李阿妮
(中國(guó)神華能源股份有限公司 惠州熱電分公司,廣東 惠州 516082)
電力能源已經(jīng)成為人們?nèi)粘I詈蜕a(chǎn)中必不可少的能源形式之一。為了順應(yīng)人們對(duì)電量需求量的不斷提升,我國(guó)建設(shè)了大量的火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠和風(fēng)力發(fā)電廠等[1]。在不同的發(fā)電形式中,火力發(fā)電占據(jù)的比例是最高的?;鹆Πl(fā)電主要是燃燒煤炭,通過(guò)水蒸氣帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組旋轉(zhuǎn),在電磁感應(yīng)的作用下進(jìn)行發(fā)電[2]。煤炭在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的SO2和NOx。這些物質(zhì)如果不經(jīng)過(guò)任何處理直接排放到大氣中,會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的影響[3]。關(guān)于煤炭燃燒煙氣中的脫硫技術(shù)目前已經(jīng)非常成熟,得到了比較廣泛的應(yīng)用,對(duì)SO2的排放基本得到有效控制[4]。但是在煤炭燃燒煙氣NOx的控制方面,我國(guó)起步時(shí)間相對(duì)較晚,煙氣脫硝技術(shù)仍然不是非常成熟[5]。目前在脫硝技術(shù)中,選擇性催化還原方法技術(shù)最成熟,在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用最廣泛[6]。然而脫硝工藝流程比較特殊,如果工藝控制不當(dāng)可能會(huì)對(duì)工作人員身心健康造成損害[7]。本文主要以某燃煤電廠中的脫硝系統(tǒng)為案例,對(duì)職業(yè)病危害因素進(jìn)行了調(diào)查研究,提出了對(duì)應(yīng)的保護(hù)措施。
本文主要以某燃煤發(fā)電廠的脫硝系統(tǒng)為研究對(duì)象,主要對(duì)脫硝系統(tǒng)整體的布局及其脫硝工藝、設(shè)備等進(jìn)行分析。重點(diǎn)研究脫硝工藝流程中,可能對(duì)工作人員造成身體傷害的環(huán)節(jié)。在此基礎(chǔ)上提出對(duì)應(yīng)的職業(yè)病危害防護(hù)措施。
根據(jù)國(guó)家頒布的工作場(chǎng)所空氣有毒物質(zhì)采樣操作規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),以及職業(yè)病接觸限制等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),對(duì)燃煤電廠脫硝系統(tǒng)中工作人員需要經(jīng)常進(jìn)行操作的地點(diǎn)設(shè)置采樣點(diǎn),然后嚴(yán)格按照規(guī)范流程對(duì)空氣中的有毒有害物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),將檢測(cè)結(jié)果與國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比。
燃煤電廠脫硝系統(tǒng)的工藝流程如圖1所示。整個(gè)工藝流程可以劃分成為2大部分,分別為氨供應(yīng)系統(tǒng)和SCR(選擇性還催化還原)系統(tǒng)。其中,前者主要是為后者提供氨氣來(lái)源,后者主要是通過(guò)氨氣與廢氣中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),消除廢氣中的污染性氣體。
圖1 燃煤電廠脫硝系統(tǒng)的工藝流程Fig.1 Process flow chart of denitration system in coal-fired power plant
在氨供應(yīng)系統(tǒng)中,首先通過(guò)專用的罐車將液氨運(yùn)輸?shù)焦S內(nèi)部,然后通過(guò)氨卸裝置將液氨卸載到現(xiàn)場(chǎng)的液氨存儲(chǔ)罐中。存儲(chǔ)罐直接在露天環(huán)境下存放,需要使用時(shí)將存儲(chǔ)罐運(yùn)輸?shù)杰囬g現(xiàn)場(chǎng),再利用液氨供應(yīng)泵將其輸送到氨蒸發(fā)器中,此時(shí)液氨變成氣態(tài)氨。被稀釋后的空氣和氣態(tài)氨在混合器內(nèi)充分混合后,通過(guò)煙道輸送到催化反應(yīng)器中[8]。
以上工藝環(huán)節(jié)中,潛在的職業(yè)病危害因素主要包括2個(gè)方面,分別為氨氣泄漏和設(shè)備噪聲。液氨在卸載轉(zhuǎn)運(yùn)、蒸發(fā)、稀釋等環(huán)節(jié)都有可能發(fā)生泄漏問(wèn)題,使空氣中的氨氣濃度急劇增加,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)工作人員急性氨中毒。另外,液氨的溫度很低,如果工作人員皮膚與之長(zhǎng)時(shí)間接觸,會(huì)出現(xiàn)低溫凍傷的問(wèn)題。最后,空氣壓縮機(jī)、氣體管道以及蒸發(fā)器等機(jī)械設(shè)備在工作時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的振動(dòng),從而產(chǎn)生噪聲,如果噪聲過(guò)大會(huì)對(duì)附近工作人員身心造成傷害。
SCR反應(yīng)系統(tǒng)布置在燃煤鍋爐的尾部區(qū)域,省煤器中輸出的尾氣進(jìn)入到催化反應(yīng)器中,與稀釋后的氨氣在催化劑的作用下發(fā)生還原反應(yīng)[9]。本系統(tǒng)中使用的催化劑有兩種類型,分別為V2O5和TiO2。從省煤器中輸出的尾氣,其溫度在300~420 ℃左右,內(nèi)部包含有大量的NOx。NOx如果直接排放到空氣中,會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染問(wèn)題。將NOx與NH3混合后會(huì)發(fā)生還原性反應(yīng),生成N2和H2O,生成物均是無(wú)害物質(zhì)。從催化反應(yīng)器中排出的氣體,經(jīng)過(guò)除塵、脫硫處理后可以直接對(duì)外排放。
在SCR反應(yīng)系統(tǒng)中對(duì)工作人員潛在的職業(yè)病危害因素主要就是催化反應(yīng)器中可能出現(xiàn)的氨氣、粉塵、催化劑、煙氣泄漏以及高溫?zé)彷椛鋯?wèn)題。工作人員一旦接觸以上泄漏的物質(zhì),就會(huì)對(duì)身體造成不同程度的損害。
(1)CO濃度檢測(cè)結(jié)果。在催化反應(yīng)器裝置不同的高度平臺(tái)上,對(duì)CO濃度進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)的位置或者高度包括集中控制室、地面和稀釋風(fēng)機(jī)附近,另外還有13.7、18.3、26.8、45.8 m的平臺(tái)上。通過(guò)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn),發(fā)電機(jī)運(yùn)行部1號(hào)和2號(hào)鍋爐在以上位置的CO濃度全部不超過(guò)0.1 mg/m3。而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于工作場(chǎng)所CO濃度的標(biāo)準(zhǔn)值為30 mg/m3??梢?jiàn),脫硝系統(tǒng)的CO濃度檢測(cè)結(jié)果全部為合格。
(2)CO2濃度檢測(cè)結(jié)果。對(duì)于CO2濃度主要在3個(gè)位置進(jìn)行檢測(cè),分別為集中控制室、地面出渣口、13.7 m高的平臺(tái)。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的操作流程進(jìn)行短時(shí)間接觸濃度檢測(cè),不同位置CO2短時(shí)間接觸濃度檢測(cè)結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,發(fā)電運(yùn)行部1號(hào)鍋爐以上3個(gè)位置的檢測(cè)濃度分別為1 290、1 010、920 mg/m3;發(fā)電運(yùn)行部2號(hào)鍋爐以上3個(gè)位置的檢測(cè)濃度分別為1295、1000、910 mg/m3。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于工作場(chǎng)所CO2濃度的標(biāo)準(zhǔn)值為18 000 mg/m3??梢?jiàn),脫硝系統(tǒng)的CO2濃度檢測(cè)結(jié)果全部為合格。
圖2 不同位置CO2短時(shí)間接觸濃度檢測(cè)結(jié)果Fig.2 CO2 short-term exposure concentration test results in different locations
(3)NO2濃度檢測(cè)結(jié)果。對(duì)NO2濃度主要在5個(gè)位置進(jìn)行檢測(cè),分別為集中控制室、地面出渣口、稀釋風(fēng)機(jī)附近、13.7 m和45.8 m高的平臺(tái)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)流程對(duì)NO2進(jìn)行短時(shí)間接觸濃度檢測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),發(fā)電機(jī)運(yùn)行部號(hào)鍋爐和2號(hào)鍋爐在以上位置的NO2濃度全部不超過(guò)0.1 mg/m3。而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于工作場(chǎng)所NO2濃度的標(biāo)準(zhǔn)值為10 mg/m3。可見(jiàn),脫硝系統(tǒng)的NO2濃度檢測(cè)結(jié)果全部為合格。
(4)SO2濃度檢測(cè)結(jié)果。對(duì)SO2濃度在5個(gè)位置進(jìn)行檢測(cè),具體與NO2濃度檢測(cè)位置相同,不同位置SO2短時(shí)間接觸濃度檢測(cè)結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,發(fā)電機(jī)運(yùn)行部1號(hào)鍋爐和2號(hào)鍋爐在稀釋風(fēng)機(jī)附近SO2的濃度分別為1.3、1.1 mg/m3,其他位置的SO2濃度全部不超過(guò)0.9 mg/m3。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于工作場(chǎng)所SO2濃度的標(biāo)準(zhǔn)值為10 mg/m3??梢?jiàn),脫硝系統(tǒng)的SO2濃度檢測(cè)結(jié)果全部為合格。
(5)NH3濃度檢測(cè)結(jié)果。對(duì)NH3濃度主要在6個(gè)位置進(jìn)行檢測(cè),分別為集中控制室、液氨儲(chǔ)存區(qū)、氨罐、氨蒸發(fā)器附近、1號(hào)和2號(hào)鍋爐48.5 m高的平臺(tái)。不同位置NH3短時(shí)間接觸濃度檢測(cè)結(jié)果如圖4所示。
圖3 不同位置SO2短時(shí)間接觸濃度檢測(cè)結(jié)果Fig.3 SO2 short-term exposure concentration test results in different locations
圖4 不同位置NH3短時(shí)間接觸濃度檢測(cè)結(jié)果Fig.4 NH3 short-term exposure concentration test results in different locations
由圖4可知,氨蒸發(fā)器附近的氨氣濃度最高,為10.5 mg/m3,其次為氨罐和液氨存儲(chǔ)區(qū),濃度分別為7.9、5.6 mg/m3,其他位置的氨氣濃度相對(duì)較低。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于工作場(chǎng)所NH3濃度的標(biāo)準(zhǔn)值為30 mg/m3??梢?jiàn),脫硝系統(tǒng)的NH3濃度檢測(cè)結(jié)果全部為合格。
(6)粉塵濃度檢測(cè)結(jié)果。粉塵是指空氣中的固體顆粒懸浮物,吸入身體后會(huì)對(duì)肺部產(chǎn)生危害。本次調(diào)研中主要對(duì)脫硝系統(tǒng)中的7個(gè)位置進(jìn)行了粉塵短時(shí)間接觸濃度檢測(cè),分別為集中控制室、出渣口、1號(hào)鍋爐中的給煤機(jī)和4號(hào)磨煤機(jī)、2號(hào)鍋爐中的4號(hào)和8號(hào)磨煤機(jī)以及爐前。不同位置粉塵短時(shí)間接觸濃度檢測(cè)結(jié)果如圖5所示。
由圖5可知,2號(hào)鍋爐的4號(hào)磨煤機(jī)和8號(hào)磨煤機(jī)總塵濃度最高,分別為2.6、2.4 mg/m3,其他位置的總塵和呼塵濃度都相對(duì)較低。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于工作場(chǎng)所總塵和呼塵濃度的標(biāo)準(zhǔn)值分別為4.0、2.5 mg/m3??梢?jiàn),脫硝系統(tǒng)的粉塵濃度檢測(cè)結(jié)果全部合格。
圖5 不同位置粉塵短時(shí)間接觸濃度檢測(cè)結(jié)果Fig.5 Test results of short-term exposure of dust in different locations
本文所述的物理危害因素主要是噪聲污染問(wèn)題。脫硝系統(tǒng)中涉及很多的機(jī)電裝備,這些機(jī)電裝備運(yùn)行過(guò)程中不可避免都會(huì)發(fā)出不同程度的噪聲。這是自然規(guī)律,無(wú)法從根本上消除噪聲。本次調(diào)查研究中,主要對(duì)脫硝系統(tǒng)中比較典型的5處位置進(jìn)行噪聲檢測(cè)。分別為集中控制室、液氨供應(yīng)泵、氨蒸發(fā)器、NH3/空氣混合器、稀釋風(fēng)機(jī)。檢測(cè)過(guò)程中嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。脫硝系統(tǒng)主要工作場(chǎng)所噪聲檢測(cè)結(jié)果如圖6所示。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于工作場(chǎng)所噪聲大小的標(biāo)準(zhǔn)值為85 dB(A)。從圖6中可以看出,在檢測(cè)的5個(gè)位置中,只有稀釋風(fēng)機(jī)附近的噪聲為92 dB(A),超過(guò)了衛(wèi)生限制85 dB(A),其他部位的噪聲檢測(cè)結(jié)果均在85 dB(A)范圍以內(nèi),沒(méi)有超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值。最終的評(píng)價(jià)結(jié)果為稀釋風(fēng)機(jī)附近噪聲檢測(cè)不合格,其他部位噪聲檢測(cè)為合格。
圖6 脫硝系統(tǒng)主要工作場(chǎng)所噪聲檢測(cè)結(jié)果Fig.6 Noise detection results in main workplaces of denitration system
基于以上分析可以看出,針對(duì)燃煤電廠脫硝系統(tǒng)的職業(yè)病危害因素進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn),在化學(xué)危害因素方面,所有檢測(cè)結(jié)果均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值,說(shuō)明化學(xué)危害因素并不會(huì)對(duì)工作人員的身體健康造成嚴(yán)重危害。評(píng)價(jià)結(jié)果全部為合格。在物理危害因素噪聲問(wèn)題方面,檢測(cè)發(fā)現(xiàn)稀釋風(fēng)機(jī)的噪聲超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值,其他部位的噪聲均得到了有效控制。稀釋風(fēng)機(jī)部位已經(jīng)采取了降噪措施,但是效果不是很理想,有必要進(jìn)一步采取措施降低噪聲。
窒息性氣體主要是指吸入人體以后阻礙體內(nèi)氧氣的運(yùn)輸和供應(yīng),導(dǎo)致細(xì)胞缺氧的氣體總稱,脫硝系統(tǒng)中可能產(chǎn)生的窒息性氣體主要有CO和CO2,這些窒息性氣體產(chǎn)生的位置具體包括SCR反應(yīng)器及附屬管道、鍋爐部位。鍋爐巡檢人員和檢修人員應(yīng)該時(shí)刻關(guān)注鍋爐及其附屬管道的密封狀態(tài),確保良好,工作過(guò)程中必須做好相關(guān)防護(hù)措施。對(duì)鍋爐進(jìn)行檢修時(shí),應(yīng)該先行檢修鍋爐內(nèi)部,確保內(nèi)部及相關(guān)管道內(nèi)部沒(méi)有殘留的氣體。進(jìn)入鍋爐內(nèi)部前,需要對(duì)所有閥門(mén)進(jìn)行關(guān)閉并確認(rèn)。整個(gè)過(guò)程中,工作人員身上需要配備煤氣報(bào)警器、按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)佩戴防毒面罩和口罩。一旦發(fā)生窒息性氣體中毒事件,在搶救人員的同時(shí)還要馬上排查危險(xiǎn)源并及時(shí)切斷。
刺激性氣體指的是與人體接觸以后,對(duì)人體的呼吸道、眼睛、皮膚等部位造成刺激作用,進(jìn)而引發(fā)炎癥、水腫等癥狀。脫硝系統(tǒng)中可能產(chǎn)生的刺激性氣體主要包括SO2、NH3、NO、NO2等。脫硝系統(tǒng)中產(chǎn)生SO2、NO、NO2的位置與產(chǎn)生窒息性氣體的位置相同。日常工作中對(duì)這些部位產(chǎn)生接觸的主要是設(shè)備檢修工以及巡檢工,具體的防護(hù)措施前文已述。對(duì)于NH3,整個(gè)氨供應(yīng)系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)都有可能產(chǎn)生NH3泄漏,特別是對(duì)NH3進(jìn)行轉(zhuǎn)移、存儲(chǔ)和氣化的環(huán)節(jié),發(fā)生NH3泄漏的風(fēng)險(xiǎn)最高。本次調(diào)查中發(fā)現(xiàn)脫硝系統(tǒng)所有位置的NH3濃度均控制在了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi),但調(diào)研中還發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)部分巡檢人員或操作人員,并沒(méi)有嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)做好防護(hù)工作,存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。所有人員進(jìn)入氨供應(yīng)系統(tǒng)部位時(shí)必須佩戴好防毒面罩和面具。巡檢人員需要重點(diǎn)對(duì)氨供應(yīng)系統(tǒng)相關(guān)管道和閥門(mén)連接部位進(jìn)行檢修,確保連接的可靠性。
對(duì)于火力發(fā)電廠,粉塵是非常典型的職業(yè)病危害因素。粉塵通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體系統(tǒng),對(duì)肺部造成嚴(yán)重?fù)p傷,引發(fā)一系列其他的疾病。脫硝系統(tǒng)中容易產(chǎn)生粉塵的環(huán)節(jié)主要包含2個(gè),分別為煤運(yùn)輸系統(tǒng)和鍋爐。其中,前者產(chǎn)生的粉塵中游離態(tài)SiO2含量相對(duì)較低,危害性更小,而后者產(chǎn)生的粉塵中包含有大量的游離態(tài)SiO2,會(huì)對(duì)身體造成嚴(yán)重?fù)p害。與粉塵接觸最多的屬于除渣工。本次調(diào)研中雖然脫硝系統(tǒng)所有位置的粉塵濃度均沒(méi)有超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),但是除渣工工作時(shí)也應(yīng)該做好防護(hù)工作。穿上防護(hù)服和防護(hù)鞋,佩戴防毒口罩,定期進(jìn)行體檢,重點(diǎn)對(duì)肺部進(jìn)行檢查。
在脫硝系統(tǒng)中,V2O5主要是作為催化劑進(jìn)行使用??梢酝ㄟ^(guò)消化道和呼吸道進(jìn)入人體內(nèi),對(duì)人體造成損害。當(dāng)進(jìn)入人體內(nèi)的V2O5數(shù)量累積到一定程度后,人體會(huì)出現(xiàn)頭痛、頭暈、乏力等癥狀。正常情況下V2O5放置在催化反應(yīng)器中不會(huì)泄漏到空氣中,只有在更換催化劑或者對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)才有機(jī)會(huì)進(jìn)入空氣中,所以本次調(diào)研中沒(méi)有對(duì)V2O5的濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在對(duì)催化反應(yīng)器進(jìn)行維修或者更換催化劑時(shí),所有操作人員必須按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)佩戴防毒面具和防護(hù)手套,穿好防護(hù)服和防護(hù)鞋。開(kāi)展相關(guān)操作時(shí)兩人一組,其中一人在旁邊監(jiān)護(hù),一人進(jìn)行操作。與V2O5經(jīng)常發(fā)生接觸的工作人員需要定期進(jìn)行體檢,如果存在V2O5中毒的跡象,需要及時(shí)治療,并調(diào)離崗位。
本文所述的物理因素主要是指噪聲。人如果長(zhǎng)時(shí)間處在高噪聲的工作環(huán)境中,會(huì)對(duì)身心健康造成一定程度的影響,是影響職業(yè)病的重要因素。輕度癥狀表現(xiàn)就是注意力分散、無(wú)法專心工作[10],嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致精神衰弱、記憶力衰退、出現(xiàn)睡眠障礙等。本次調(diào)研時(shí)對(duì)脫硝系統(tǒng)中常見(jiàn)的機(jī)械設(shè)備噪聲情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。發(fā)現(xiàn)除了稀釋風(fēng)機(jī)部位出現(xiàn)了一定程度的噪聲以外,其他部位的噪聲都沒(méi)有超過(guò)國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。出現(xiàn)這種情況的原因主要是管道中的氣體在流動(dòng)時(shí),導(dǎo)致管道和設(shè)備發(fā)生明顯的震動(dòng)。雖然已經(jīng)采取了一定的消音措施,但是受到技術(shù)水平的限制,仍然無(wú)法從根源上消除噪聲問(wèn)題。基于此,稀釋風(fēng)機(jī)附近工作的人員必須做好防護(hù)工作,最實(shí)用簡(jiǎn)單的方法是按要求佩戴護(hù)耳器,降低外部噪聲對(duì)耳朵的影響。已有的調(diào)查研究表明,通過(guò)佩戴護(hù)耳器可以有效降低噪聲大小,將外部噪聲降低到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)。
本文主要以燃煤發(fā)電廠中的脫硝系統(tǒng)為研究對(duì)象,對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的職業(yè)病危害因素進(jìn)行了調(diào)查研究,所得結(jié)論主要如下。
(1)脫硝系統(tǒng)共可以分為氨供應(yīng)系統(tǒng)和選擇性催化還原系統(tǒng)。前者存在的職業(yè)病危害因素主要包括氨氣泄漏和設(shè)備噪聲,后者存在的危害因素主要包括氨氣、粉塵、催化劑、煙氣泄漏以及高溫輻射等。
(2)針對(duì)脫硝系統(tǒng)職業(yè)病危害因素,選擇典型工作場(chǎng)所,從化學(xué)和物理層面進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)在所有檢測(cè)數(shù)據(jù)中,化學(xué)危害因素全部合格,在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)。物理危害因素中的噪聲檢測(cè)發(fā)現(xiàn),稀釋風(fēng)機(jī)附近噪聲超過(guò)了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
(3)對(duì)于脫硝系統(tǒng)中可能存在的窒息性氣體、刺激性氣體、粉塵、V2O5等,工作人員在操作時(shí)必須嚴(yán)格按照要求佩戴好防毒面具和面罩、防護(hù)服、防護(hù)鞋等,定期進(jìn)行身體檢查。噪聲防護(hù)方面,需要按要求佩戴護(hù)耳器。