某鋅冶煉廠煙氣制酸尾氣突發環境事件應急處置的研究

陳佳利，劉 碩，向求來

（湖南有色金屬研究院有限責任公司，湖南長沙 410100）

湖南省某大型鋅冶煉廠采用濕法煉鋅工藝，電鋅生產能力30萬t/a，焙燒煙氣采用絕熱蒸發、稀酸洗滌流程，3＋1兩次轉化，Ⅲ、Ⅰ-Ⅳ、Ⅱ換熱，一級干燥、二級吸收、泵后冷卻、泵后串酸工藝，設2套制酸系統，硫酸生產能力57萬t/a，正常情況下，單套制酸系統尾氣約為90 000 m3/h，SO2濃度約600～800 mg/m3，NOx濃度約 200～300 mg/m3，經雙氧水脫硫工藝后，經70 m煙囪排空，執行排放標準SO2≤100 mg/m3、NOx≤100 mg/m3。作為企業主要廢氣排口，一旦制酸系統運行操作失誤、轉化及吸收工序設備設施故障，均可能造成尾氣污染物濃度不同程度超標排放，從而對周邊大氣環境造成嚴重污染，必須加強環境風險應急處置能力，提升企業環境應急管理水平。本文結合冶煉廠實際情況，從事故源強及預測結果、事件情景、應急響應、應急處置、疏散撤離、應急監測展開研究［1，2］，以期為類似企業應急處置提供參考。

1 事故源強及情景模式

1.1 事故源強

考慮單套制酸系統出現故障，按 SO2轉化率80%計，排放尾氣SO2濃度21 961 mg/m3。源強參數見表1。

表1 污染源強參數表

1.2 預測結果

采用《環境影響評價技術導則·大氣環境》（HJ 2.2-2018）附錄A推薦SLAB模式，在最不利氣象條件下進行預測。預測結果見表2。

表2 制酸尾氣事故影響結果

1.3 情景模式

按特征污染物超標程度高低，假定三類事故情景模式［3］，詳見表 3。

表3 制酸尾氣事故排放情景

2 應急處置

應急處置包含信息報告、應急響應、應急處置、疏散撤離、應急監測五個部分。

2.1 信息報告

事件發生后生產廠向公司應急辦的報告程序及內容：

1.報告程序：事件第一發現者（崗位操作人員）立即報告運營長，運營長了解核實現場情況后立即報告主管副廠長（廠長）、工序長、安全環保員、生產技術部總調度室調度員，必要時報告生產技術管理員、設備管理員。安全環保員獲知事件信息后須及時報告安全環保部環保管理員。從發現或獲知事件信息后各級上報時限原則上不得超過15 min。

報告后出現新情況的，應按規定及時續報，一般、較大事故每日至少續報1次；重大事故每日早晚至少各續報1次。

2.報告內容：事件類型、發生時間、地點、事件情景等基本情況。

3.聯系方式：電話或其它通訊方式。

公司應急辦接報后的處置程序：（1）事件發生造成的環境影響在可控范圍內，屬于企業Ⅲ級突發環境事件，公司應急辦接報后可先行向事件發生單位及各應急小組下達啟動Ⅲ級預警和Ⅲ級應急響應指令，然后再向應急指揮部副指揮長和指揮長匯報；（2）事件發生造成的環境影響屬于企業Ⅱ級或Ⅰ突發環境事件，公司應急辦（總調度室）接報后應第一時間向公司應急指揮部副指揮長及指揮長報告匯報。

2.2 應急響應

發生情景模式Ⅰ，即尾氣排放煙囪污染物排放濃度超標事件，應急管理辦公室（總調度室）在接到報告后應立即指令生產廠啟動Ⅲ級應急響應，并根據事態發展調整響應級別。Ⅲ級應急響應以生產廠為主組成現場應急處置隊伍，各應急小組配合，應急管理辦公室根據指揮長的指令組織現場應急處置。

發生情景模式Ⅱ，即尾氣排放煙囪污染物排放濃度超標（超標3～10倍）事件，應急管理辦公室（總調度室）在接到報告后應立即啟動Ⅱ級應急響應，并根據事態發展調整響應級別。

發生情景模式Ⅲ，即尾氣排放煙囪污染物排放濃度超標（超標10倍以上）事件，SO2煙氣排放可能對廠區周圍環境造成嚴重影響，為流域級環境風險事件，應急管理辦公室（總調度室）在接到報告后應立即啟動Ⅰ級應急響應。

當啟動Ⅱ級和Ⅰ級應急響應時，應急管理辦公室按指揮長的指令應立即召集應急指揮部成員組成現場應急指揮部，通知各應急小組集中待命，在現場應急總指揮統一指揮下，第一時間投入應急搶險和現場處置工作。

應急響應工作流程如圖1所示。

圖1 應急響應工作流程

2.3 應急處置

2.3.1 情景模式Ⅰ處置方案

1.生產技術管理員、崗位操作人員立即檢查1＃焙燒爐制酸尾氣脫硫出口和2＃焙燒爐制酸尾氣脫硫出口污染物排放濃度，確定是1＃或2＃焙燒爐制酸尾氣脫硫出口SO2、NOx等污染物排放濃度超標。檢查脫硫設施工藝運行控制參數如吸收液噴淋流量、吸收液中雙氧水濃度和硫酸濃度、吸收液液位等是否符合工藝操作規程要求，如果不符合工藝操作規程規定要求，應立即調整相關控制參數使其恢復正常范圍。

2.設備管理員、設備點檢員立即檢查吸收液噴淋循環泵、雙氧水投加計量泵、吸收塔捕沫器等設備運行是否完好，脫硫設施測控儀表是否失靈，如果發現測控儀表失靈或設備故障現象，立即通知氧化鋅廠電儀事業部、維保事業部維保人員到現場進行搶修。脫硫外排煙囪在線監測系統儀表失靈時立即報告安全環保部環保管理員，由安全環保部環保管理員通知在線檢測運維單位立即派人到現場進行維修。

3.崗位操作人員報告運營長制酸尾氣脫硫排放煙囪污染物排放濃度超標，運營長報告總調度室調度員后，總調度室調度員應及時下達調度令降低相應焙燒爐制酸系統的生產負荷，減少環保風險。

4.脫硫設施設備搶修如果在短時間內（1 h內）無法完成，可能導致發生污染物排放事件，總調度室調度員應及時下達調度令對相應焙燒爐制酸系統采取停風保爐或直接停爐措施。

2.3.2 情景模式Ⅱ處置方案

1.生產技術管理員、崗位操作人員立即檢查1＃焙燒爐制酸尾氣和2＃焙燒爐制酸尾氣SO2、SO3濃度，判斷是1＃焙燒爐還是2＃焙燒爐制酸尾氣SO2、SO3排放濃度超過正常運行設計值，或者1＃焙燒爐和2＃焙燒爐制酸尾氣SO2、SO3排放濃度均超過正常運行設計值，檢查制酸尾氣SO2、SO3排放濃度均超過正常運行設計值的制酸系統工藝運行控制參數（如干燥、吸收、轉化溫度等）是否符合工藝操作規程要求。

2.如果工藝運行控制參數不符合工藝操作規程規定要求，應立即分析相關控制參數不正常的原因，及時調整控制參數達到正常范圍［4，5］。具體調整方案如下：（1）干吸酸噴淋量減少導致SO3吸收效率降低：分析上酸量減少的原因找出解決方案，必要時要更換循環泵；（2）酸濃度不符合工藝要求導致SO2吸收效率降低：在保證吸收酸濃度的情況下，增大或減少串酸量，必要時從酸庫調酸補濃度。同時應檢查各閥門及控制點，看是否加水過多，凈化煙氣溫度是否過高或過低，并及時進行調節；（3）焙燒爐SO2煙氣濃度長時間過低或導致轉化率低于指標：及時與焙燒工序聯系調整煙氣濃度；若短時間不能恢復時，應要求其縮減風量，直至停爐處理；（4）轉化器溫度控制不佳導致轉化率下降：及時將進出口溫度調整到控制范圍內，尤其是四層進口溫度，溫度過高時可開啟SO3冷卻器（通過熱管鍋爐）調節煙氣溫度。

3.如果經檢查屬于設備故障導致焙燒爐制酸尾氣SO2、SO3濃度嚴重超過正常運行設計值，可能導致發生較為嚴重的污染物排放事件（制酸尾氣超標排放），總調度室調度員應及時下達調度令對相應焙燒爐制酸系統采取停風保爐或直接停爐措施。

2.3.3 情景模式Ⅲ處置方案

制酸系統轉化、吸收工序設備設施故障導致制酸尾氣SO2濃度達到10 000 mg/m3以上，嚴重超過脫硫設施設計處理能力，可能導致發生較為嚴重的污染物排放事件，總調度室調度員應及時下達調度令對相應焙燒爐制酸系統采取停風保爐或直接停爐措施。

2.4 疏散撤離

制酸尾氣脫硫煙囪污染物排放超標，為高空排放方式，根據風向和煙氣擴散范圍，應迅速撤離泄漏污染區人員至安全區，并設置警戒線進行隔離，嚴格限制出入，必要時可組織廠內人員和廠界外受污染物影響的居民疏散撤離。

2.5 應急監測

根據事件原因分析及應急處置工作需要，制酸尾氣污染物（SO2、NOx）排放濃度盡量采用在線監測系統數據，必要時由指揮部應急辦（總調度室）安排應急監測組對制酸尾氣及脫硫煙囪污染物排放濃度、廠界外受污染物影響的環境保護目標大氣污染物（SO2、硫酸霧等）進行監測。

3 結 論

1.鋅冶煉廠制酸系統運行操作失誤、轉化及吸收工序設備設施故障，會造成尾氣污染物濃度不同程度超標排放。以單套制酸系統故障，SO2轉化率80%計，排口SO2超毒性終點2濃度（2 mg/m3）最遠距離為2 100 m。

2.一旦發生制酸尾氣突發環境事件，應根據事故嚴重程度啟動相應級別預案，在現場應急總指揮統一指揮下，第一時間投入應急處置工作。

3.制酸尾氣SO2濃度超標10倍以內，應及時檢查脫硫設施工藝運行參數，若其不符合工藝操作規程要求，立即分析不正常原因并及時調整至正常范圍。

4.制酸尾氣SO2濃度達10 000 mg/m3以上，嚴重超過脫硫設施設計處理能力，總調度室應及時下達調度令，采取停風保爐或直接停爐措施。