楊 杰，張 林，郭新濤，茹祥舉

（河南心連心化學(xué)工業(yè)集團股份有限公司，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）的實施，國家對氮肥企業(yè)排污節(jié)點、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行管理；同時，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、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)單元廢氣進行有效治理以實現(xiàn)達標(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會對造粒塔頂粉塵回收裝置進行了升級改造［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。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)機抽排入大氣；當(dāng)布袋壓差達到1200Pa時，利用工廠空氣對布袋進行反向噴吹，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、年運行300d計算，改造后每年可回收尿素粉塵約162t，尿素價格按2000元/t計，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系統(tǒng)主要是利用皮帶機將煤送至氣化系統(tǒng)、鍋爐前倉以滿足生產(chǎn)需求，煤輸送過程中皮帶機機頭、機尾及皮帶機轉(zhuǎn)運點等處均會產(chǎn)生一定量的粉塵，原始開車時這些部位均安裝有布袋除塵器，對煤在輸送過程中產(chǎn)生的粉塵進行過濾收集，確保除塵器尾氣中粉塵含量在30mg/m3以下；同時對輸煤棧橋進行封閉，以減少對周邊環(huán)境的污染。實際生產(chǎn)中，由于煤在輸送過程中經(jīng)過落料管時存在一定的高度差，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)運點處除塵設(shè)施進行升級改造，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)運點處的結(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)，可將煤塊下落時產(chǎn)生的含煤粉風(fēng)分為兩部分進行處理：循環(huán)回流裝置主要起到擴容降低導(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)速進一步降低，并起到過濾粉塵的作用［2］。

通過考察和分析實際生產(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)運站原有導(dǎo)料槽進行升級改造。改造后，煤通過落煤管攜帶風(fēng)進入無動力除塵導(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，在除塵的同時實現(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)場地面定期進行清理，工作環(huán)境得到改善的同時員工勞動強度大大降低。

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行處理，處理后廢水中COD≤38mg/L、氨氮≤2.8mg/L達標(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，如今，為確保污水處理系統(tǒng)VOCs達標(biāo)排放，須對其進行治理。

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)池進行封閉，每個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，風(fēng)機出口增設(shè)冷凝器、除霧器。運行時，各池上部的異味氣體通過廢氣回收管道進入風(fēng)機，通過風(fēng)機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)機出口安裝有冷凝器和除霧器，對氣體中的水分進行了冷凝、分離，從而確保了鍋爐的穩(wěn)定運行。

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)進行了對比，并對甘肅華亭煤電股份有限公司的改造情況進行了考察，根據(jù)自身的實際生產(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)系第三方檢測機構(gòu)對低溫甲醇洗系統(tǒng)尾氣進行檢測，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、合成氨裝置年運行300d計算，改造后每年可回收甲醇約41t，甲醇價格按2500元/t計，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，按年運行300d、脫鹽水價格5元/t計算，每年可節(jié)約脫鹽水費用約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標(biāo)排放成為企業(yè)關(guān)注的焦點，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)施進行了升級改造，廢氣得以回收利用而變廢為寶，不僅實現(xiàn)了廢氣的達標(biāo)排放，而且為企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟效益。