化工生产区域尾气治理系统设计实践

冶金动力METALLURGICALPOWER2014年第12期总第178期化工生产区域尾气治理系统设计实践张之东1，王鑫海2（1.南京苏夏工程设计有限公司，江苏南京210036；2.南京钢铁集团有限公司燃料供应厂，江苏南京210035）【摘要】随着环保要求的日益严格，南钢燃供厂针对化工生产区域尾气治理进行了有效的尝试，提出了具体工艺方案，并在实施运行后不断完善、改进。【关键词】化工生产尾气；环保治理；工艺方案【中图分类号】X74【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(2014)12-0025-03DesigningofTreatmentSystemfortheExhaustGasinChemicalProductionAreasZHANGZhidong1，WANGXinhai2(1.NanjingSuxiaEngineeringDesignCo.,Ltd.,Nanjing,Jiangsu210036,China;2.FuelSupplyPlantofNanjingIronandSteelGroup,Nanjing,Jiangsu210035,China)【Abstract】Withincreasinglystringentrequirementonenvironmentprotection,thefuelsupplyplantofNanjingSteelcarriedouteffectivetrialsontreatmentofexhaustgasesinchemicalproductionareas,notonlyputforwardconcreteprocessdesignsbuthasalsocontinu-ouslyimprovedandoptimizedthedesignsafterimplementation.【Keywords】exhaustgasesofchemicalproduction;environmenttreatment;processdesign1前言南钢燃供厂一、二期工程先后建有2×55孔、1×60孔焦炉共3座，年产焦炭约170万t。对应一、二期工程焦炉煤气产量分别约为26400m3/h、52800m3/h。化产系统主要生产工序有，鼓风冷凝工段、脱硫工段、硫铵工段、粗苯工段等。化产区域部分尾气，随主体设施建设了1套“机前负压收集尾气”系统，之后又建设了1套“洗油洗涤净化尾气”设施，均因系统不完善、效果较差等而停运。如此，化产区域废气污染物排放，与国家标准《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-2012）要求存在较大差距。为保护环境、改善劳动条件并回收一定的化工产品，对化产区域的尾气污染物有效治理已刻不容缓。本次改造，分别对机械化氨水焦油澄清槽区域尾气、化产区域槽罐尾气、苯类贮槽尾气，针对不同特点并结合现场实际，选择了不同的治理工艺。2一、二期机械化氨水焦油澄清槽区域尾气治理2.1治理内容一期机械化氨水焦油澄清槽及该区域的槽罐尾气，包括氨水槽、焦油槽、冷凝液槽、放空槽等尾气，主要包括以氨为代表的碱性气体，和以硫化氢为代表的酸性气体，此系统尾气理论总放散量（包括“小呼吸放散”和“大呼吸放散”）约1000m3/h。采用“酸洗碱洗法”治理工艺。2.2工艺方案“酸洗碱洗法”主要工艺方案（见图1）为：槽罐尾气经引风机送入酸洗塔底部，通过母液循环泵将硫铵母液打至酸洗塔的塔顶进行喷洒，与酸洗塔塔顶喷下的硫铵母液逆向接触，硫铵母液吸收尾气中的氨。硫铵母液来自现有硫铵工段硫铵母液。脱氨后的尾气从酸洗塔上部出来后进入碱洗塔底部，通过碱液循环泵将碱液循环槽内的碱液打至碱洗塔的顶部进行喷洒，尾气与碱洗塔的塔顶喷下的碱液逆向接触，脱除酸性气体后排放。酸洗塔内的硫铵母液流入母液循环槽，母液循环泵将部分循环母液打至硫铵工段母液大槽，同时更新补充同数量的新鲜母液。25冶金动力METALLURGICALPOWER2014年第12期总第178期碱洗塔内的碱液流入碱液循环槽，碱液循环泵将部分循环碱液打至硫铵工段蒸氨系统蒸氨原料槽或剩余氨水槽，同时更新补充同数量的新鲜碱液。本方案主要特点是，结合利用现有条件，改善环境的同时并能有效地回收资源。2.3系统主要设施系统主要设施包括引风机、酸洗塔、碱洗塔、母液循环槽、碱液循环槽、母液循环泵和碱液循环泵等。引风机为小风量、低压头，宜选用离心式电动风机，叶轮、机壳应有一定的耐蚀性。酸洗塔、碱洗塔宜选用不锈钢栅板塔。母液循环泵和碱液循环泵，应选购与现有使用的同类型泵，以方便维修、配件互换等。3一、二期化产区域槽罐尾气治理一、二期焦化工程，设计有化产区域尾气治理系统并完成工程施工，因担心安全问题并易管线堵塞等，仅在投产初期短期内投用，后一直停用，因而系统已基本不复存在。3.1治理内容一、二期化产区域各类槽罐点多面广、介质种类复杂，尾气放散也较为严重。拟采用尾气收集管引至冷凝鼓风工段鼓风机前负压入口处理工艺。3.2工艺方案一期化产区域槽罐尾气，包括硫铵工段、终冷洗苯工段、粗苯工段、油库，总计算放散量约为590m3/h。二期化产区域槽罐尾气，包括蒸氨工段、硫铵工段、终冷洗苯工段、粗苯工段，总计算放散量约为410m3/h。拟采用“煤气负压吸收工艺”治理方案。即利用一期鼓冷工段现有煤气鼓风机入口负压作为动力，将尾气吸入鼓风机前煤气管道进行再净化的工艺方式，具有工艺简单、运行成本低等特点。接入风机前尾气总管为DN200，设气动调节阀控制尾气管道负压为-50~-30Pa。一期鼓冷工段现有鼓风机共2台，正常抽送煤气量52000m3/h，正常机前负压-2~3kPa。二期鼓冷工段现有鼓风机共2台，正常抽送煤气量28000m3/h，正常机前负压-2~3kPa。因新增尾气量相比风机正常抽送煤气量比例甚微，现有鼓风机的富裕能力能够满足尾气治理需求。为有效收集、处理各储罐尾气，需采取如下措施：（1）现有槽罐应采用必要措施严格密封，防止过量O2被吸入，造成煤气的含O2量超标；（2）尾气收集支管及主干管均须保温，且采用蒸汽伴热，防止焦油、萘等冷凝物堵塞管路；（3）各管路管径等设计合理，以稳定系统压力平衡，并在各支路设置电动调压阀，保障系统平稳运行；（4）各支管路分段设置切断阀，预留蒸汽吹扫口，定期采用蒸汽吹扫，保证管路畅通。3.3系统主要设施该系统设施较为简单，主要有接入风机前的压力调节控制阀组、尾气氧含量检测设施、管道及保温一、二期机械化氨水焦油澄清槽(5座)一、二期循环氨水中间槽(2个)一、二期循环氨水事故槽(2个)一、二期焦油贮槽（3个）一、二期剩余氨水贮槽（4个）二期冷凝液槽（1个）二期地下放空槽（2个）尾气总管风机部分至硫铵工段蒸氨系统蒸氨原料槽部分至硫铵工段母液大槽酸洗塔来自硫铵工段碱液碱液循环槽来自硫铵工段硫铵母液循环泵硫铵母液循环槽酸洗塔达标排放（氨排放标准30mg/m3；硫化氢排放标准3mg/m3）图1主要工艺方案图26冶金动力METALLURGICALPOWER2014年第12期总第178期（上接第18页）输灰管线由原来的内衬陶瓷改为高铬钼合金耐磨材质，将三通部位改为高铬钼合金耐磨材质和箱体式三通，增加其耐磨度，防止磨损泄漏。3.7大型阀门的选用干法除尘目前普遍存在开关不动、阀门箱体集灰、磨损等问题。经过研究蝶阀选择形式为铸造、轴承外置、配套优质大功率的电动头的形式运行效果较好，另外要根据使用情况进行定期更换。4工程运行情况4.110#高炉2013年5月15日投产运行，净化后的高炉煤气含尘量低于5mg/m3。TRT机组于10月20日投产，发电量比湿法增加30%。高炉煤气系统实现了稳定运行、达标排放、增加发电量的目标。我们将鞍钢新1#3200m3高炉湿式TRT和10#3200m3高炉干式TRT发电量做一个比较，见表2。4.210#煤气系统还存在一些不足：如无尘卸灰机经常工作不正常，加湿不均匀，有扬尘；减压阀组后消音效果不好等问题。5结语鞍钢10#高炉开炉到现在为止已经1年多时间，煤气干法布袋除尘系统和TRT运行完全正常，达到了设计要求。从实际的运行效果来看，前期设计研究的问题已经完全解决，只是有些局部的问题还需要研究解决。收稿日期：2014－08－15作者简介：李艳（1979－），女，2006年毕业于辽宁科技大学化学工程与工艺专业，研究生学历，工程师，现从事冶金工厂工程设计工作。高炉炉容/m3炉顶进口出口吨铁发电量/kW·h·t-1温度/℃压力/kPa温度/℃压力/kPa温度/℃压力/kPa1#3200120~25022050~6020020~30143210#3200120~250220100~25020060~901444表21#高炉湿式TRT和10#高炉干式TRT发电量对比等。一、二期化产区域槽罐尾气治理系统，正常情况下各自独立运行，但设计了一、二期化产区域槽罐尾气总管间联通管道。4轻苯贮槽尾气治理包括一、二期轻苯贮槽及油库工段轻苯贮槽，新建同等容积的浮顶贮槽并设氮封系统等，将大大减少苯汽的外逸。现有轻苯类槽罐均为立式（或卧式）固定顶贮罐，配置的呼吸阀、氮封系统或设计不合理，或损坏严重。实践证明，对于闪点低的轻质类油品使用常规的固定顶贮罐，紧靠配置的呼吸阀，控制油气的放散外排效果十分有限。治理方案为，对于容积较大的轻苯贮槽，新建同容积内浮顶立式贮罐替代现有贮罐，并设槽顶氮气密封系统。对于容积较小的轻苯贮槽，槽体利旧，新设氮封系统等。内浮顶罐，是由漂浮在介质表面上的浮顶和立式圆柱形罐壁所构成。浮顶随罐内介质储量的增加或减少而升降，浮顶外缘与罐壁之间靠环形密封装置密封，罐内介质始终被内浮顶直接覆盖，能够有效阻止介质挥发。浮顶与罐壁间密封装置有多种形式，但都不能保证绝对严密不漏。对此，氮气密封系统是行之有效的解决办法。罐顶部还设有阻火呼吸阀、紧急泄放阀等附件。呼吸阀为轻质类油罐的常规配置，以保持储罐的正常工作压力。紧急泄放阀的作用是确保储罐在发生事故时能够安全排放混合气体，其设定压力不应高于储罐的最大设计压力。5结语焦化企业的污染治理，除传统的治理内容外，随着环保要求的日益严格，需要做更加深入的环保治理工作。对于南钢燃供厂化产区域尾气的治理，还需在实际运行中不断完善、提高。收稿日期：2014－08－21作者简介：张之东（1963－），男，1984年毕业于马鞍山钢铁学院煤化工专业，高级工程师，现从事动力能源系统设计管理工作。27