纯碱企业滤碱机及重碱皮带厂房氨含量超标的原因及对策措施
发表日期：2011-05-04 09:09:49 来源：互联网; 点击次数：
一、概述
氨作为一种有强烈刺激性气味的有毒有害物质，其在空气中含量超标（国家标准：空气中NH3含量应小于或等于30mg/m3）时，就会对人造成伤害。浓度较高时，对人的眼、鼻、口腔、气管、肺产生强烈刺激，引起呼吸困难，严重时致人死亡。因此，一般来说，企业生产厂房氨含量超标时，会恶化生产操作环境，影响正常生产操作和检修维护工作，长期在此环境下进行生产，操作人员也会因此产生职业伤害。对以氨碱法生产工艺制造纯碱的企业（如我国三大碱厂）来说，氨又是作为中间介质投入生产进行循环使用的一种生产原料，环境中氨含量高，说明再制品中的游离氨挥发到空气中去了，同时导致了氨耗上升，增加了生产成本。
综上分析，对纯碱企业来说，生产厂房内空气中NH3含量超标，会带来3个方面不利后果：
（1）恶化生产操作环境，影响正常的生产；
（2）引起操作人员职业伤害；
（3）氨耗上升，增加了企业生产成本。
因此，对一般纯碱厂来说，降低氨耗是生产技术和管理人员的一项重要工作，虽然主观上对改善生产环境及减少职业危害考虑得较少，但因氨耗得以降低，客观上也为改善生产操作环境和减少职业危害做出了一定的贡献。
但是，由于着眼点不是主要放在改善生产操作环境和减少职业危害上，因此，有些厂房内氨含量超标就被忽略了。而实际上，纯碱企业由于管道、阀门泄漏或工艺设备原始设计上存在缺陷等原因，许多地方还存在氨含量超标的问题，最为严重的是滤碱机厂房的皮带厂房，其空气中氨含量在每年的一定时期内严重偏高，一般情况下是每年的5～9月氨含量出现异常，随着气温的上升，氨含量越来越高。尤以7、8两月为重。
以下一组数据是2004年7月19日在某纯碱厂滤碱机厂房内测出的空气中NH3的含量，共取4个点分析，结果分别是：565.5mg/m3；306.0 mg/m3；353.9 mg/m3；397.7 mg/m3。
皮带厂房NH3含量也差不了多少。
这些结果远远高于空气中允许氨含量小于等于30 mg/m3的国家标准。这样的空气环境，操作工根本无法进行正常的短时间的生产操作调节，更不用说让检修工在此环境下停留较长时间进行设备检修和维护工作了。
二、原因分析
那么，是什么原因造成纯碱企业滤碱机厂房和重碱大皮带厂房氨含量超标如此严重呢？前文说是由于管道、阀门泄漏或工艺设备原始设计上存在缺陷等原因造成的。但笔者认为，主要是原始工艺设计上存在缺陷，导致现在的后果。具体缺陷表现在以下几个方面。
1.设备方面
（1）滤碱机上无排风扇罩，致碱液、滤饼、洗水等均曝空，遇气温高的夏季，其中的游离氨必须直接挥发至滤碱机厂房而无法排出；同时排风扇出口离厂房窗口太近，效果不明显。
（2）重碱大皮带未密封，使得皮带上重碱完全曝空，因重碱中含18％左右的水分，水分中含8tt左右（到夏季高达25tt左右）的游离氨。导致重碱水分中的游离氨随气温上升，挥发到厂房中。
2.工艺方面
工艺方面较为复杂一些。但要想弄清原始工艺设计到底存在什么缺陷，就必须把重碱滤过岗位的工艺流程和煅烧回收岗位的工艺流程先弄清楚，然后才能指明其设计缺陷在哪里。
重碱滤过岗位工艺流程简图见图1。
图1 重碱滤过岗位工艺流程简图
滤过岗位工艺流程：碳化取出液由碱槽经碱液流槽，分别进入各滤过机槽内，借真空的抽吸作用，将气体和滤液吸入转鼓内，经分离罐分离后，冷母液经“U”型管入冷母液桶，气体经真空管进入净氨塔，在塔内经废淡液（或脱盐水）洗涤回收NH3后，从真空机排空。净氨洗水送煅烧，洗涤炉气后，用泵送回洗水桶，用以洗涤滤饼，洗水桶设有蒸汽管和脱盐水管用以调节洗水温度和补充用水量。
吸附在滤布表面上的重碱经洗涤、吸干后，由刮刀刮下，经重碱皮带输送到煅烧车间，残留在转鼓滤布上厚度约3～4mm的重碱，借吹风吹净，回机槽。
回收岗位工艺流程简图见图2。
图2 回收岗位工艺流程简图
回收岗位工艺流程：来自司炉岗位的炉气，进入热碱液塔，被热碱液洗涤碱尘后进入母液洗涤塔，与冷母液逆流直接接触进一步洗涤，同时，冷母液被预热为热母液，并蒸出部分氨和二氧化碳，然后，炉气进入螺旋板换热器，被循环水间接冷却，产生的冷凝液流入冷凝液贮槽，用冷凝液泵送往蒸馏岗位。
从螺旋板换热器出来的炉气进入炉气洗涤塔，炉气在塔内经净氨洗水直接逆流洗涤后由压缩岗送往碳化制碱岗；净氨洗水来自滤过岗位，洗涤炉气后，洗涤液由洗涤液泵送往滤过岗，滤过用不了的洗涤液串入冷母液桶，热碱液槽内的碱液用热碱液泵打到热碱塔内，在塔内热碱液直接逆流洗涤炉气后，一部分回流到热碱液槽继续循环（热碱液不够时，补充脱盐水或重灰洗水），另一部分回流到配碱槽，在配碱槽内加入从轻灰分刮板机来的纯碱，配制合格的纯碱液用纯碱液泵卷入盐水车间精制岗位除钙，盐水车间配碱时直接将热碱液送往盐水车间化碱岗位。
来自滤过岗位的冷母液进入冷母液桶，由冷母液泵送到母液洗涤塔与炉气换热变成热母液，由热母液泵送到热母液桶。炉气管“U”形水封管内的冷凝液回收至地槽，由压缩空气送往冷母液桶。
由图1、图2可知，洗涤滤碱机上滤饼用的洗水就是煅烧回收岗位送来的最后洗涤过炉气所得的液体。其工艺流程如图3所示。
图3 洗涤液的工艺流程简图
由图3可知：蒸吸送到滤过岗位滤过净氨塔废淡液经洗涤滤过尾气后，再送煅烧回收岗位的炉气洗涤塔洗涤炉气，最终送回滤过岗位变成滤过洗水洗涤滤饼。
废淡液含氨一般小于0.2tt。经洗涤滤过尾气后含氨上升到2tt左右，再洗涤炉气后所得洗涤液（也即滤过洗水），其含游离氨已上升至15tt左右，有时甚至高达25tt！
另外，为了降低滤过损失率，提高滤过洗涤效果，也要求滤过洗水温度适当高些，为25～35℃。同时，随着夏季的到来，厂房内环境温度也随之升高，有时高达35℃以上。
游离NH3从溶液里向环境中挥发的速度和数量与其在溶液中的浓度和溶液及环境的温度都有关。溶液中游离NH3浓度越高，其向环境中挥发的速度越快，同时，其向环境中挥发的量也越大；溶液和环境温度越高，游离NH3从溶液里向环境中挥发的速度和量也越大。因夏季环境温度和洗水温度都高，且滤过洗水含游离氨达20tt左右，有时甚至高达25tt这就导致厂房内空气中NH3，这就导致厂房内空气中NH3含量的严重超标，这也进一步说明了为什么随着环境温度的上升，NH3含量超标越重的问题。
由上述分析可知，从工艺上讲，厂房内NH3含量超标的原因是由于洗水含NH3高，洗水温度高；环境温度高（这当然是客观原因，如果从工艺上解决前两个问题，那么，环境温度高对NH3含量超标并不能产生太大影响）。
三、对策
从原因分析可知，导致滤碱机及重碱大皮带厂房NH3含量超标的主要原因是：滤碱机上无排风罩；重碱大皮带未密封；洗涤滤饼用的滤过洗水NH3含量高及洗水和环境温度高。针对这些原因，笔者认为，具体技改方案可做如下考虑。
1.设备方面
（1）针对滤碱机无排风罩问题，可以在每台机上加1个严密的排风罩，通过排风机引出1根排风管向厂房外的高空排放。该排风管的高度应高于滤碱机厂房3m以上，以防含NH3气体回流至滤碱机厂房；而排风罩必须尽量密封，方可达到预期效果，否则，排风罩就成了摆设，这也是有例可证的。笔者在某大型纯碱厂了解到，该厂确实给每台机配备了排风罩、排风扇等，但由于该厂在每台机上又重新加了压辊（原设计有压辊，主要是为了降低重碱水分用的，但由于效果不明显，已经拆除过一段时间，后来不知何种原因，又重新给每台机加了压辊），这样，排风罩就不可能很密封，加上排风口离厂房窗口很近，使得含氨气体产生回流。这两个原因导致排风罩效果很不明显。这从装排风扇后厂房空气中含NH3的测定数据（88.7mg/m3；116.5 mg/m3；248 mg/m3；206.1 mg/m3）也可以知道。因此，建议拆除压辊（实践证明，压辊起不到明显的降重碱水分的作用，压得太紧，虽然可适当降一点水分，但却易挤坏滤布，导致滤布须经常停车更换，得不偿失），根据滤碱机尺寸开关尽可能做出较为密封的排风罩。同时，排风口必须引出高于厂房3m以上的室外空间。
2.工艺方面
对重碱大皮带曝空间题，待工艺改造完成后，由于重碱水分中NH3含量的降低，基本不是问题，不须另外改造。对洗水温度高，含NH3高（这“双高”也是导致厂房内NH3超标的最根本、最关键的原因）这一问题，最为有效的办法就是彻底改变图3的洗涤液工艺流程，从根本上解决洗水含氨高的问题。同时，通过一些其他措施，解决洗水温度过高问题。具体办法是：
（1）将滤过净氨洗水引入一贮槽，通过泵直接送进滤过洗水桶，而不是去煅烧回收岗位的炉气洗涤塔。这样滤过洗水就不是从煅烧炉气洗涤塔出来的炉气洗涤液，而是从滤过净氨塔出来的净氨洗水。从前述可知，净氨洗水含NH3才2tt左右，这样就大大降低了洗水含NH3浓度，配合设备改造，可以大大改善厂房环境。这样，即使洗水和环境温度都高，也因洗水含氨低，重碱中水分含氨低而不会太影响生产环境。
（2）由于滤过净氨洗水不送炉气洗涤塔了，就必须找一个合适的介质来回收炉气中的NH3。炉气洗涤塔洗涤炉气的目的有2个：一是回收其中的NH3；二是降低炉气中NH3的含量，可减少其在压缩工序产生碳氨结晶，堵塞压缩机系统的设备，影响生产。
解决这一问题办法是：用精盐水洗涤炉气。具体方案是：从盐水直接引一根精盐水管线至炉气洗涤塔，精盐水洗涤炉气后成淡氨盐水，送蒸吸工序进一步吸氨制成合格氨盐水送碳化塔制碱。
这样，不但确保炉气中的NH3得到充分回收，且不因曝空而损失，从而降低氨耗。同时，也确保炉气中NH3含量将比用净氨洗水洗涤后的氨含量还能有所降低，也改善了压缩机的运行环境。当然，从根本上来说，炉气中的NH3再也用不着随洗水返回滤过岗位的造成氨曝空损失，同时恶化生产操作和检修环境了，这实在是一举多得。
四、结果预测
通过上述分析，若以上措施得以全部实施，将可达到以下效果：
1.通过设备改造，增加滤碱机排风罩，可以避免因曝空造成环境氨含量超标，明显改善滤过厂房生产操作环境。虽然对降低氨耗没什么帮助，但却为职工身体健康及生产稳定运行创造了条件。
2.通过工艺改造，既可降低环境NH3含量，也可以通过对氨的更为有效的回收来降低氨耗，从而降低生产成本，为工厂增效益做出贡献。另外，由于洗水含氨明显降低，（由15tt左右降至2tt左右），重碱中含NH3也大为降低，也降低了重碱大皮带上氨曝空损失，从而降低了氨耗。
3.可以改善压缩机的运行环境，使其更为长期稳定地运行，为企业增加效益。
信息来源：化工安全与环境
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