雙氧水法尾氣脫硫設(shè)計(jì)要點(diǎn)與建議

張玉杰

（中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司，北京 100038）

1 雙氧水特性與要求

1.1 雙氧水主要物性

過(guò)氧化氫俗稱雙氧水，化學(xué)式H2O2，相對(duì)分子量34.01；過(guò)氧化氫無(wú)色、無(wú)味、透明，常溫下為液體，密度比水大，可與水以任何比例混溶；過(guò)氧化氫具有氧化性、腐蝕性，在某些物質(zhì)存在下能被還原生成水和氧氣；高濃度過(guò)氧化氫對(duì)人體健康、環(huán)境存在一定危害，在一定條件下具有燃爆危險(xiǎn)。

1.2 國(guó)內(nèi)對(duì)雙氧水的危險(xiǎn)分類

根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 12268—2012《危險(xiǎn)貨物品名表》，過(guò)氧化氫水溶液w(H2O2)＜8%，不作為危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸；w(H2O2)在8%～20%（必要時(shí)加穩(wěn)定劑）的過(guò)氧化氫水溶液的類/項(xiàng)別為5.1（按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6944—2012《危險(xiǎn)貨物分類和品名編號(hào)》，危險(xiǎn)貨物的危險(xiǎn)性有9類，5.1項(xiàng)為氧化性物質(zhì)），無(wú)次要危險(xiǎn)性，包裝類別為III類（輕度危險(xiǎn)性）；w(H2O2)在20%～60%（必要時(shí)加穩(wěn)定劑）的過(guò)氧化氫水溶液的類/項(xiàng)別為5.1，次要危險(xiǎn)性為8（腐蝕性），包裝類別為II類（中等危險(xiǎn)性）；w(H2O2)＞60%的過(guò)氧化氫水溶液的類/項(xiàng)別為5.1，次要危險(xiǎn)性為8，包裝類別為I類（高度危險(xiǎn)性）。

根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 15603—1995《常用化學(xué)危險(xiǎn)品儲(chǔ)存通則》，w(H2O2)在60%～100%的過(guò)氧化氫為爆炸品，w(H2O2)在40%～60%的過(guò)氧化氫為一級(jí)氧化劑，儲(chǔ)存溫度不超過(guò)30 ℃。

根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 18218—2018《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識(shí)》，類別1的氧化性固體和液體臨界量為50 t，類別2、類別3的臨界量為200 t。

根據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品目錄》，w(H2O2)＞8%的過(guò)氧化氫溶液屬危險(xiǎn)化學(xué)品，CAS號(hào)為7722-84-1?！段ｋU(xiǎn)化學(xué)品分類信息表》中對(duì)過(guò)氧化氫的危險(xiǎn)性分類見表1。

表1 過(guò)氧化氫危險(xiǎn)性類別

1.3 美國(guó)對(duì)雙氧水的危害分級(jí)

美國(guó)國(guó)家協(xié)會(huì)（NFPA）對(duì)過(guò)氧化氫的危害分級(jí)及分級(jí)說(shuō)明見表2～3[1]。

表2 NFPA對(duì)過(guò)氧化氫的危害分級(jí)

表3 NFPA對(duì)化學(xué)物質(zhì)的危害分級(jí)說(shuō)明

2 硫酸尾氣脫硫參數(shù)控制

2.1 尾氣脫硫設(shè)計(jì)參數(shù)

某冶煉煙氣制酸廠尾氣采用雙氧水脫硫，尾氣參數(shù)見表4。當(dāng)?shù)嘏欧艢怏wρ(SO2)為200 mg/m3，按GB 26132—2010《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及有色金屬工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求的特別排放限值。

表4 硫酸廠尾氣參數(shù)

2.2 尾氣脫硫?qū)嶋H運(yùn)行情況

該工廠投運(yùn)已有幾年時(shí)間，實(shí)測(cè)當(dāng)硫酸尾氣ρ(SO2)為 1.2 g/m3時(shí)，脫硫后排放氣體ρ(SO2)＜90 mg/m3，脫硫效率大于92.5%。排放氣體SO2含量不僅滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)（及現(xiàn)行）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的特別排放要求，也滿足2020年6月底生態(tài)環(huán)境部辦公廳發(fā)布的《重污染天氣重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)急減排措施指定技術(shù)指南》（2020年修訂版）中B級(jí)企業(yè)績(jī)效分級(jí)指標(biāo)的要求。

3 雙氧水尾氣脫硫設(shè)計(jì)

3.1 雙氧水脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

雙氧水尾氣脫硫工序包括尾氣脫硫、雙氧水儲(chǔ)存與輸送、副產(chǎn)物處理等系統(tǒng)。主要設(shè)計(jì)及說(shuō)明如下：

1）為確保脫硫效率，脫硫塔采用填料塔。

2）為確保脫硫后排放氣體酸霧達(dá)標(biāo)，脫硫塔上部設(shè)除霧器，塔后設(shè)電除霧器。

3）為確保脫硫塔后電除霧器運(yùn)行安全，脫硫塔后設(shè)氧氣濃度分析及聯(lián)鎖裝置。

4）雙氧水儲(chǔ)槽儲(chǔ)存w(H2O2)27.5%工業(yè)雙氧水，儲(chǔ)槽有效容積為20 m3；儲(chǔ)槽設(shè)溫度、壓力檢測(cè)及安全閥、排空管、防曬設(shè)施及噴水降溫聯(lián)鎖。

5）雙氧水采用隔膜計(jì)量泵（或?qū)Ｓ秒x心泵）輸送，管道設(shè)溫度、壓力監(jiān)測(cè)（必要時(shí)設(shè)壓力釋放裝置）。

6）雙氧水及稀酸管道、儲(chǔ)槽、電除霧器及相關(guān)平臺(tái)設(shè)防靜電接地，管道及閥門、法蘭設(shè)跨接導(dǎo)線；管道配置無(wú)“盲腸”、“氣袋”，管道最高處設(shè)放氣閥。

7）脫硫塔進(jìn)出口管道煙氣溫度、壓力，脫硫塔、雙氧水儲(chǔ)槽、稀酸儲(chǔ)槽液位，雙氧水加入量、脫硫塔補(bǔ)水量、稀酸產(chǎn)量等設(shè)在線檢測(cè)及相應(yīng)參數(shù)報(bào)警設(shè)施。

8）由于項(xiàng)目所在地冬季最低氣溫低于0 ℃，雙氧水儲(chǔ)槽、管道及其他部分管道設(shè)電伴熱裝置及保溫，電伴熱采用自動(dòng)控制型自限溫低溫伴熱帶。

9）脫硫副產(chǎn)物為w(H2SO4)20%～25%稀硫酸，可代替部分干吸加水，無(wú)其他外排副產(chǎn)物。

10）脫硫塔區(qū)域及雙氧水儲(chǔ)存區(qū)域設(shè)噴淋洗眼器及消防設(shè)施。

11）脫硫塔、雙氧水儲(chǔ)存與輸送、副產(chǎn)物處理區(qū)域設(shè)圍堰，圍堰區(qū)域內(nèi)做耐酸防腐處理。

3.2 設(shè)備管道材質(zhì)選擇

軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB 6369—2008《高濃度過(guò)氧化氫安全使用要求》規(guī)定，與高濃度過(guò)氧化氫接觸的容器、管道和閥門主體均應(yīng)采用與高濃度過(guò)氧化氫相容性在二級(jí)以上的材料制作，或內(nèi)襯與高濃度過(guò)氧化氫相容性在二級(jí)以上的材料。根據(jù)材料的相容性和使用情況，該規(guī)定將材料分成4級(jí)：1級(jí)，材料不污染過(guò)氧化氫，且材料本身也不受過(guò)氧化氫的影響。2級(jí)，有輕微影響的材料，如增加過(guò)氧化氫的分解速度或使材料生銹。材料允許和過(guò)氧化氫接觸的時(shí)間由材料表面加工情況決定，比較精細(xì)的裝面加工，相容性比較滿意。71 ℃下接觸時(shí)間為4 h，在21～22 ℃下接觸時(shí)間為1～4周，使用特殊穩(wěn)定化的過(guò)氧化氫時(shí)，接觸時(shí)間可延長(zhǎng)。3級(jí)，短時(shí)間和過(guò)氧化氫接觸，開始強(qiáng)烈反應(yīng)，引起過(guò)氧化氫分解或反之亦然。4級(jí)，相互之間產(chǎn)生強(qiáng)烈影響，不能在過(guò)氧化氫系統(tǒng)中使用。

常見材料與過(guò)氧化氫的相容性等級(jí)見表5。

表5 常見材料與過(guò)氧化氫的相容性等級(jí)

另外，美國(guó)Buffalo Electro.Chemical公司將聚氯乙烯與過(guò)氧化氫的相容性定位1，聚三氟氯乙烯為1，聚苯乙烯為1，聚乙烯為4。

建議與雙氧水直接接觸的設(shè)備及管道材質(zhì)選用316不銹鋼或（襯）PTFE、ETFE、聚氯乙烯、聚三氟氯乙烯。

4 結(jié)論與建議

4.1 設(shè)計(jì)方面

設(shè)計(jì)需嚴(yán)格按照相關(guān)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境、所用雙氧水濃度情況，充分考慮施工安裝、生產(chǎn)運(yùn)行維修及可能發(fā)生的其他狀況。主要設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)如下：①防火防爆與安全間距；②儲(chǔ)存量與圍堰；③設(shè)備管道材質(zhì)；④壓力檢測(cè)與釋放；⑤溫度檢測(cè)與超溫噴淋；⑥專用設(shè)備、閥門；⑦設(shè)備、平臺(tái)、管道靜電接地與法蘭跨接；⑧安全淋浴與消防。

4.2 制造及施工安裝方面

1）設(shè)備/管道材質(zhì)符合規(guī)定并嚴(yán)格檢查，同一設(shè)備采用相同牌號(hào)焊材焊接，焊縫需均勻飽滿光滑，無(wú)缺陷、焓瘤、飛濺、毛刺。

2）襯塑前金屬內(nèi)表面潔凈狀態(tài)符合規(guī)定，襯塑材料需進(jìn)行耐壓、電火花掃描等試驗(yàn)；每次試驗(yàn)后及時(shí)檢查內(nèi)襯層是否有起泡或脫落，內(nèi)襯潔凈、光滑、無(wú)雜質(zhì)，無(wú)貫穿性氣泡、無(wú)大氣泡，滾塑法蘭邊不允許有縱向大于0.5 mm的劃痕。

3）施工安裝及檢測(cè)完成后，投入使用前，雙氧水儲(chǔ)槽、管道等直接與雙氧水接觸的部位需進(jìn)行去污、除銹、脫油脂、酸洗鈍化、沖洗。

4.3 生產(chǎn)操作維修方面

1）制定并嚴(yán)格落實(shí)操作、維修人員的崗位制度，所有人員經(jīng)培訓(xùn)并考核合格后上崗；制定合理的應(yīng)急預(yù)案，并按期進(jìn)行演練。

2）雙氧水脫硫區(qū)域內(nèi)嚴(yán)禁吸煙，遠(yuǎn)離火種、熱源，遠(yuǎn)離易燃、可燃物、活性金屬粉末、各類雜物。

3）操作人員穿戴適當(dāng)個(gè)人防護(hù)用品，如全封閉呼吸器，氯乙烯防護(hù)服，氯丁橡膠手套；巡檢、操作、取樣化驗(yàn)等工作避免與雙氧水皮膚接觸，若有皮膚直接接觸應(yīng)立即用大量流動(dòng)清水沖洗，并就醫(yī)。

4）雙氧水裝卸操作應(yīng)避免潑濺，禁止將受污染的雙氧水回收使用。

5）定期檢查設(shè)備、管道、電氣、儀表等系統(tǒng)，記錄任何不正常跡象；發(fā)現(xiàn)問(wèn)題或隱患及時(shí)妥善處理。

6）維修前需進(jìn)行設(shè)備與閥門上鎖，相關(guān)區(qū)域進(jìn)行隔離（建議視情況分隔離區(qū)、防護(hù)區(qū)、安全區(qū)），設(shè)置警示標(biāo)牌，安排警戒人員，檢修人員做好個(gè)體防護(hù)；作業(yè)前分析氧含量、SO2含量等組分濃度，受限空間、動(dòng)火、高空等危險(xiǎn)作業(yè)落實(shí)作業(yè)票制度并按規(guī)定程序?qū)嵤?/p>