利用副產氫氣焚燒含多組分化合物的氯化鈉廢水裝置中安全設置的探討

劉仁強

（山東眾音化學科技有限公司，山東威海264200）

目前，中國對化工企業的安全環保要求越來越嚴，對廢水中各組分的排放指標也越來越高；有些過去沒有明確排放指標要求的也開始有了指標要求；而且必須達到排放要求等等。氯堿企業產業鏈中的產品，無論是無機化工、有機化工、還是精細的農藥、醫藥、顏料以及其他化工助劑等產品的生產都含有不同組分、不同濃度的氯化鈉廢水需要處理。最終要實現廢水的組分盡可能被分離回收利用、殘余液體達標排放的目的。

1 國內氯堿企業采取的廢水處理方法

國內氯堿企業根據自身產業鏈中不同的產品特點，而采取不同的處理方法。大體可分為：（1）蒸發結晶分離。即多效負壓蒸發串聯MVR，利用不同鹽分的結晶溫度的差異，來初步分離出不同的鹽分結晶；（2）吸附過濾。利用專用吸附劑對廢水中特定組分的選擇性吸附的功能來把鹽分從廢水中初步處理出來，然后再濃縮結晶；（3）濕式氧化。利用氧化劑對廢水中的某些組分進行氧化分解，特別是對含有有機物的廢水處理。通過濕式氧化處理可以達到改變廢水有機物組成，使得長分子鏈的有機物被破碎為低分子鏈的有機物，甚至可以被分解為類似水、氮氣、一氧化碳、二氧化碳、氯化氫、氨氣等簡單的化合物，便于進一步分離處理。通常氧化劑選用氯氣或次氯酸鈉；（4）膜處理。利用特定的膜對一些大分子的離子有選擇性的阻隔功能來分離不同的組分；（5）高溫焚燒。利用高溫來焚燒廢水，使得水分汽化；有機物燃燒成二氧化碳、氮氣、水；鹽分結晶成晶體。

但是，每一種方法都有優缺點。氯堿企業往往是將上述方法有選擇性的進行組合使用，利用其各自的優點，實現經濟、科學、安全的廢水處理工藝及裝置。無論是單獨采用蒸發結晶分離、吸附過濾、濕式氧化、膜處理、還是有選擇性的組合其中的方法，都會不可避免的存在濃縮母液無法再使用這些方法來處理合格，而被迫選擇串聯采用高溫焚燒法來處理濃縮母液。采用高溫焚燒法的熱源一般是用天然氣或副產氫氣。氯堿企業通常會采用該企業副產的氫氣作為熱源。

2 使用氫氣作為熱源時安全構件設置探討

雖然對于氯堿企業來說采用氫氣作為熱源具有經濟、方便、清潔等優點，但氫氣是易燃易爆的氣體，所以在采用時一定要做到安全可靠。根據該公司使用的經驗，應注意以下幾個方面。

（1）氫氣壓縮機的抽氣量與氫氣氣柜的運行高度要設立一個相對安全合理的聯鎖值，防止抽氣量過大或氣柜供氣量發生變化時氣柜被抽癟發生事故。

（2）氫氣柜應設置超高、過低位置報警裝置，超高、過低報警不但在主控室有顯示和報警，還要采用視頻監控傳輸主控室，同時配置現場操作的警示功能和緊急制動機構。

（3）氫氣柜應安裝在避雷保護區域內，應安裝安全閥、壓力超高自動排放裝置等安全設施，并設置自動切斷裝置以確保氫氣柜泄漏時能自動切斷氣源，同時進出氫氣氣柜的氫氣管道應設置安全水封。

（4）根據廢水加熱汽化產生的氣體組成來設置氫氣、空氣的配比，避免空氣過量而造成尾氣中氮氧化物濃度過大。

（5）點火裝置要設立氮氣吹除置換系統，點火前必須對氫氣進行一定時間間隔的三次取樣分析；同時設置空氣、氫氣、廢水根據燃燒爐的溫度變化自動調節機構，以及點火裝置前設置防止回火的阻斷機構。

（6）氫氣輸送管道應采用無縫金屬管道，禁止采用鑄鐵管道，管道的連接應采用焊接或其他有效防止氫氣泄漏的連接方式。管道應采用密封性能好的閥門和附件，管道上的閥門宜采用球閥、截止閥，但與設備、閥門的連接可用法蘭或螺紋連接；同時管道鋪設時應有大于等于3%的坡度，在管道的最低處應設排水裝置及排放倒淋的防火機構。

（7）氫氣管道與其相連的裝置、設備之間應安裝止回閥，界區閥門之間應設置有效隔離措施，防止來自裝置、設備的外部火焰回火至氫氣系統；同時氫氣作為燃料使用時，每臺用氫設備的支管上應設阻火器。

（8）氫氣輸送管道及涉氫設備應設置接地、靜電導除裝置及閥門、法蘭處采取金屬線跨接，及室外架空氫氣管道、金屬管架兩端均應接地，防止雷電感應、漏電流和靜電積聚，接地電阻不應大于10，并定期委托有資質的第三方機構進行檢測且合格。

（9）氫氣氣柜及涉氫設備管道除按要求設置接地、靜電導除裝置外，還要對設置的防雷裝置進行定期檢測且合格。

（10）氫氣系統設備運行時，禁止用鐵器敲擊、帶壓維修和緊固，不得超壓；禁止處于負壓狀態。爆炸危險區域內電氣設備防爆等級必須符合規范要求。

3 安全構件的運行狀況控制

副產氫氣作為燃燒熱源雖然即經濟又清潔，但仍然存在安全風險高的缺點。盡管在應用時，無論是從工藝條件及控制參數范圍的選擇，還是從保障裝置安全平穩運行而增加安全構件的角度都充分考慮了安全性和科學合理性，但時時刻刻保證工藝參數在控制范圍內、安全構件處于完好狀態是十分重要的，也是必須的。因此，如何來保持工藝參數在控制范圍內、安全構件處于完好狀態，應該從運行制度、組織機構、檢查維護運行方式和考核手段等方方面面來健全和有效運行。只有這樣才能從本質上解決裝置及人為因素存在的缺陷，實現本質安全，從而保障高溫焚燒裝置的正常運行，避免出現因安全機構設置不完善導致安全事故的發生。

4 結語

一個企業能否生存除了具有合理的產業鏈之外，還要具有達到國家環保對“三廢”排放指標要求的技術及裝置。而氯堿企業具有副產氫氣作為熱源，對無法再用其他手段處理的濃縮母液進行氫氣高溫焚燒處理，熱源既易得又無二次污染的優點，達到科學合理的處理濃縮母液廢水的目的。但使用氫氣作為熱源，必須要將安全放在第一位，既在工藝設計和設備選用時充分考慮到利用合理設置安全保護裝置，使得氫氣高溫焚燒工藝能夠為化工產品清潔生產起到關鍵的支承作用。

依照該公司近年來在該方面的實際生產和運行效果來探索如何能使企業產業鏈的化工更加清潔、環保、安全運行進行初步的探討，希望能給同行業企業有借鑒的作用。