斷閥
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《資源節(jié)約與環(huán)保》2022年第2期
和壓力調(diào)節(jié)閥；助燃空氣通過(guò)設(shè)置在底部的風(fēng)機(jī)進(jìn)
入燃燒器，氣體在燃燒器內(nèi)充分混合并燃燒，燃燒后
的尾氣達(dá)標(biāo)排放，工藝流程圖如圖3所示。
VOCs治理設(shè)備采取了多重防回火措施：在船岸
安全裝置配置阻爆器、風(fēng)機(jī)模塊配置阻火器、高效燃
燒裝置入口配置阻爆器,均采用防爆轟型阻火器，可
有效保證系統(tǒng)安全。當(dāng)油氣濃度較高時(shí)，高效燃燒裝
置不需要消耗天然氣，有機(jī)廢氣進(jìn)入高效處理系統(tǒng)
前，助燃?xì)饽K、助燃補(bǔ)風(fēng)模塊首先進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，
助燃?xì)夂椭伎諝饨?jīng)過(guò)氣體混合器充分混合后的混
合氣經(jīng)點(diǎn)火模塊點(diǎn)火;儀表監(jiān)控點(diǎn)火正常后，有機(jī)廢
氣通過(guò)廢氣輸送模塊輸送至廢氣高效處理系統(tǒng)，在
燃燒器進(jìn)行燃燒，燃燒后的氣體實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。在廢
氣高效處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，控制系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控不
同模塊的溫度、壓力、流量等參數(shù)，并通過(guò)控制閥組
的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)燃燒狀態(tài)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)燃燒溫度
過(guò)高或過(guò)低，均會(huì)連鎖空氣風(fēng)機(jī)提高或降低風(fēng)量。當(dāng)
溫度高過(guò)設(shè)定值，將會(huì)整體系統(tǒng)停機(jī)，同時(shí)空氣風(fēng)機(jī)
開(kāi)到滿負(fù)荷，吹掃設(shè)備,降低溫度。
船艙有機(jī)廢氣進(jìn)入高效燃燒裝置后，在出口采樣
口處取樣監(jiān)測(cè)，連續(xù)對(duì)三艘外輸船舶裝船過(guò)程VOCs
處理裝置排放口取樣，分別測(cè)定前期沖期、后期的非
表2高效燃燒裝置排放口濃度檢測(cè)結(jié)果
序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果檢測(cè)方法
第一
船次
非甲烷總桂（前期） 排放濃度mg/m3 1.93
固定污染
源廢氣總
桂、甲烷和
非甲烷總
怪的測(cè)定
氣相色譜
法 HJ 38 -
2017
非甲烷總桂（中期） 排放濃度mg/m3 5.94
非甲烷總桂（后期） 排放濃度mg/m3 5.43
第二
船次
非甲烷總桂（前期） 排放濃度mg/m3 2.98
非甲烷總桂（中期） 排放濃度mg/m3 1.22
非甲烷總桂（后期） 排放濃度mg/m3 1.28
第三
船次
非甲烷總桂（前期） 排放濃度mg/m3 7.57
非甲烷總桂（中期） 排放濃度mg/m3 3.08
非甲烷總桂（后期） 排放濃度mg/m3 7.75
甲烷總燒濃度,經(jīng)化驗(yàn)分析,結(jié)果如表2所示。
從排放口的檢測(cè)結(jié)果可以看出，高效燃燒處理
設(shè)備處理效果較好，遠(yuǎn)低于目前環(huán)保要求的120mg/m3
的排放限值要求，實(shí)現(xiàn)了 VOCs的超低排放，且達(dá)標(biāo)
穩(wěn)定性較高，對(duì)于油品外輸過(guò)程產(chǎn)生的高濃度有機(jī)
廢氣的處理效果非常理想。同時(shí)，油氣外輸過(guò)程中廢
氣的流量及濃度等都是不穩(wěn)定的，高效燃燒處理設(shè)
備運(yùn)行穩(wěn)定，未出現(xiàn)熄火或爆燃等現(xiàn)象，燃燒溫度穩(wěn)
定,驗(yàn)證了高效燃燒處理工藝在VOCs治理領(lǐng)域具備
良好的適應(yīng)性。
4高效燃燒處理設(shè)備存在的問(wèn)題
上面的工程案例充分驗(yàn)證了高效燃燒處理工藝
在VOCs治理領(lǐng)域的穩(wěn)定性和高效性，但由于高效燃
燒工藝燃燒溫度可達(dá)1000?1300咒，煙氣溫度在
1000弋左右，目前的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備尚不具備安裝條
件,這是未來(lái)需要進(jìn)一步考慮和研究的地方。
結(jié)語(yǔ)
介紹了新型高效燃燒處理工藝的工作機(jī)理，并
以國(guó)內(nèi)某原油外輸碼頭為例進(jìn)行了效果論證，通過(guò)
分析論證，驗(yàn)證了此工藝在高濃度VOCs廢氣處理上
的運(yùn)行穩(wěn)定性和達(dá)標(biāo)性，同時(shí)也分析了高效燃燒處
理工藝目前存在的問(wèn)題。新型高效燃燒處理工藝突
破了 RTO/TO.RCO/C0工藝的局限性，可在油氣裝
車(chē)、裝船過(guò)程尾氣、儲(chǔ)罐呼吸氣等高濃度VOCs廢氣
場(chǎng)合有很好的適應(yīng)性，在當(dāng)前的環(huán)保政策管控力度
下，可以有效的實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，減少大氣污染。
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