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高效燃烧技术在VOCs废气治理上的应用

文档作者：于示林1 王海影2 张帅1 文档来源： 1中海油节能环保服务有限公司 2北京势蓝科技有限公		更新日期： 2026年05月30日	点击数：
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《资源节约与环保》2022年第2期
高效燃烧技术在VOCs废气治理上的应用
于示林1王海影2张帅1
(1中海油节能环保服务有限公司天津300450 2北京势蓝科技有限公司北京100020)
摘要：随着“十三五”期间，国家及各级地方政府
对于挥发性有机物(VOCs)的管控，市面上的VOCs
治理技术层出不穷，但不乏以碳吸附、TO/RTO、CO/
RCO等技术为主，每种技术都有其一定的适用范围
和局限性，在高浓度VOCs治理上始终没有既安全又
有效的VOCs处理工艺。文章介绍了一种新型的高效
燃烧VOCs治理技术在高浓度VOCs废气治理领域
的应用，验证了其良好的适用性和稳定性，处理达标
性较高，工程应用效果较好。
关键词：挥发性有机物；VOCs治理；高效燃烧；
高浓度废气
引言
国内的油品外输码头大多数未设置油气回收或
处理装置，在油品装船过程中，从船舶呼吸阀处会不
断的排放油气，油气直接排入大气，造成环境污染和
资源浪费叫目前市面上的VOCs废气处理工艺在高
浓度废气处理上存在安全性和达标性的风险，本方
案采用新型的直接燃烧工艺对装船油气进行处理。
1燃烧法油气处理工艺介绍
燃烧法油气处理工艺是将储运过程中产生的含
桂气体采用直接燃烧、蓄热氧化燃烧或催化氧化燃
烧等方法，绝大部分有机气体分解成二氧化碳和水
排入大气中，减少环境污染囱。因当前环保法规对
VOCs废气排放管控力度越来越大，排放指标也越来
越严格，传统的冷凝吸附、膜分离等工艺难以实现达
标排放,等离子等工艺又存在安全性隐患，燃烧法是
目前使用的较为广泛且达标性相对较稳定的一种控
制油气排放的处理措施，但无论是直接燃烧(TO)、蓄
热氧化燃烧(RTO)还是催化氧化燃烧(RCO)工艺，油
气中可燃物的含量都有较为严格的限制，一般需严
格控制进入焚烧装置的废气浓度不高于5g/m3,在应
用上受到不同环境或场地等条件限制，造成设备无
法正常运行或达标稳定性无法保证，同时，以上几种
燃烧技术气体中可燃物质的去除率仅为95%~98%,
对于排放要求严格的地区，采用单一燃烧手段无法
达到排放要求叫
与以上燃烧处理方法不同的是一种新型高效燃
烧技术，采用的是表面燃烧的处理工艺，对可燃物处
理效率可达到99.9%以上，可燃物浓度适应性强，用
于油气处理时，既可以采用(冷凝工艺VDC、吸收工
艺VAU)+高效燃烧HCS处理工艺，也可单独使用高
效燃烧HCS处理工艺。高效燃烧装置占地面积小、处
理效率高,火焰温度高于1000七，燃烧后产生二次污
染较少，一氧化碳和氮氧化物排放少，能耗少，尤其
是在有机废气浓度较高时,不需要外部提供燃烧，极
大的减少资源浪费。
2高效燃烧油气处理工艺机理介绍
高效燃烧油气处理工艺装置主要包括金属纤维
燃烧器、燃烧器支撑结构、可移动式排气段、固定排
气段支撑结构、固定排气段。其中，可移动排气段包
裹在金属纤维燃烧器外侧，并固定到燃烧器支撑结
构上;所述的固定排气段安装在可移动排气段外侧，
并固定到固定排气段支撑结构上；固定排气段与可
移动排气段无直接连接。通过上述结构，可以极大的
图4高效燃烧装置结构示意图
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《资源节约与环保》2022年第2期
节省现场用地，极大的降低对场地的使用限制要求。
空气、助燃气、废气在特殊设计的预混室内进行充分
混合，特殊设计的预混器能够提高设备的运行性能，
提高燃烧效率。
来自现场的空气通过风机输送进入燃烧系统预
混室，与管道输送来的助燃气和有机废气进行充分
混合，高能点火系统随时待机,保证系统来废气时可
快速开机运行。废气在预混室内混合后进入高效燃
烧器进行燃烧，燃烧器为合金纤维构成的多孔燃烧
器，每一个微孔都相当于一个气体混合的微分燃烧
器,可有效实现气体的充分混合，提高燃烧效率。
图2多孔燃烧器示意图
来自船舶的船舱有机气体通过油气输送风机输
送进入高效燃烧装置（HCS）,HCS配套补充天然气,
天然气用量随油气浓度的变化可调，当VOCs废气浓
度高时，不消耗天然气,当VOCs浓度低时，需提高天
然气消耗量用于支撑HCS燃烧。有机废气进入高效
燃烧装置前，助燃气模块、助燃补风模块首先进入运
行状态，助燃气和助燃空气经过气体混合器充分混
合后的混合气经点火模块点火；仪表监控点火正常
后，有机废气通过废气输送模块输送至废气高效处
理系统，在燃烧器进行燃烧，燃烧后的气体实现达标
排放。在废气高效处理系统运行过程中，控制系统通
过监控不同模块的温度、压力、流量等参数，并通过
控制阀组的动作实现系统燃烧状态的自动调节。
3高效燃烧工艺应用实例
以国内某原油装船码头为例，原油装船量为
30000m"船，装船时间为12h。外输开始后半小时：
700-1000mW时,输结束前半小时：1200-1300!!?/小
时，外输中间:2700-2900!!?/小时。在之前的外输过程
中，船舱尾气由船舶上的泄压阀直接排入大气中。卸
船时，用锅炉尾气对船舱进行惰化。经检测，船舱气
油气浓度如表1所示。
表1船舱油气浓度检测结果（体积浓度）
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.异丁烷1.43
7.正丁烷3.12
&amp;amp;异戊烷1.30
9.正戊烷1.17
10.己烷1.11
11.氧气5.64
12.辛烷/
总桂合计16.99
非甲烷总婭合计15.28
根据JTS196-12-2017《码头油气回收设施建设
技术规范X-3.5.2 “装置处理能力宜按液体货物装船
体积流量的1.25倍确定”铁
从船上来的油气：
V 購产生=2900x1.25=3625m7h
由于船舱氧含量＜8%,而根据《码头油气回收设
施建设技术规范》JTS 196-12-2017,船岸安全装置管
道内含氧量体积比高于6%时报警，并同时开启阀门
补入惰性气体。当含氧量体积比超过8%时,紧急切
断阀将自动进行关闭，拒绝船舱尾气上岸，同时紧急
泄放阀开启，实现尾气紧急排放叫确保系统安全。
待处理VOCs气体中氧含量为6.8%。
将含氧6.8%的3625m7h的气体，补入99%的氮
气，将其稀释为氧含量6%0
补入的氮气量计算如下：
6.8%x3625m3/h
3625n?/h+V 買气 _ °
V 氮亢=483.3m7h
油气治理装置处理量为3625m7h+483.3m7h =
4108.3m3/h。取 4110 mVh。设计处理规模为 4110m3/ho
船舱气经过输气臂、船岸安装装置、油气输送风
机进入高效燃烧装置，现场设置两套高效燃烧处理
装置,高效燃烧装置（HCS）配套补充燃料气通过减压
后进入高效燃烧装置，两路气体均设置自动切断阀
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《资源节约与环保》2022年第2期
和压力调节阀；助燃空气通过设置在底部的风机进
入燃烧器，气体在燃烧器内充分混合并燃烧，燃烧后
的尾气达标排放，工艺流程图如图3所示。
VOCs治理设备采取了多重防回火措施：在船岸
安全装置配置阻爆器、风机模块配置阻火器、高效燃
烧装置入口配置阻爆器,均采用防爆轰型阻火器，可
有效保证系统安全。当油气浓度较高时，高效燃烧装
置不需要消耗天然气，有机废气进入高效处理系统
前，助燃气模块、助燃补风模块首先进入运行状态，
助燃气和助燃空气经过气体混合器充分混合后的混
合气经点火模块点火;仪表监控点火正常后，有机废
气通过废气输送模块输送至废气高效处理系统，在
燃烧器进行燃烧，燃烧后的气体实现达标排放。在废
气高效处理系统运行过程中，控制系统通过监控不
同模块的温度、压力、流量等参数，并通过控制阀组
的动作实现系统燃烧状态的自动调节。当燃烧温度
过高或过低，均会连锁空气风机提高或降低风量。当
温度高过设定值，将会整体系统停机，同时空气风机
开到满负荷，吹扫设备,降低温度。
船舱有机废气进入高效燃烧装置后，在出口采样
口处取样监测，连续对三艘外输船舶装船过程VOCs
处理装置排放口取样，分别测定前期冲期、后期的非
表2高效燃烧装置排放口浓度检测结果
序号检测项目检测结果检测方法
第一
船次
非甲烷总桂（前期） 排放浓度mg/m3 1.93
固定污染
源废气总
桂、甲烷和
非甲烷总
怪的测定
气相色谱
法 HJ 38 -
2017
非甲烷总桂（中期） 排放浓度mg/m3 5.94
非甲烷总桂（后期） 排放浓度mg/m3 5.43
第二
船次
非甲烷总桂（前期） 排放浓度mg/m3 2.98
非甲烷总桂（中期） 排放浓度mg/m3 1.22
非甲烷总桂（后期） 排放浓度mg/m3 1.28
第三
船次
非甲烷总桂（前期） 排放浓度mg/m3 7.57
非甲烷总桂（中期） 排放浓度mg/m3 3.08
非甲烷总桂（后期） 排放浓度mg/m3 7.75
甲烷总烧浓度,经化验分析,结果如表2所示。
从排放口的检测结果可以看出，高效燃烧处理
设备处理效果较好，远低于目前环保要求的120mg/m3
的排放限值要求，实现了 VOCs的超低排放，且达标
稳定性较高，对于油品外输过程产生的高浓度有机
废气的处理效果非常理想。同时，油气外输过程中废
气的流量及浓度等都是不稳定的，高效燃烧处理设
备运行稳定，未出现熄火或爆燃等现象，燃烧温度稳
定,验证了高效燃烧处理工艺在VOCs治理领域具备
良好的适应性。
4高效燃烧处理设备存在的问题
上面的工程案例充分验证了高效燃烧处理工艺
在VOCs治理领域的稳定性和高效性，但由于高效燃
烧工艺燃烧温度可达1000〜1300咒，烟气温度在
1000弋左右，目前的在线监测设备尚不具备安装条
件,这是未来需要进一步考虑和研究的地方。
结语
介绍了新型高效燃烧处理工艺的工作机理，并
以国内某原油外输码头为例进行了效果论证，通过
分析论证，验证了此工艺在高浓度VOCs废气处理上
的运行稳定性和达标性，同时也分析了高效燃烧处
理工艺目前存在的问题。新型高效燃烧处理工艺突
破了 RTO/TO.RCO/C0工艺的局限性，可在油气装
车、装船过程尾气、储罐呼吸气等高浓度VOCs废气
场合有很好的适应性，在当前的环保政策管控力度
下，可以有效的实现达标排放，减少大气污染。
参考文献
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