內河洗艙站廢氣處理工藝研究

武斌杰

摘 要：隨著內河水運的發展，長江干線洗艙站碼頭已不能滿足散裝危險液體化學品船舶洗艙需求，為加快構建長江經濟帶綠色發展軸，完善長江危險化學品運輸安全保障體系，建設洗艙站是必要的。針對洗艙工藝產生的污染物處理問題，本文結合洗艙站洗艙工藝，對洗艙廢氣處理進行了研究和歸納，為類似工程提供參考。

關鍵詞：長江干線;洗艙站;廢氣處理

中圖分類號：U698.7 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）07-0127-03

1引言

隨著內河水運的飛速發展，長江干線散裝危險液體化學品船舶不斷增加，而內河危化品船舶基本不裝有洗艙設備。為保證貨物質量和運輸安全，危化品船舶在換貨種運輸之前都需要進行洗艙，或使用專船運輸。另外，危化品船舶檢驗維修及船舶拆解前也需要進行洗艙。船舶洗艙作業有惰化、蒸艙、通風、沖洗、擦艙等若干步驟，作業過程中多個步驟都會產生廢水廢氣，如何對這些廢水廢氣進行收集處理并達標排放是洗艙作業的關鍵點。

關于內河洗艙站建設問題，龔煌[1]等研究了基于碼頭改造的內河洗艙站設計及廢水處理等方面的問題，李樂基[3]HAZOP分析在油氣回收裝置上的應用介紹了油氣回收方面的應用，《碼頭油氣回收設施建設技術規范（試行）》[4]和《內河洗艙站碼頭設計指南》[5]對洗艙站平面布置、洗艙水接收、油氣回收及配套設施提出了技術要求，但船舶洗艙廢氣處理方面的問題鮮見介紹，本文結合洗艙站洗艙工藝，對洗艙廢氣處理進行了研究和歸納，供相關項目參考。

2洗艙站建設方案介紹

2.1總平面布置方案

本洗艙站利用原有碼頭改造。原碼頭已建成6個5000噸級危化品泊位，為浮式碼頭結構，碼頭前沿線與水流流向基本一致，碼頭前沿設計水深6.05m，躉船前沿線位于等高線-4～-9m之間。其中擬改造泊位為成品油兼原油泊位，泊位上已建成油品裝卸管線、氮氣管線、消防水管線、蒸汽管線、生產水管線、生活水管線和含油污水管線等。

本洗艙站在原碼頭擬改造泊位下游新增洗艙躉船一艘，用于洗艙作業，新增躉船前沿線與原碼頭齊平，通過鋼引橋與原碼頭躉船連接，原碼頭躉船作為洗艙船舶靠泊平臺，同時兼顧洗艙平臺。洗艙躉船后方通過鋼引橋與閥室平臺連接。后方布置一座廢氣回收平臺，所有平臺頂面高程均與原碼頭匹配。洗艙站總平面布置方案見圖1。

2.2洗艙工藝方案

本洗艙站采用物理水洗艙方法，使用工業用金屬洗滌劑（粉末）與水混合液（混合配比3～5%）沖洗，洗艙水由生產水管和江水供給，其中江水需經一體化凈水裝置凈化。洗艙工藝流程主要有殘液清掃、船艙惰化、預洗、抽除洗艙水、蒸汽蒸艙、通風除氣、人工沖洗、抽除沖洗水、通風干燥等。使用汽水混合器加熱洗艙水;使用移動式洗艙機或被洗船配置的固定式洗艙機洗艙;使用船用防爆（無火花）離心洗艙風機吹干被洗船艙;使用空壓機、空氣瓶、吸附式空干器產生干燥清潔的壓縮空氣吹干被洗船液貨管路。

洗艙躉船設油品洗艙污水收集艙、化學品洗艙污水收集艙和洗艙清水艙等。消防水管線、氮氣管線、蒸汽管線、生產水管線、生活水管線和含油污水管線均從原碼頭閥室平臺接出引至洗艙躉船，另外新建化學品廢水管道經原有棧橋直接接至后方儲罐。

洗艙過程中產生的化學品廢水和含油廢水通過洗艙泵抽至私藏躉船廢水箱分別暫存，再經過化學品廢水管道、含油廢水管道輸送至廠區新建的2個廢水儲罐，化學品廢水和含油廢水出廢水儲罐經現有廢水調節罐調節后，再進入污水處理廠。洗艙站新建廢氣回收裝置1套，處理能力600m3/h，用于處理洗艙過程中危險氣體置換、蒸汽蒸艙、通風除氣等階段產生的含油廢氣和化學品廢氣，處理達標后經過排氣筒高空排放。洗艙廢渣采用人工清理，裝入化工容器桶中運至岸基處理。

3 廢氣處理工藝

3.1 工藝方案

針對洗艙工藝中氣體置換、蒸汽蒸艙、通風除氣階段產生的各類含有油品、化學品的揮發性有機洗艙廢氣，本工程設置1套廢氣回收裝置，用于處理油品和化學品船舶產生的洗艙廢氣，使洗艙氣體達標排放，減少洗艙站運行帶來的環境污染。

廢氣回收處理裝置的處理工藝為冷凝加吸附;處理規模為600m3/h;處理介質為原油，柴油，汽油，重整料，航空煤油，拔頭油、苯、混合二甲苯、苯乙烯、乙烯料;整套機組的操作彈性為25～110%（最大處理量660m3/h）。

廢氣回收處理裝置的排放指標滿足當廢氣進氣濃度≥100g/m3時，非甲烷總烴去除率≥97%;當廢氣進氣濃度<100g/m3時，非甲烷總烴≤3g/m3。

3.2 工藝流程

3.2.1船岸對接安全模塊

在洗艙氣體置換、通風除氣等階段，開啟氣相回收管路控制閥及艙氣防爆抽風機、艙氣船岸界面安全裝置。船岸界面安全裝置開始收集處理洗艙廢氣，監測船舶洗艙過程中廢氣管線的溫度升降、壓力變化和含氧量，同時對這些變化做出反應，如停止輸送廢氣，以保障廢氣輸送安全。

蒸艙過程中，會產生高溫且含水量大的廢氣，因此在船岸對接安全模塊前端增加水冷換熱器，將廢氣冷卻至40℃左右，再進入下游裝置。

3.2.2廢氣輸送模塊

廢氣輸送模塊主要是利用羅茨鼓風機提供風壓，使上游來氣能夠順利抽走的同時滿足下游回收裝置的壓力損失要求。為保障洗艙作業側壓力在允許范圍內，風機與船岸對接模塊的壓力變送器聯鎖，當洗艙作業時，船岸對接模塊的廢氣壓力升高，聯鎖風機開始啟動運行，將船舶洗艙產生的廢氣運輸到廢氣回收裝置中，風機根據廢氣壓力自動變頻調節，控制洗艙側壓力在合理的范圍。

3.2.3冷凝模塊

3.2.3.1功能描述

本裝置使用壓縮機制冷，經廢氣換熱器的換熱工藝，使其中大部分洗艙廢氣組分由氣態冷凝成液態，同時分離液體與氣體。冷凝模塊使用三級冷凝方法降低洗艙廢氣的溫度，將廢氣按照成分冷凝成液態。

（1）一級冷凝：溫度降低至3～10℃，初步收集處理氣體中的水及重組分廢氣。

（2）二級冷凝：溫度降低至-25～-30℃，液化回收部分洗艙廢氣。

（3）三級冷凝：溫度降低至-60～-70℃，深度液化回收洗艙廢氣。

（4）熱回收：采用化霜液提升尾氣溫度到5～25℃后輸入下一級處理裝置。

（5）冷凝模塊內設儲液罐，用于儲存冷凝回收的液體。冷凝模塊利用化霜液將回收液體溫度升高至0℃以上，保證儲液罐內液體流動順暢。

（6）儲油罐儲存的冷凝油液位達到高液位時，通過隔膜泵加壓方式將其輸送到業主指定儲罐。

3.2.3.2安全措施

（1）冷凝風機、壓縮機、真空泵、風機等設備均為EX本質安全防爆組件，并取得防爆合格證。

（2）設備設有防爆、壓力、溫度、流量等監控裝置，以應對洗艙廢氣回收過程中的異常情況，例如制冷系統運行方面，排油方面，廢氣是否堵塞方面，可燃氣體泄漏方面等。

（3）設備的關鍵部位安裝有控制器、電動球閥和安全閥，可在裝置出現突然停電、停氣等突發情況時采取相應的檢測和保護措施。

（4）廢氣冷凝器、儲油罐采用壓力容器結構，保障整個設備使用的安全性。

3.2.4吸附模塊

冷凝裝置處理后的低濃度廢氣進入到吸附模塊，該模塊設有三個吸附罐，經過吸附、脫附、吹掃等過程，脫附出的廢氣進入上一級模塊重新處理。

3.2.5安全保障

（1）廢氣回收裝置使用在氣體爆炸危險區，環境對裝置的安全防爆具有特殊要求， 所有儀表、電氣、配電箱均嚴格按國家標準進行防爆設計、配型。

（2）按規范要求在廢氣回收裝置內設置靜電接地系統，并按要求進行法蘭跨接。

（3）儀表控制系統采用PLC系統控制，通過控制系統對所有工藝參數進行顯示、控制，并具有報警控制保護功能。控制系統操作界面設有啟動、停車等控制功能按鈕，界面有流程畫面顯示、主要控制參數顯示、歷史趨勢顯示、聲光報警等功能。

3.3結論

含油廢氣、化學品廢氣經處理后，排放指標滿足當廢氣進氣濃度≥100g/m3時，非甲烷總烴去除率≥97%;當廢氣進氣濃度<100g/m3時，非甲烷總烴≤3g/m3。可以達到國家排放標準。

4 結論

（1）本文簡要介紹了洗艙站的概念，項目建設背景及必要性、總平面布置方案、洗艙工藝方案。同時說明洗艙廢氣回收裝置處理能力，處理后的排放指標等。

（2）廢氣處理工藝采取冷凝加吸附的處理方法，主要工藝模塊有船岸對接安全模塊、廢氣輸送模塊、冷凝模塊、吸附模塊及凝液轉運處理等。洗艙工藝產生的含油廢氣、化學品廢氣經處理后能滿足標準要求。

（3）本文結合內河洗艙站碼頭建設，主要從總平面布置方案、洗艙工藝方案、廢氣處理工藝等角度對內河洗艙站廢氣處理進行了詳細的研究和歸納，可以為長江干線洗艙站碼頭或危險化學品碼頭廢氣回收工藝提供一定參考。

參考文獻：

[1]龔煌，王陽，張錦.基于碼頭改造的內河洗艙站設計[J].中國水運，2020，（04）：71-73.

[2]許騰.氮封+油氣回收系統在罐區的應用[J].科技資訊，2018，16（10）：61-62.

[3]李樂基.HAZOP分析在油氣回收裝置上的應用[J].技術交流，2020，29（2）：78-81.

[4] JTS 196-12-2017，碼頭油氣回收設施建設技術規范（試行）[S].

[5] JTS 173-2019，內河洗艙站碼頭設計指南[S].