民爆企业废气排放现状及治理措施研究

2013-10-15刘庆华刘建新

河北环境工程学院学报 2013年3期

刘庆华，刘建新

（新时代民爆（辽宁）股份有限公司，辽宁阜新 123003）

1 某民爆企业概况

某民爆企业位于我国北方，主要生产乳化炸药、水胶炸药、工业电雷管、导爆管雷管等民爆产品。民爆企业在国民生产中占有重要地位，但是民爆企业[1-3]在发展的同时，也带来了一系列的环境问题。生产过程中的废气排放问题日益严重，就该厂废气排放现状进行分析，进一步提出有效的治理措施。

2 民爆企业废气排放现状

该民爆企业产生的废气可分为有组织排放和无组织排放两种，有组织排放的废气为稀硝酸配制过程中产生的硝烟，无组织排放的废气主要是民爆产品制造过程中产生的少量粉尘无组织排放、DDNP（二硝基重氮酚）制造过程中产生的硫化氢无组织排放、炸药爆炸试验塔和销毁场工作时产生的爆炸烟气无组织排放、硝酸储存场地浓硝酸储罐产生的硝烟无组织排放和一甲胺储存场地一甲胺储罐产生的一甲胺无组织排放[4-6]。

2.1 稀硝酸配制产生的硝烟

该企业在制造水胶炸药生产所需硝酸甲胺过程中，需要将98%的浓硝酸配制成45%的稀硝酸，在配制过程会有硝烟产生。正常工况下每天进行一次配酸操作，操作时间持续1 h/次。所用浓硝酸量约为3 t/次，配成的稀硝酸量约为6～7 t/次。

设置硝烟吸收罐对配酸过程产生的硝烟进行吸收处理。由于硝烟的主要成分为NO2，NO2可与水反应生成硝酸，所以用水作为吸收液，用水量约为0.7 t/次。每次配酸结束后将使用过的吸收液通过加水管加入到稀硝酸罐内以备第二日配酸使用，不外排。

因为硝酸在日照或加热的情况下容易分解生成NO2，所以本项目在硝酸储存场地的储罐顶部设置遮挡棚，以防止储罐日晒升温，从而减少NO2的产生量，因此在配酸过程中NO2的产生量较少。同时，由于每次配酸过程中吸收液的使用量相对NO2的产生量大大过量，所以可以保证硝烟吸收罐的吸收效率在99%以上。硝烟吸收罐外部连有风机（风量为3000 m3/h），根据硝烟吸收罐的吸收效率和风机风量，可得硝烟吸收罐排气筒中氮氧化物的外排浓度为20 mg/m3，排放速率为0.06 kg/h。

2.2 粉尘无组织排放

该民爆企业使用的各种物料均为密闭储存及运输，生产过程中全部使用密闭性能好的容器及设备进行混合与搅拌，配方中加入改性剂等成分可抑制粉尘的飘散，乳化炸药和水胶炸药等产品在制作过程中物料基本为液态或半固态，粘性较大，因此物料散落量很少，同时由于所用的各种粉料颗粒及密度均较大，并且根据民爆产品的特殊性，各生产工房内部地面需要保持潮湿，因此各种粉料相对不易飘散，所以粉尘无组织排放量很小，只有在装药包装工房会有少量粉尘无组织排放。

根据物料平衡分析结果，同时类比同类厂家的数据，在炸药装药包装过程中粉尘无组织排放量约为0.01 kg/h；工业电雷管生产线的基础雷管装填及装配过程中粉尘无组织排放量约为0.005 kg/h；导爆管雷管生产线的基础雷管装填及装配过程中粉尘无组织排放量约为0.005 kg/h。

2.3 硫化氢无组织排放

在DDNP（二硝基重氮酚）制造的中和反应过程中会产生硫化氢气体。根据中和反应方程式，按照DDNP日产量90 kg、DDNP的实际得率为80%（以苦味酸计）可以计算：硫化氢的产生量约9.6 kg/d，产生量约2.4 t/a。

在中和罐上盖设有抽风管路，生产时离心机始终保持开启状态（风量为1800 m3/h），可随时将中和反应过程中产生的硫化氢废气抽至碱液吸收罐内，抽风管路直接插入碱液吸收罐内的8%的氢氧化钠碱液中（用量为147 kg），硫化氢废气在碱液吸收罐内直接与氢氧化钠碱液发生中和反应，生成14%的硫化钠水溶液157 kg。每日生产结束后将该硫化钠水溶液放入DDNP制造工序中的硫化钠沉淀槽内，与新配制的硫化钠溶液共同用于DDNP制造工序。

因此，按照中和反应过程中产生的硫化氢99.5%都可以被碱液吸收系统处理计算，则硫化氢的无组织排放量为0.012 t/a，即0.006 kg/h。

2.4 爆炸烟气无组织排放

在炸药产品检验和废品销毁过程中会产生烟气（由于雷管和导爆索中炸药量较少，因此在检验和销毁过程中产生的爆炸烟气量很少，基本可以忽略不计），根据以前的实测值，每千克炸药爆炸产生的爆炸烟气不大于30 L（标况下），其中烟气的成分以水蒸气为主，另外还有少量的碳氧化物和氮氧化物，三者所占比例分别为90%、5%和5%。

平均每天检验用炸药量为22 kg，销毁量为70 kg，炸药检验在炸药生产区的爆炸试验塔进行，炸药销毁在销毁及周转库区的销毁场进行，所有检验和销毁操作在8 h内完成，因此本项目炸药产品检验过程产生的爆炸烟气中碳氧化物的无组织排放量为0.008 kg/h，氮氧化物的无组织排放量为0.008 kg/h；废品销毁过程产生的爆炸烟气中碳氧化物的无组织排放量为0.03 kg/h，氮氧化物的无组织排放量为0.03 kg/h。

2.5 硝烟无组织排放

在炸药生产区设置硝酸储存场地，新建2台40 m3的常温常压浓硝酸储罐来储存98%浓硝酸。无组织排放主要是管线、阀门连接处的无组织泄漏和罐区进料过程中及呼吸作用的排气损失。类比同类储罐数据，硝烟无组织排放量约为0.002 kg/h。

2.6 一甲胺无组织排放

在炸药生产区设置一甲胺储存场地，新建2台60 m3的常温常压一甲胺储罐用来储存40%一甲胺溶液。由40%一甲胺溶液的理化特性可知，一甲胺溶液具有氨气味，无组织排放主要是管线、阀门连接处的无组织泄漏和罐区进料过程中及呼吸作用的排气损失。类比同类储罐数据，一甲胺无组织排放量约为0.005 kg/h。

该民爆企业废气污染物排放情况见表1。

表1 某民爆企业废气污染物排放情况一览

3 民爆企业废气防治措施及建议

该民爆企业产生的废气可分为有组织排放和无组织排放两种，针对废气排放的现状，进一步提出的废气防治措施主要包括以下几方面：

3.1 有组织排放废气的污染防治措施

新建硝烟吸收罐对稀硝酸配制过程中产生的硝烟进行吸收处理，处理工艺流程见图1：

图1 新建硝烟吸收罐工艺流程

新建硝烟吸收罐位于硝酸储存场地的硝烟吸收间内，吸收间占地面积12 m2，内部地面采用耐酸聚酯砂浆地面。正常工况下每天进行一次配酸操作，每次操作时间持续1 h。所用浓硝酸量约为3 t/次，配成的稀硝酸量约为6～7 t/次。每次配酸结束后将使用过的吸收液通过加水管加入到稀硝酸罐内以备第二日配酸使用，不外排。

由于硝烟中的主要成分为二氧化氮，而且二氧化氮可与水反应生成硝酸 (反应方程式：4NO2+2H2O+O2=4HNO3)，所以新建硝烟吸收罐采用水为吸收液，每天用水量为0.7 t。因为硝酸在日照或加热的情况下容易分解生成NO2，本项目在硝酸储存场地的储罐顶部设置遮挡棚，可防止储罐日晒升温，从而减少NO2的产生量；另外浓硝酸加入管伸入到稀硝酸罐底部，可以有效防止浓硝酸的飞溅而减少硝烟的产生，因此在配酸过程中NO2的产生量较少。同时，由于每次配酸过程中吸收液的使用量相对NO2的产生量大大过量，所以可以保证硝烟吸收罐的吸收效率在99%以上，可将绝大部分硝烟吸收。

新建硝烟吸收罐为圆柱状结构（尺寸为Φ1.7×2 m），底部为吸收液段，高度大约为0.3 m，同时设有硝烟进入口吸收液的排出口；中部为填料段，填料段的体积约为2.7 m3，本项目采用Φ50 mm的瓷环为填料，瓷环在填料段无规则堆放，可以大大增加二氧化氮与吸收液的接触面积和时间，使二氧化氮通过瓷环与吸收液充分接触，以保证吸收反应的充分进行；顶部设有吸收液的加入口和废气排出口。

具体操作过程为：将硝烟吸收罐外部的酸泵打开，将吸收液从吸收罐顶部的吸收液加入口加入，并在系统内部进行循环；打开吸收罐顶部的风机开始配酸。将一定量的水通过水加入管加入到稀酸罐内，然后将98%浓硝酸通过伸入到稀酸罐底部的浓硝酸加入管加入到稀酸罐内，浓硝酸加入管伸入到稀硝酸罐底部可以有效防止浓硝酸的飞溅而减少硝烟的产生，产生的少量硝烟将通过稀硝酸罐顶部的硝烟管路输送到硝烟吸收罐内，硝烟从吸收罐底部的硝烟进入口进入硝烟吸收罐，在填料段与顶部流下的吸收液逆流接触并发生反应，瓷环填料的设置使二氧化氮与吸收液的接触时间和接触面积都大大增加，反应也进行得十分充分，所以产生的少量硝烟得以净化。最终产生的废气通过吸收罐外部的5 m高排气筒达标排放。

3.2 无组织排放废气的污染防治措施

保持各生产线的装药包装工房卫生及加强设备的维护保养、严格的生产管理是减少无组织排放的有效手段。具体为：

（1）硫化氢废气的污染防治措施

在DDNP（二硝基重氮酚）制造的中和反应过程中会产生硫化氢气体，拟采用碱液吸收系统对产生的硫化氢气体进行处理，具体为：在中和罐上盖设有抽风管路，生产时离心机始终保持开启状态（风量保持1800 m3/h），即可随时将中和反应过程中产生的硫化氢废气抽至碱液吸收罐内（碱液吸收罐规格为φ800 mm×800 mm，采用8%浓度的氢氧化钠溶液为吸收液，根据反应方程式可以计算碱液量为147 kg），抽风管路直接插入碱液吸收罐内氢氧化钠碱液中，硫化氢废气即可与氢氧化钠碱液发生中和反应，生成14%的硫化钠水溶液157 kg。每日生产结束后将该硫化钠水溶液放入DDNP制造工序中的硫化钠沉淀槽内，与新配制的硫化钠溶液共同用于DDNP制造工序。

因此，按照本项目中和反应过程中产生的硫化氢99%都可以被碱液吸收系统处理计算，则硫化氢的无组织排放量很小，全部无组织排放量为0.02 t/a。

（2）生产中使用的各种物料均为密闭储存和运输，从而可将无组织排放量降到最低；生产过程中全部使用密闭性好的容器及设备进行混合与搅拌，因此物料散落量很少，从而可将无组织排放量降到最低。

（3）该企业所用的各种粉料颗粒及密度均较大，相对不易飘散，所以本项目的粉尘无组织排放量很小。保持工房卫生，对产生的落地药及时清扫，并对地面进行清洗，从而减少了粉尘的无组织排放量。产生的清洗废水排入工房外的隔油沉淀池。

（4）生产工房内各种生产原料及中间产品的取用量及周转量均须满足相应标准的要求，在保证安全操作要求的同时也可以将无组织排放量减小；加强对各生产工房的通风，加强空气流通。

（5）所有机泵、管道、阀门等连接部位、运转部分、密封点部位都应连接牢固，做到严密、不渗、不漏、不跑气；对于炸药爆炸试验塔和销毁场要严格按照操作规程执行，每次的试验和销毁品种及试验和销毁数量均要满足相应标准的要求，以减少爆炸烟气的无组织排放量。

（6）在硝酸储存场地和一甲胺储存场地的储罐顶部设置遮挡棚，可以防止日光照射引起的储罐内物料无组织排放量增加；浓硝酸和一甲胺均采用拱顶罐，在很大程度上减少了储罐的大小呼吸。同时各储罐顶部的呼吸阀只在装卸物料时打开，平时关闭，可以减少储罐内硝烟和一甲胺的无组织排放。

（7）加强厂区管线系统的保养，避免因硝酸和一甲胺泄漏事故而对大气环境造成事故性污染；加强厂区绿化，绿化带以围绕厂区及无组织排放源为宜，以尽可能减少项目污染源对外界的影响。