化工生產(chǎn)區(qū)域尾氣治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐

張之東，王鑫海

（1.南京蘇夏工程設(shè)計(jì)有限公司，江蘇南京210036；2.南京鋼鐵集團(tuán)有限公司燃料供應(yīng)廠，江蘇南京210035）

化工生產(chǎn)區(qū)域尾氣治理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐

張之東1，王鑫海2

（1.南京蘇夏工程設(shè)計(jì)有限公司，江蘇南京210036；2.南京鋼鐵集團(tuán)有限公司燃料供應(yīng)廠，江蘇南京210035）

隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，南鋼燃供廠針對化工生產(chǎn)區(qū)域尾氣治理進(jìn)行了有效的嘗試，提出了具體工藝方案，并在實(shí)施運(yùn)行后不斷完善、改進(jìn)。

化工生產(chǎn)尾氣；環(huán)保治理；工藝方案

1 前言

南鋼燃供廠一、二期工程先后建有2×55孔、1×60孔焦?fàn)t共3座，年產(chǎn)焦炭約170萬t。對應(yīng)一、二期工程焦?fàn)t煤氣產(chǎn)量分別約為26400 m3/h、52800 m3/h。化產(chǎn)系統(tǒng)主要生產(chǎn)工序有，鼓風(fēng)冷凝工段、脫硫工段、硫銨工段、粗苯工段等。

化產(chǎn)區(qū)域部分尾氣，隨主體設(shè)施建設(shè)了1套“機(jī)前負(fù)壓收集尾氣”系統(tǒng)，之后又建設(shè)了1套“洗油洗滌凈化尾氣”設(shè)施，均因系統(tǒng)不完善、效果較差等而停運(yùn)。

如此，化產(chǎn)區(qū)域廢氣污染物排放，與國家標(biāo)準(zhǔn)《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）要求存在較大差距。

為保護(hù)環(huán)境、改善勞動條件并回收一定的化工產(chǎn)品，對化產(chǎn)區(qū)域的尾氣污染物有效治理已刻不容緩。

本次改造，分別對機(jī)械化氨水焦油澄清槽區(qū)域尾氣、化產(chǎn)區(qū)域槽罐尾氣、苯類貯槽尾氣，針對不同特點(diǎn)并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，選擇了不同的治理工藝。

2 一、二期機(jī)械化氨水焦油澄清槽區(qū)域尾氣治理

2.1 治理內(nèi)容

一期機(jī)械化氨水焦油澄清槽及該區(qū)域的槽罐尾氣，包括氨水槽、焦油槽、冷凝液槽、放空槽等尾氣，主要包括以氨為代表的堿性氣體，和以硫化氫為代表的酸性氣體，此系統(tǒng)尾氣理論總放散量（包括“小呼吸放散”和“大呼吸放散”）約1000 m3/h。采用“酸洗堿洗法”治理工藝。

2.2 工藝方案

“酸洗堿洗法”主要工藝方案（見圖1）為：

槽罐尾氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入酸洗塔底部，通過母液循環(huán)泵將硫銨母液打至酸洗塔的塔頂進(jìn)行噴灑，與酸洗塔塔頂噴下的硫銨母液逆向接觸，硫銨母液吸收尾氣中的氨。硫銨母液來自現(xiàn)有硫銨工段硫銨母液。

脫氨后的尾氣從酸洗塔上部出來后進(jìn)入堿洗塔底部，通過堿液循環(huán)泵將堿液循環(huán)槽內(nèi)的堿液打至堿洗塔的頂部進(jìn)行噴灑，尾氣與堿洗塔的塔頂噴下的堿液逆向接觸，脫除酸性氣體后排放。

酸洗塔內(nèi)的硫銨母液流入母液循環(huán)槽，母液循環(huán)泵將部分循環(huán)母液打至硫銨工段母液大槽，同時更新補(bǔ)充同數(shù)量的新鮮母液。

圖1 主要工藝方案圖

堿洗塔內(nèi)的堿液流入堿液循環(huán)槽，堿液循環(huán)泵將部分循環(huán)堿液打至硫銨工段蒸氨系統(tǒng)蒸氨原料槽或剩余氨水槽，同時更新補(bǔ)充同數(shù)量的新鮮堿液。

本方案主要特點(diǎn)是，結(jié)合利用現(xiàn)有條件，改善環(huán)境的同時并能有效地回收資源。

2.3 系統(tǒng)主要設(shè)施

系統(tǒng)主要設(shè)施包括引風(fēng)機(jī)、酸洗塔、堿洗塔、母液循環(huán)槽、堿液循環(huán)槽、母液循環(huán)泵和堿液循環(huán)泵等。

引風(fēng)機(jī)為小風(fēng)量、低壓頭，宜選用離心式電動風(fēng)機(jī)，葉輪、機(jī)殼應(yīng)有一定的耐蝕性。

酸洗塔、堿洗塔宜選用不銹鋼柵板塔。

母液循環(huán)泵和堿液循環(huán)泵，應(yīng)選購與現(xiàn)有使用的同類型泵，以方便維修、配件互換等。

3 一、二期化產(chǎn)區(qū)域槽罐尾氣治理

一、二期焦化工程，設(shè)計(jì)有化產(chǎn)區(qū)域尾氣治理系統(tǒng)并完成工程施工，因擔(dān)心安全問題并易管線堵塞等，僅在投產(chǎn)初期短期內(nèi)投用，后一直停用，因而系統(tǒng)已基本不復(fù)存在。

3.1 治理內(nèi)容

一、二期化產(chǎn)區(qū)域各類槽罐點(diǎn)多面廣、介質(zhì)種類復(fù)雜，尾氣放散也較為嚴(yán)重。擬采用尾氣收集管引至冷凝鼓風(fēng)工段鼓風(fēng)機(jī)前負(fù)壓入口處理工藝。

3.2 工藝方案

一期化產(chǎn)區(qū)域槽罐尾氣，包括硫銨工段、終冷洗苯工段、粗苯工段、油庫，總計(jì)算放散量約為590 m3/h。

二期化產(chǎn)區(qū)域槽罐尾氣，包括蒸氨工段、硫銨工段、終冷洗苯工段、粗苯工段，總計(jì)算放散量約為410 m3/h。

擬采用“煤氣負(fù)壓吸收工藝”治理方案。即利用一期鼓冷工段現(xiàn)有煤氣鼓風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓作為動力，將尾氣吸入鼓風(fēng)機(jī)前煤氣管道進(jìn)行再凈化的工藝方式，具有工藝簡單、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)。

接入風(fēng)機(jī)前尾氣總管為DN200，設(shè)氣動調(diào)節(jié)閥控制尾氣管道負(fù)壓為-50～-30 Pa。

一期鼓冷工段現(xiàn)有鼓風(fēng)機(jī)共2臺，正常抽送煤氣量52000 m3/h，正常機(jī)前負(fù)壓-2～3 kPa。

二期鼓冷工段現(xiàn)有鼓風(fēng)機(jī)共2臺，正常抽送煤氣量28000 m3/h，正常機(jī)前負(fù)壓-2～3 kPa。

因新增尾氣量相比風(fēng)機(jī)正常抽送煤氣量比例甚微，現(xiàn)有鼓風(fēng)機(jī)的富裕能力能夠滿足尾氣治理需求。

為有效收集、處理各儲罐尾氣，需采取如下措施：

（1）現(xiàn)有槽罐應(yīng)采用必要措施嚴(yán)格密封，防止過量O2被吸入，造成煤氣的含O2量超標(biāo)；

（2）尾氣收集支管及主干管均須保溫，且采用蒸汽伴熱，防止焦油、萘等冷凝物堵塞管路；

（3）各管路管徑等設(shè)計(jì)合理，以穩(wěn)定系統(tǒng)壓力平衡，并在各支路設(shè)置電動調(diào)壓閥，保障系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行；

（4）各支管路分段設(shè)置切斷閥，預(yù)留蒸汽吹掃口，定期采用蒸汽吹掃，保證管路暢通。

3.3 系統(tǒng)主要設(shè)施

該系統(tǒng)設(shè)施較為簡單，主要有接入風(fēng)機(jī)前的壓力調(diào)節(jié)控制閥組、尾氣氧含量檢測設(shè)施、管道及保溫等。

一、二期化產(chǎn)區(qū)域槽罐尾氣治理系統(tǒng)，正常情況下各自獨(dú)立運(yùn)行，但設(shè)計(jì)了一、二期化產(chǎn)區(qū)域槽罐尾氣總管間聯(lián)通管道。

4 輕苯貯槽尾氣治理

包括一、二期輕苯貯槽及油庫工段輕苯貯槽，新建同等容積的浮頂貯槽并設(shè)氮封系統(tǒng)等，將大大減少苯汽的外逸。

現(xiàn)有輕苯類槽罐均為立式（或臥式）固定頂貯罐，配置的呼吸閥、氮封系統(tǒng)或設(shè)計(jì)不合理，或損壞嚴(yán)重。

實(shí)踐證明，對于閃點(diǎn)低的輕質(zhì)類油品使用常規(guī)的固定頂貯罐，緊靠配置的呼吸閥，控制油氣的放散外排效果十分有限。

治理方案為，對于容積較大的輕苯貯槽，新建同容積內(nèi)浮頂立式貯罐替代現(xiàn)有貯罐，并設(shè)槽頂?shù)獨(dú)饷芊庀到y(tǒng)。對于容積較小的輕苯貯槽，槽體利舊，新設(shè)氮封系統(tǒng)等。

內(nèi)浮頂罐，是由漂浮在介質(zhì)表面上的浮頂和立式圓柱形罐壁所構(gòu)成。浮頂隨罐內(nèi)介質(zhì)儲量的增加或減少而升降，浮頂外緣與罐壁之間靠環(huán)形密封裝置密封，罐內(nèi)介質(zhì)始終被內(nèi)浮頂直接覆蓋，能夠有效阻止介質(zhì)揮發(fā)。

浮頂與罐壁間密封裝置有多種形式，但都不能保證絕對嚴(yán)密不漏。對此，氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)是行之有效的解決辦法。

罐頂部還設(shè)有阻火呼吸閥、緊急泄放閥等附件。

呼吸閥為輕質(zhì)類油罐的常規(guī)配置，以保持儲罐的正常工作壓力。

緊急泄放閥的作用是確保儲罐在發(fā)生事故時能夠安全排放混合氣體，其設(shè)定壓力不應(yīng)高于儲罐的最大設(shè)計(jì)壓力。

5 結(jié)語

焦化企業(yè)的污染治理，除傳統(tǒng)的治理內(nèi)容外，隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)格，需要做更加深入的環(huán)保治理工作。對于南鋼燃供廠化產(chǎn)區(qū)域尾氣的治理，還需在實(shí)際運(yùn)行中不斷完善、提高。

表2 1#高爐濕式TRT和10#高爐干式TRT發(fā)電量對比

4.2 10#煤氣系統(tǒng)還存在一些不足：如無塵卸灰機(jī)經(jīng)常工作不正常，加濕不均勻，有揚(yáng)塵；減壓閥組后消音效果不好等問題。

5 結(jié)語

鞍鋼10#高爐開爐到現(xiàn)在為止已經(jīng)1年多時間，煤氣干法布袋除塵系統(tǒng)和TRT運(yùn)行完全正常，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。從實(shí)際的運(yùn)行效果來看，前期設(shè)計(jì)研究的問題已經(jīng)完全解決，只是有些局部的問題還需要研究解決。

收稿日期：2014－08－15

作者簡介：李艷（1979－），女，2006年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究生學(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事冶金工廠工程設(shè)計(jì)工作。

Designing of Treatment System for the Exhaust Gas in Chem ical Production Areas

ZHANG Zhidong1，WANG Xinhai2
(1.NanjingSuxiaEngineeringDesignCo.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu210036,China;2.FuelSupplyPlantof NanjingIronandSteelGroup,Nanjing,Jiangsu210035,China)

With increasingly stringent requirement on environment protection,the fuel supply plant of Nanjing Steel carried out effective trials on treatment of exhaust gases in chemical production areas,not only put forward concrete process designs but has also continuously improved and optimized the designs after implementation.

exhaust gases of chemical production;environment treatment;process design

X74

B

1006-6764(2014)12-0025-03

2014－08－21

張之東（1963－），男，1984年畢業(yè)于馬鞍山鋼鐵學(xué)院煤化工專業(yè)，高級工程師，現(xiàn)從事動力能源系統(tǒng)設(shè)計(jì)管理工作。