氮肥企業(yè)廢氣排放綜合治理小結(jié)

楊 杰，張 林，郭新濤，茹祥舉

（河南心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453700）

0 引 言

隨著《排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范化肥工業(yè)-氮肥》（HJ864.1—2017）的實(shí)施，國家對氮肥企業(yè)排污節(jié)點(diǎn)、污染物及污染治理設(shè)施都有了明確的規(guī)定：將尿素造粒塔尾氣、鍋爐煙囪廢氣、硫回收尾氣列為主要排放口，輸備煤除塵器尾氣、污水處理系統(tǒng)VOCs、低溫甲醇洗尾氣列為一般排放口，并將各火炬廢氣列為其他排放情形進(jìn)行管理；同時(shí)，對主要排放口污染物含量及總量均有要求，一般排放口則只對污染物含量作出了要求。

河南心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司（簡稱河南心連心）四分公司450kt/a合成氨、800kt/a尿素項(xiàng)目于2013年11月建成投產(chǎn)，其氣化系統(tǒng)采用多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化工藝，變換系統(tǒng)采用寬溫耐硫變換及等溫變換工藝，氣體凈化系統(tǒng)采用低溫甲醇洗及液氮洗工藝，氨合成系統(tǒng)采用中壓氨合成工藝，尿素裝置采用CO2汽提法，配套公用工程主要包括3臺165t/h循環(huán)流化床鍋爐，整套裝置工藝技術(shù)先進(jìn)、綜合能耗低；主要排放口包括2座尿素造粒塔尾氣、1座鍋爐煙囪廢氣，一般排放口包括輸備煤除塵器尾氣、污水處理系統(tǒng)VOCs、低溫甲醇洗尾氣，其他排放情形包括主火炬廢氣、氨火炬廢氣及酸火炬廢氣。按照HJ864.1—2017的要求，氮肥企業(yè)必須對各生產(chǎn)單元廢氣進(jìn)行有效治理以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，這關(guān)乎氮肥企業(yè)的生存與發(fā)展。近年來，河南心連心四分公司據(jù)其廢氣排放情況，對照HJ864.1—2017重點(diǎn)對尿素造粒塔尾氣、輸備煤除塵器尾氣、污水處理系統(tǒng)VOCs及低溫甲醇洗尾氣進(jìn)行了治理，以下對有關(guān)情況作一介紹。

1 尿素造粒塔尾氣治理

河南心連心四分公司800kt/a尿素裝置設(shè)有2座造粒塔，塔高108.4m、塔徑20m，采用自然通風(fēng)冷卻，設(shè)計(jì)風(fēng)量500000m3/h。尿素造粒過程中，由于造粒噴頭缺陷、尿素顆粒強(qiáng)度差等因素的影響，尿液在造粒塔內(nèi)下降冷卻形成粒子的過程中會產(chǎn)生尿素粉塵，尿素粉塵會隨著從造粒塔底進(jìn)入的冷卻空氣向上流動，最終從造粒塔頂排出。造粒塔尾氣中攜帶的尿素粉塵不僅對周邊環(huán)境造成污染，而且造粒塔頂尾氣拖尾現(xiàn)象影響企業(yè)的形象。

800kt/a尿素裝置開車初期，造粒塔頂配套安裝有濕式粉塵回收裝置，包括3層水洗噴淋設(shè)施、1層填料層、1層收水器、2臺循環(huán)泵，利用尿素裝置自產(chǎn)的工藝?yán)淠簩υ炝Ｋ斘矚膺M(jìn)行循環(huán)洗滌吸收，造粒塔頂排放尾氣中的粉塵含量可控制在120mg/m3以下，可滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297—1996）的要求；但隨著地方環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高——造粒塔尾氣粉塵含量逐步要求控制在30mg/m3以下，造粒塔頂原有的濕式粉塵回收裝置已不能滿足日益嚴(yán)苛的環(huán)保要求。綜合對比各種造粒塔尾氣除塵技術(shù)，2017年河南心連心四分公司利用中修機(jī)會對造粒塔頂粉塵回收裝置進(jìn)行了升級改造［1］，具體情況如下。

1.1 改造內(nèi)容

對造粒塔頂原有濕式粉塵回收裝置進(jìn)行拆除，包括3層水洗噴淋設(shè)施、1層填料層、1層收水器；拆除后，在造粒塔頂新增袋式除塵裝置，包括布袋除塵器殼體、布袋、凈氣室、噴吹管線及4臺150000m3/h風(fēng)機(jī)。改造后，造粒塔頂尾氣通過布袋過濾去除尿素粉塵，過濾后的凈空氣通過凈氣室后經(jīng)風(fēng)機(jī)抽排入大氣；當(dāng)布袋壓差達(dá)到1200Pa時(shí)，利用工廠空氣對布袋進(jìn)行反向噴吹，使附著在布袋上的尿素粉塵掉落入除塵器底部，最終將捕集的尿素粉塵返回生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)利用。

1.2 改造效果

（1）改造前造粒塔頂尾氣粉塵含量約50 mg/m3；改造后造粒塔頂尾氣粉塵含量在10mg/m3以下，完全滿足最新環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）改造前造粒塔頂白色煙羽較長，拖尾現(xiàn)象較為明顯；改造后由于造粒塔頂尾氣粉塵含量明顯降低，無拖尾現(xiàn)象，企業(yè)形象得到提升。

（3）按造粒塔頂尾氣粉塵含量由50mg/m3降至5mg/m3、造粒塔頂尾氣氣量500000m3/h、年運(yùn)行300d計(jì)算，改造后每年可回收尿素粉塵約162t，尿素價(jià)格按2000元/t計(jì)，每年可增加銷售收入32.4萬元。

2 輸備煤除塵器尾氣治理

河南心連心四分公司煤儲運(yùn)系統(tǒng)主要是利用皮帶機(jī)將煤送至氣化系統(tǒng)、鍋爐前倉以滿足生產(chǎn)需求，煤輸送過程中皮帶機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾及皮帶機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)等處均會產(chǎn)生一定量的粉塵，原始開車時(shí)這些部位均安裝有布袋除塵器，對煤在輸送過程中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行過濾收集，確保除塵器尾氣中粉塵含量在30mg/m3以下；同時(shí)對輸煤棧橋進(jìn)行封閉，以減少對周邊環(huán)境的污染。實(shí)際生產(chǎn)中，由于煤在輸送過程中經(jīng)過落料管時(shí)存在一定的高度差，使得煤塊在下落過程中會推動周圍空氣產(chǎn)生較高的風(fēng)速，易造成煤粉在落到導(dǎo)料槽時(shí)隨風(fēng)從導(dǎo)料槽的兩端出口及兩側(cè)縫隙處噴出，雖然布袋除塵器及風(fēng)機(jī)對導(dǎo)料槽處粉塵具有一定的抽吸作用，但仍有一定量的粉塵會從導(dǎo)料槽噴出，影響現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境。為此，決定對導(dǎo)料槽轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)處除塵設(shè)施進(jìn)行升級改造，以降低現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境中的粉塵濃度。

2.1 改造內(nèi)容

針對導(dǎo)料槽轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生粉塵的原因，河南心連心四分公司組織技術(shù)、生產(chǎn)人員進(jìn)行分析，并組織人員對無動力除塵設(shè)備制造廠家及應(yīng)用企業(yè)進(jìn)行考察，了解到無動力除塵技術(shù)通過在導(dǎo)料槽上增設(shè)循環(huán)回流裝置，并在內(nèi)部增設(shè)擋塵簾系統(tǒng)，可將煤塊下落時(shí)產(chǎn)生的含煤粉風(fēng)分為兩部分進(jìn)行處理：循環(huán)回流裝置主要起到擴(kuò)容降低導(dǎo)料槽內(nèi)部風(fēng)壓的作用，使一部分風(fēng)在導(dǎo)料槽及落煤管內(nèi)形成內(nèi)循環(huán)，降低導(dǎo)料槽內(nèi)部的風(fēng)速；導(dǎo)料槽內(nèi)設(shè)置的擋塵簾對煤粉和風(fēng)有阻擋作用，可使得風(fēng)速進(jìn)一步降低，并起到過濾粉塵的作用［2］。

通過考察和分析實(shí)際生產(chǎn)情況，河南心連心四分公司決定采用無動力除塵技術(shù)對輸煤系統(tǒng)落料管落差最大的1#轉(zhuǎn)運(yùn)站原有導(dǎo)料槽進(jìn)行升級改造。改造后，煤通過落煤管攜帶風(fēng)進(jìn)入無動力除塵導(dǎo)料槽，循環(huán)回流裝置中隨風(fēng)循環(huán)的煤粉逐步在導(dǎo)流板上沉積，形成煤塊后依靠重力作用掉落至皮帶上；擋塵簾擋下的煤粉隨擋塵簾的擺動掉落至皮帶上，隨皮帶向后輸送，在除塵的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對煤粉的回收。

2.2 改造效果

（1）改造前，導(dǎo)料槽出口粉塵濃度在22～27mg/m3，皮帶機(jī)尾部粉塵濃度30～50mg/m3，環(huán)境粉塵濃度在23～30mg/m3，導(dǎo)料槽出口風(fēng)速＞5m/s；改造后，導(dǎo)料槽出口粉塵濃度降至11～16mg/m3，環(huán)境粉塵濃度降至7.5mg/m3，導(dǎo)料槽出口風(fēng)速＜1.5m/s，無動力除塵導(dǎo)料槽起到了良好的除塵效果。

（2）改造后，導(dǎo)料槽周圍無煤粉噴出，現(xiàn)場地面無煤粉堆積，員工無需對現(xiàn)場地面定期進(jìn)行清理，工作環(huán)境得到改善的同時(shí)員工勞動強(qiáng)度大大降低。

3 污水處理系統(tǒng)VOCs治理

據(jù)HJ864.1—2017有關(guān)要求，污水處理系統(tǒng)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）無組織排放氣體需收集處理后通過排氣筒排放，并對尾氣中的H2S、NH3濃度提出了明確要求。河南心連心四分公司污水處理系統(tǒng)采用A-SBR工藝，利用活性污泥對氣化廢水及生活污水進(jìn)行處理，處理后廢水中COD≤38mg/L、氨氮≤2.8mg/L達(dá)標(biāo)排放。前期由于地方環(huán)保部門對污水處理系統(tǒng)VOCs排放無相關(guān)要求，河南心連心四分公司污水處理系統(tǒng)各水池均為敞口設(shè)計(jì)，如今，為確保污水處理系統(tǒng)VOCs達(dá)標(biāo)排放，須對其進(jìn)行治理。

3.1 改造內(nèi)容

經(jīng)綜合比對與考察，確定污水處理系統(tǒng)VOCs治理方案為，利用反吊膜對污水處理系統(tǒng)集水池、水解池、調(diào)節(jié)池進(jìn)行封閉，每個(gè)池封閉棚頂增加廢氣回收管道及控制閥門，總風(fēng)管上增加風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)出口增設(shè)冷凝器、除霧器。運(yùn)行時(shí)，各池上部的異味氣體通過廢氣回收管道進(jìn)入風(fēng)機(jī)，通過風(fēng)機(jī)加壓抽吸各池上部的濕空氣及VOCs，經(jīng)冷凝器、除霧器除去廢氣中的水分，干燥后的廢氣送至鍋爐高溫燃燒處理。

3.2 改造效果

（1）改造后，收集的VOCs送鍋爐燃燒，對污水處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)池上部氣體進(jìn)行取樣分析，其H2S含量＜0.001×10-6、NH3含量＜5×10-6，滿足環(huán)保要求。

（2）風(fēng)機(jī)抽引集水池、水解池及調(diào)節(jié)池上部氣體送至鍋爐燃燒處理后，各池周圍異味消除，現(xiàn)場大氣環(huán)境明顯改善。

（3）風(fēng)機(jī)出口安裝有冷凝器和除霧器，對氣體中的水分進(jìn)行了冷凝、分離，從而確保了鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

4 低溫甲醇洗尾氣治理

河南心連心四分公司合成氨裝置低溫甲醇洗系統(tǒng)采用大連理工的工藝包，利用甲醇在高壓低溫下物理吸收去除變換氣中的H2S、COS和CO2等酸性氣，甲醇吸收H2S、COS和CO2等酸性氣后，經(jīng)低壓閃蒸、濃縮和汽提，CO2等酸性氣從甲醇中解吸出來而成為尾氣，H2S在甲醇中進(jìn)一步濃縮；尾氣在解吸過程中會夾帶少量甲醇液滴，通過尾氣洗滌塔采用脫鹽水洗滌后，尾氣最終經(jīng)84m高的排氣筒排入大氣。生產(chǎn)中，低溫甲醇洗系統(tǒng)尾氣流量一般在47000m3/h，尾氣壓力為20kPa、溫度為15℃，尾氣中的甲醇濃度一般控制在150mg/m3以下，可滿足GB 16297—1996中排放尾氣甲醇含量≤190mg/m3的要求。但隨著河南省新鄉(xiāng)市揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）治理工作的全面開展，要求全市化工企業(yè)VOCs排放必須滿足《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB37822—2019）的要求；內(nèi)部排查發(fā)現(xiàn)，低溫甲醇洗系統(tǒng)放空尾氣中含有一定量的甲醇，實(shí)測值在150mg/m3左右，與GB 37822—2019中要求的排放尾氣中甲醇含量≤50 mg/m3存在一定的差距［3］，須對現(xiàn)有環(huán)保設(shè)施進(jìn)行升級改造。

4.1 改造內(nèi)容

針對低溫甲醇洗尾氣甲醇含量高的問題，河南心連心四分公司對高溫蓄熱式氧化RTO、吸附再生、水洗技術(shù)進(jìn)行了對比，并對甘肅華亭煤電股份有限公司的改造情況進(jìn)行了考察，根據(jù)自身的實(shí)際生產(chǎn)情況，最終確定在H2S濃縮塔后新增低溫分離罐，H2S濃縮塔尾氣進(jìn)入新增的低溫分離罐后，利用尾氣中甲醇在低溫下飽和蒸氣壓較低的特性，借助重力作用將尾氣中夾帶的甲醇液滴分離下來，達(dá)到降低尾氣中甲醇含量的目的，分離甲醇液滴后的尾氣按原流程排入尾氣洗滌塔，甲醇液滴則回收至原有污甲醇儲罐，最后補(bǔ)入低溫甲醇洗系統(tǒng)循環(huán)利用。

4.2 改造效果

（1）河南心連心四分公司每季度聯(lián)系第三方檢測機(jī)構(gòu)對低溫甲醇洗系統(tǒng)尾氣進(jìn)行檢測，改造后低溫甲醇洗尾氣中甲醇含量在30mg/m3左右，滿足GB37822—2019的相關(guān)要求。

（2）按改造后低溫甲醇洗尾氣中甲醇含量由150mg/m3降至30mg/m3、低溫甲醇洗尾氣氣量約47000m3/h、合成氨裝置年運(yùn)行300d計(jì)算，改造后每年可回收甲醇約41t，甲醇價(jià)格按2500元/t計(jì)，則每年低溫甲醇洗尾氣治理產(chǎn)生的效益約10.25萬元。

（3）改造后，尾氣中甲醇被提前分離回收，進(jìn)入尾氣洗滌塔的尾氣中的甲醇含量明顯降低，可使尾氣洗滌塔脫鹽水用量減少約1.0m3/h，按年運(yùn)行300d、脫鹽水價(jià)格5元/t計(jì)算，每年可節(jié)約脫鹽水費(fèi)用約3.6萬元。

5 結(jié)束語

隨著我國排污許可管理制度的逐步實(shí)施，國家對氮肥企業(yè)廢氣排放的管控越來越嚴(yán)格，氮肥企業(yè)各廢氣排放口能否達(dá)標(biāo)排放成為企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，也是氮肥企業(yè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵。河南心連心四分公司針對合成氨/尿素裝置存在的環(huán)保問題，根據(jù)自身的實(shí)際情況，通過分析論證及外出考察取經(jīng)，對合成氨/尿素裝置的環(huán)保設(shè)施進(jìn)行了升級改造，廢氣得以回收利用而變廢為寶，不僅實(shí)現(xiàn)了廢氣的達(dá)標(biāo)排放，而且為企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。