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1、SCR（干法）-氨气为还原剂脱硝装置危害辨识及控制摘 要：按照新的环境保护 2014 年 9 月中国石油乌鲁木齐石化公司化肥厂锅炉汽机车间 SCR（干法）脱硝装置建成投产，新的危害同时也产生，根据生产过程和接触介质，结合生产实际情况，制定有效的发现方法，进行科学的分析，我们制定了相关的危害辨识、风险评价及控制措施。关键词：SCR干法脱硝、危害辩识、风险评价及控制前言根据 2014 年 4 月 24 日，十二届全国人大常委会第八次会议表决通过了环保法修订案 ，规定新法于 2015 年 1 月 1 日施行。新环保法增添了多项内容，被称为“史上最严”一部“长牙齿”的法律。我国的能源结构以燃煤为主，占
2、煤炭产量 75%的原煤用于直接燃烧，煤燃烧过程中产生严重污染。近期柴静的穹顶之下 ，之所以引起大家的共鸣，是因为我们都生活在一个地球上，但是我们呼吸着不一样的空气。煤炭燃烧产生大量烟气，燃烧排放的氮氧化物主要为 NO，平均约占 95%，而 NO2 仅占 5%左右。NOX 是引起酸雨元凶之一，同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等，总之燃煤产生的烟气是造成生态环境破坏的最大污染源之一。氮氧化物（NOx）的污染与危害：据相关资料介绍，NO 能使人中枢神经麻痹并导致窒息死亡，NO2 会造成哮喘和肺气肿，破坏人的心、肺、肝、肾及造血组织的功能丧失，其毒性比 NO 更强。无论是 NO、NO2
3、 或 N2O4 还是 N2O，在空气中的最高允许浓度均为5mg/m3（以 NO2 计）。按照火电厂大气污染物排放标准(GB132232011)，自 2014 年 7 月 1 日起，现有火力发电锅炉及燃气轮机组，开始执行污染物新排放限值，氮氧化物排放浓度控制在 100毫克立方米，1 烟气脱硝装置简介中国石油乌鲁木齐石化公司化肥厂脱硝设施为煤锅炉烟气系统增设工程。本工程采用干式 SCR（选择性还原）气氨为催化剂的脱硝工艺，按照按“一炉一套”的原则设计独立的烟气脱硝装置。工程建设规模为 2252500 Nm3/h 煤锅炉烟气脱硝设施，正常工况下烟气处理量为 420833.3Nm3/h。烟气脱硝设施的
4、功能是将煤锅炉排放烟气中的 NOx 脱除，使其降低到规定的排放浓度。SCR 工艺系统由供氨系统、氨/空气喷雾系统、催化反应器系统、烟气管道与控制系统等组成。低 NOx 燃烧技术+选择性氨气催化还原技术（SCR） ” 2 工艺原理SCR（选择性还原）干法-氨气为还原剂脱硝，是烟气脱硝的主要技术之一，具有脱硝效率高、工艺相对简单、设备体积小、装置占地面积小、脱硝效率高，氨逃逸和 SO2/SO3转化率低等优点。是近年在燃煤锅炉普遍采用的烟气脱硝技术，化肥厂具有自身产氨的先天条件，更具有独特的优势。省煤器出口烟气（350以上）与喷氨格栅喷出的稀释氨均匀混合，经过垂直直管段的静态混合，以及转弯处的管道导
5、流板后进入到 SCR 反应器，反应器顶部安装有整流格栅，烟气均匀地进入催化剂床层。SCR 反应器采用出口 NOx 定值控制。反应器进出口设置 NOx 浓度在线检测仪、流量计，根据入口 NOx 实际测量值以及出口 NOx 设定值计算出脱硝效率和摩尔比，控制氨的喷射，从而有效地控制脱硝系统，保证出口 NOx 稳定在设定值上。SCR 催化剂床层设置压差变送器，当压差达到设定值时，进行声波吹灰。声波吹灰器由其配备的膜片式两位两通电磁阀控制。电磁阀电压 220VAC，单线圈膜片式两位两通电磁阀。每个反应器每层安装 2 个声波吹灰器，布置在同侧。每台声波吹灰器单独依次发声，吹灰半径 48 米，对反应器相应
6、位置的催化剂进行清灰。同时在上管空预器处设置有蒸汽吹灰器，汽源由锅炉 S38 减压的 1.5MPa 蒸汽提供，中控设置有吹灰启动按钮，由自动控制系统控制。同时在两台锅炉从二次风系统中，抽出部分空气，用于低氮燃烧器系统，低氮燃烧器使燃料和空气分级送入燃烧设备，降低初始燃烧区域内的氧浓度，从而也相应的降低火焰峰值温度，达到了较少 NOx 的形成目的。燃烧器喷口四周的平衡周界风，延迟一二次风的混合，这些区域可以进一步阻止燃料中的 N 形成 NOx。使火焰最高温度被降低，从而减少了热力型 NO 的形成。使煤粉流中心形成一个较大欠氧燃烧的火焰，使初始燃烧的 NOx 生成率更低，同时风包粉的煤粉流使切圆燃
7、烧的煤粉远离炉膛四壁避免结渣。煤在低氧区挥发，迫使燃料里的氮形成 N2 而不是 NO。在进入锅炉对流区之前，缺氧燃烧产生的烟气再与燃烬风系统产生的高动量的气流在炉膛上部混合，使燃料完全燃烧。3 生产过程中主要职业危险，危害因素分析本工程中使用的钒化铁基催化剂，SCR 烟气脱硝系统以氨作为还原介质，还原剂氨气的用量一般根据设计的脱硝效率来确定，通过设定的 NH3 和 NOx 摩尔比来控制。浓度 5%的氨水来自燃除车间配氨站，为保证氨（NH3）注入烟道的绝对安全以及均匀混合，设计按照氨浓度小于 5、以脱硝所需最大供氨量为基准（即脱硝效率为 90时）设计氨稀释风机及氨/空气混合系统。两台锅炉脱硝系统
8、设有 2 套完整的氨喷射系统，保证氨气和烟气在进入 SCR 反应器本体之前混合均匀。混合后的气体经过涡流混合器入口手动调节阀的调节后均匀喷入到反应器入口烟道，和烟气中的 NOX 均匀混合。设计稀释风机，一方面为了保证氨/空气混合均匀，但是最重要是始终保证氨气浓度在爆炸下限内。 氨气的毒性。氨水低浓度氨对粘膜有刺激作用，高浓度可造成组织溶解坏死。液氨具有爆炸、燃烧危险性。液氨的蒸气与空气混合物爆炸极限 1625%(最易引燃浓度 17%)。液氨遇热、明火，难以点燃而危险性较低，但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸，如有油类或其它可燃性物质存在，则危险性更高。SCR 催化剂基材：TiO
9、 2，催化剂组成：V 2O5（五氧化二钒） 、WO 3（三氧化钨） 。V2O5（五氧化二钒）CAS 号：1314-62-1 为强氧化剂，对呼吸系统和皮肤有损害作用。急性中毒：可引起鼻、咽、肺部刺激症状，接触者出现眼烧灼感、流泪、咽痒、干咳、胸闷、全身不适、倦怠等表现，重者出现支气管炎或支气管肺炎。皮肤高浓度接触可致皮炎，剧烈瘙痒。慢性中毒：长期接触可引起慢性支气管炎、肾损害、视力障碍等。燃爆危险：该品不燃，剧毒。系统具有高温的工艺过程，其烟气温度在 300以上，同时催化剂含有剧毒的成分 V2O5 含量（02%） 。4 主要危害因素评价法4.1 是非判断法只要属于下列情况之一的环境行为，均可直接
10、判为重大环境因素：（1） 原材料、能源消耗超过工艺设计定额的；（2） 单产物耗能水平超过同行业平均水平的，或超过本公司原有水平的；（3） 相关方有合理抱怨或要求的；（4） 稀有贵重金属和其他物质可回收或可再利用而没有执行的；（5） 产品中的环境指标不符合设计或规定要求的；（6） 各类环保装置或其它装置停用或曾发生事故的。（7） 固体废弃物无安全运输方式、无专门的处置场所，处置场所若有泄漏，对周围环境会产生污染。4.2 打分评价法是从发生的可能性和影响的严重性两方面考虑，分别对发生的可能性和影响的严重性两方面，设置适当的若干评价基础上进行评分，二者分数相乘的得分即是环境影响的分数，分数越高，环境
11、影响严重程度越大。4.3 专家判断法利用专家的知识和经验进行分析判断；4.4 水平对比法同类行业、同类部门间以及与国家规定值的水平对比；5 生产过程中主要危害因素生产过程中的主要危害因素包括以下：1、人的因素；2、催化剂更换检查过程的泄露；3、泄露的氨水；4、声波吹灰器噪音；5、保温的石棉；6、更换的机油；见下表主要危险因素表拟采取措施序号岗位 活动产品 环境因素 环境影响 原有措施运行控制实施检测应急措施备注1全装置员工的作业人的误操作 事故危害按照操作规程作业重大操作前的安全喊话，作业时严格执行作业票定期考核见应急预案2SCR系统催化剂装填危险化学品 人身伤害按照作业指导书作业见环境管理规
12、程专项作业预案及时调整工艺车间级重大3全装置氨气的使用泄露的氨气 环境污染定期监测，巡检见环境管理规程24 小时监测见应急预案4SCR系统员工现场巡检声波吹灰器噪音人员伤害 个人防护 加装消音设施5脱硝装置设备等的维护保温的石棉危险废弃物污染定期巡检见车间环境管理规程周检见应急预案6脱硝装置装置出口工艺指标环境污染 调整工艺7全装置机泵的维护更换的机油危险废弃物污染指定地方收集存放，专人负责见车间环境管理规程周检见应急预案6 风险防范对策6.1 人因素的防范在作业现场，人的因素是第一位的，首先要从每一个员工的入手，提高岗位员工安全责任心。其次，从技术培训抓起，坚持每班一题的技术练兵和培训，从实
13、际行动上杜绝违章现象。对重大工艺变动坚持工艺交底制度，使好的制度措施严格执行和落实，作业时严格执行作业票。最后，坚持重大作业前的安全喊话制度，使作业人员在作业前，对可能的风险有预见和措施。6.2 催化剂的防范SCR（选择性还原）干法-氨气为还原剂的脱硝技术，结合化肥厂工艺特点，技术是可靠的，脱硝效率可以达到 95%以上，是完全可以保证的。对催化剂中的 V2O5（五氧化二钒） ，虽然是危险化学品，但是正常生产过程中，催化剂处于全密封状态，无法对人员造成危害，主要是在装填和检查过程中，挥发的催化剂能够对人员造成危害，因此车间对催化剂的装填和检查作业，要制定专项作业指导书，做好对人员的防护，对废弃的
14、催化剂按照，危险化学品规范集中专业处置，杜绝对环境的污染和破坏。6.3 氨水及氨气泄漏的防范首先从工艺上控制氨水的泄露，严加密闭，氨水的储藏采用压力罐，符合国家压力容器规范，定期检测，容器上装有安全装置等设施。对氨气可能的爆炸的安全防护，主要利用稀释风机，利用稀释风保证气氨任何时间保持在爆炸范围外，特别是在爆炸下线以下。除采取上述工艺措施外，工艺采用定期巡检制，从另一方面及时发现设备设施的缺陷和问题，及时消除和处理。对于可能出现的氨水泄漏也制定了严格的应急处理措施：1） 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并立即隔离 150m，严格限制出入。切断附近火源。车间应急处理人员戴正压式呼吸器，尽可能切断
15、泄漏源。2） 当发现空气中浓度超标时，人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩)，迅速撤离现场。抢救时必须佩戴空气呼吸器。戴化学安全防护眼镜进行眼睛防护。穿防静电工作服进行身体防护，戴橡胶手套进行手部防护。6.4 噪音的防范脱硝系统的声波吹灰器，会产生较大的噪声，同时每套装置 4 台吹灰器，连续不停的工作，对人员产生较大的影响。为了减轻噪声对工人身体健康造成的影响，在设备订货时，要根据工业企业噪声卫生标准向厂家提出限制设备噪声的要求将设备噪声控制在允许的范围之内。任何噪声高于 85dB（A）的设备，均需采取设备基础和进出口管道减振措施，加装消音设施，将噪声控制在低于 85dB（A）的水平。6.5 石棉的
16、防范由于脱硝装置在运行中，要保证脱硝率，要求烟气最低温度要在 280以上，因此对设备的保温要求极高，实际运行时，因为设备检修检查，在保温更换更换。车间要求作业人员作业时必须佩戴防护用具，及时将废旧石棉清理并回收到指定地点，统一处理。防止职业病的发生。6.6 装置出口工艺指标脱硝装置的工艺运行状态直接关系到公司上传的环保指标的影响合格率，车间的方针目标为环保指标 100%合格，对运行中工艺指标的控制，尤为重要，既要保证出口氮氧化物的浓度，又要保证保证氨逃逸指标，这两个指标为反向关系，同时大量加氨，虽然可以保证环保指标，但是较高的氨气浓度，在催化剂表面会形成黏状物，堵塞催化剂的间隙，缩短催化剂的使用寿命，同时又提高氨逃逸率，反而加大了后续工段的工艺处理难度。6.7 机油的防范更换的机油采用统一收集，统一管理。6.8 其他防范1）电气设备：生产装置中的厂房及室外设备根据不同情况设置防雷击的避雷针、避雷带，所有电气设备要有防止雷击设施并有接地设施。固定
