內(nèi)河洗艙站廢氣處理工藝研究

武斌杰

摘 要：隨著內(nèi)河水運(yùn)的發(fā)展，長(zhǎng)江干線洗艙站碼頭已不能滿足散裝危險(xiǎn)液體化學(xué)品船舶洗艙需求，為加快構(gòu)建長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色發(fā)展軸，完善長(zhǎng)江危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸安全保障體系，建設(shè)洗艙站是必要的。針對(duì)洗艙工藝產(chǎn)生的污染物處理問(wèn)題，本文結(jié)合洗艙站洗艙工藝，對(duì)洗艙廢氣處理進(jìn)行了研究和歸納，為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江干線;洗艙站;廢氣處理

中圖分類號(hào)：U698.7 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2021）07-0127-03

1引言

隨著內(nèi)河水運(yùn)的飛速發(fā)展，長(zhǎng)江干線散裝危險(xiǎn)液體化學(xué)品船舶不斷增加，而內(nèi)河?；反盎静谎b有洗艙設(shè)備。為保證貨物質(zhì)量和運(yùn)輸安全，危化品船舶在換貨種運(yùn)輸之前都需要進(jìn)行洗艙，或使用專船運(yùn)輸。另外，?；反皺z驗(yàn)維修及船舶拆解前也需要進(jìn)行洗艙。船舶洗艙作業(yè)有惰化、蒸艙、通風(fēng)、沖洗、擦艙等若干步驟，作業(yè)過(guò)程中多個(gè)步驟都會(huì)產(chǎn)生廢水廢氣，如何對(duì)這些廢水廢氣進(jìn)行收集處理并達(dá)標(biāo)排放是洗艙作業(yè)的關(guān)鍵點(diǎn)。

關(guān)于內(nèi)河洗艙站建設(shè)問(wèn)題，龔煌[1]等研究了基于碼頭改造的內(nèi)河洗艙站設(shè)計(jì)及廢水處理等方面的問(wèn)題，李樂(lè)基[3]HAZOP分析在油氣回收裝置上的應(yīng)用介紹了油氣回收方面的應(yīng)用，《碼頭油氣回收設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）》[4]和《內(nèi)河洗艙站碼頭設(shè)計(jì)指南》[5]對(duì)洗艙站平面布置、洗艙水接收、油氣回收及配套設(shè)施提出了技術(shù)要求，但船舶洗艙廢氣處理方面的問(wèn)題鮮見(jiàn)介紹，本文結(jié)合洗艙站洗艙工藝，對(duì)洗艙廢氣處理進(jìn)行了研究和歸納，供相關(guān)項(xiàng)目參考。

2洗艙站建設(shè)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(gè)5000噸級(jí)?；凡次?，為浮式碼頭結(jié)構(gòu)，碼頭前沿線與水流流向基本一致，碼頭前沿設(shè)計(jì)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?dú)夤芫€、消防水管線、蒸汽管線、生產(chǎn)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(yè)，新增躉船前沿線與原碼頭齊平，通過(guò)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(tái)，同時(shí)兼顧洗艙平臺(tái)。洗艙躉船后方通過(guò)鋼引橋與閥室平臺(tái)連接。后方布置一座廢氣回收平臺(tái)，所有平臺(tái)頂面高程均與原碼頭匹配。洗艙站總平面布置方案見(jiàn)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(yè)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(chǎn)水管和江水供給，其中江水需經(jīng)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(yù)洗、抽除洗艙水、蒸汽蒸艙、通風(fēng)除氣、人工沖洗、抽除沖洗水、通風(fēng)干燥等。使用汽水混合器加熱洗艙水;使用移動(dòng)式洗艙機(jī)或被洗船配置的固定式洗艙機(jī)洗艙;使用船用防爆（無(wú)火花）離心洗艙風(fēng)機(jī)吹干被洗船艙;使用空壓機(jī)、空氣瓶、吸附式空干器產(chǎn)生干燥清潔的壓縮空氣吹干被洗船液貨管路。

洗艙躉船設(shè)油品洗艙污水收集艙、化學(xué)品洗艙污水收集艙和洗艙清水艙等。消防水管線、氮?dú)夤芫€、蒸汽管線、生產(chǎn)水管線、生活水管線和含油污水管線均從原碼頭閥室平臺(tái)接出引至洗艙躉船，另外新建化學(xué)品廢水管道經(jīng)原有棧橋直接接至后方儲(chǔ)罐。

洗艙過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)品廢水和含油廢水通過(guò)洗艙泵抽至私藏躉船廢水箱分別暫存，再經(jīng)過(guò)化學(xué)品廢水管道、含油廢水管道輸送至廠區(qū)新建的2個(gè)廢水儲(chǔ)罐，化學(xué)品廢水和含油廢水出廢水儲(chǔ)罐經(jīng)現(xiàn)有廢水調(diào)節(jié)罐調(diào)節(jié)后，再進(jìn)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(guò)程中危險(xiǎn)氣體置換、蒸汽蒸艙、通風(fēng)除氣等階段產(chǎn)生的含油廢氣和化學(xué)品廢氣，處理達(dá)標(biāo)后經(jīng)過(guò)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(yùn)至岸基處理。

3 廢氣處理工藝

3.1 工藝方案

針對(duì)洗艙工藝中氣體置換、蒸汽蒸艙、通風(fēng)除氣階段產(chǎn)生的各類含有油品、化學(xué)品的揮發(fā)性有機(jī)洗艙廢氣，本工程設(shè)置1套廢氣回收裝置，用于處理油品和化學(xué)品船舶產(chǎn)生的洗艙廢氣，使洗艙氣體達(dá)標(biāo)排放，減少洗艙站運(yùn)行帶來(lái)的環(huán)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(guī)模為600m3/h;處理介質(zhì)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(jī)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(biāo)滿足當(dāng)廢氣進(jìn)氣濃度≥100g/m3時(shí)，非甲烷總烴去除率≥97%;當(dāng)廢氣進(jìn)氣濃度<100g/m3時(shí)，非甲烷總烴≤3g/m3。

3.2 工藝流程

3.2.1船岸對(duì)接安全模塊

在洗艙氣體置換、通風(fēng)除氣等階段，開(kāi)啟氣相回收管路控制閥及艙氣防爆抽風(fēng)機(jī)、艙氣船岸界面安全裝置。船岸界面安全裝置開(kāi)始收集處理洗艙廢氣，監(jiān)測(cè)船舶洗艙過(guò)程中廢氣管線的溫度升降、壓力變化和含氧量，同時(shí)對(duì)這些變化做出反應(yīng)，如停止輸送廢氣，以保障廢氣輸送安全。

蒸艙過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生高溫且含水量大的廢氣，因此在船岸對(duì)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(jìn)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(fēng)機(jī)提供風(fēng)壓，使上游來(lái)氣能夠順利抽走的同時(shí)滿足下游回收裝置的壓力損失要求。為保障洗艙作業(yè)側(cè)壓力在允許范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)與船岸對(duì)接模塊的壓力變送器聯(lián)鎖，當(dāng)洗艙作業(yè)時(shí)，船岸對(duì)接模塊的廢氣壓力升高，聯(lián)鎖風(fēng)機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行，將船舶洗艙產(chǎn)生的廢氣運(yùn)輸?shù)綇U氣回收裝置中，風(fēng)機(jī)根據(jù)廢氣壓力自動(dòng)變頻調(diào)節(jié)，控制洗艙側(cè)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(jī)制冷，經(jīng)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(tài)冷凝成液態(tài)，同時(shí)分離液體與氣體。冷凝模塊使用三級(jí)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(tài)。

（1）一級(jí)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(jí)冷凝：溫度降低至-25～-30℃，液化回收部分洗艙廢氣。

（3）三級(jí)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(jí)處理裝置。

（5）冷凝模塊內(nèi)設(shè)儲(chǔ)液罐，用于儲(chǔ)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(chǔ)液罐內(nèi)液體流動(dòng)順暢。

（6）儲(chǔ)油罐儲(chǔ)存的冷凝油液位達(dá)到高液位時(shí)，通過(guò)隔膜泵加壓方式將其輸送到業(yè)主指定儲(chǔ)罐。

3.2.3.2安全措施

（1）冷凝風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、真空泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備均為EX本質(zhì)安全防爆組件，并取得防爆合格證。

（2）設(shè)備設(shè)有防爆、壓力、溫度、流量等監(jiān)控裝置，以應(yīng)對(duì)洗艙廢氣回收過(guò)程中的異常情況，例如制冷系統(tǒng)運(yùn)行方面，排油方面，廢氣是否堵塞方面，可燃?xì)怏w泄漏方面等。

（3）設(shè)備的關(guān)鍵部位安裝有控制器、電動(dòng)球閥和安全閥，可在裝置出現(xiàn)突然停電、停氣等突發(fā)情況時(shí)采取相應(yīng)的檢測(cè)和保護(hù)措施。

（4）廢氣冷凝器、儲(chǔ)油罐采用壓力容器結(jié)構(gòu)，保障整個(gè)設(shè)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(jìn)入到吸附模塊，該模塊設(shè)有三個(gè)吸附罐，經(jīng)過(guò)吸附、脫附、吹掃等過(guò)程，脫附出的廢氣進(jìn)入上一級(jí)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(xiǎn)區(qū)，環(huán)境對(duì)裝置的安全防爆具有特殊要求， 所有儀表、電氣、配電箱均嚴(yán)格按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)、配型。

（2）按規(guī)范要求在廢氣回收裝置內(nèi)設(shè)置靜電接地系統(tǒng)，并按要求進(jìn)行法蘭跨接。

（3）儀表控制系統(tǒng)采用PLC系統(tǒng)控制，通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)所有工藝參數(shù)進(jìn)行顯示、控制，并具有報(bào)警控制保護(hù)功能?？刂葡到y(tǒng)操作界面設(shè)有啟動(dòng)、停車等控制功能按鈕，界面有流程畫面顯示、主要控制參數(shù)顯示、歷史趨勢(shì)顯示、聲光報(bào)警等功能。

3.3結(jié)論

含油廢氣、化學(xué)品廢氣經(jīng)處理后，排放指標(biāo)滿足當(dāng)廢氣進(jìn)氣濃度≥100g/m3時(shí)，非甲烷總烴去除率≥97%;當(dāng)廢氣進(jìn)氣濃度<100g/m3時(shí)，非甲烷總烴≤3g/m3。可以達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

（1）本文簡(jiǎn)要介紹了洗艙站的概念，項(xiàng)目建設(shè)背景及必要性、總平面布置方案、洗艙工藝方案。同時(shí)說(shuō)明洗艙廢氣回收裝置處理能力，處理后的排放指標(biāo)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(duì)接安全模塊、廢氣輸送模塊、冷凝模塊、吸附模塊及凝液轉(zhuǎn)運(yùn)處理等。洗艙工藝產(chǎn)生的含油廢氣、化學(xué)品廢氣經(jīng)處理后能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）本文結(jié)合內(nèi)河洗艙站碼頭建設(shè)，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(duì)內(nèi)河洗艙站廢氣處理進(jìn)行了詳細(xì)的研究和歸納，可以為長(zhǎng)江干線洗艙站碼頭或危險(xiǎn)化學(xué)品碼頭廢氣回收工藝提供一定參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔煌，王陽(yáng)，張錦.基于碼頭改造的內(nèi)河洗艙站設(shè)計(jì)[J].中國(guó)水運(yùn)，2020，（04）：71-73.

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

[3]李樂(lè)基.HAZOP分析在油氣回收裝置上的應(yīng)用[J].技術(shù)交流，2020，29（2）：78-81.

[4] JTS 196-12-2017，碼頭油氣回收設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范（試行）[S].

[5] JTS 173-2019，內(nèi)河洗艙站碼頭設(shè)計(jì)指南[S].