化学药品贮罐防止有害气体影响环境和溶液品质的对策

【摘  要】氨、联氨、浓硫酸、浓烧碱液、浓盐酸、次氯酸钠、亚硫酸氢钠溶液等是水处理常用的化学药品。其中某些化学药品具有挥发性有毒害气体，可随贮罐排气管排出污染环境;某些化学药品可吸收空气中气体成分而影响溶液品质，本文通过对目前电厂中一些贮罐（溶液箱）设计、运行中存在的问题进行研究分析，阐述了相关的防止对策。

【关键词】有毒害挥发气体;化学药品;吸收器;隔离装置

Countermeasures for chemical storage tanks to prevent harmful gases from affecting the environment and solution quality

WANG HUA

East China Electric Power Design Institute Co.，Ltd.，Shanghai，200063

Abstract：Ammonia，hydrazine，concentrated sulfuric acid，concentrated caustic soda，concentrated hydrochloric acid，sodium hypochlorite，sodium hydrogen sulfite solution，etc.are commonly used chemicals for water treatment.Some of these chemicals have volatile and toxic gases，which can be polluted with the exhaust pipe of the storage tank;some chemicals can absorb the gas components in the air and affect the quality of the solution.This paper adopts the research and analysis of the problems existing in the design and operation of some storage tanks（solution tanks）in the current power plant.，and the related prevention measures are expounded.

Key words：volatile and toxic gases;chemicals;absorber;isolation device

1  前言

對于盛放某些液体化学药品的贮罐、溶液箱（溶解箱、计量箱），其顶部均有与大气相通的通气管，有些溶液箱还有与大气相通的溢流管。其功能是，当向容器内注入化学药品时，就有气体从通气管排出，以使化学药品得以连续进入容器;当从容器中卸出化学药品时，又必须从通气管进入空气，以使化学药品得以连续从容器中卸出。其中有些化学药品本身具有挥发性，即使容器内液位处于静止状态，也会有些毒害气体从通气管逸出;而空气中的某些气体成分进入容器后又会影响溶液品质。因此，必须同时采取有针对性的措施，防止从贮罐或溶液箱逸出有毒害气体污染环境或进入某些气体成分影响溶液品质。

然而，尽管有关的设计规程提出了明确的防止要求，但实际的使用情况还是差强人意。

2  在采取的措施中需要解决的一些共性问题。

对于发电厂而言，常用的化学药品有：浓硫酸、浓烧碱液、浓盐酸、氨液、联氨液、次氯酸钠溶液、亚硫酸氢钠溶液等多种。归纳起来，需要解决的问题有三个。

（1）防止有毒害气体从通气管逸出污染环境。其中浓盐酸、氨液、联氨液均具有挥发性，会不断有HCl、NH、NH从通气管逸出;亚硫酸氢钠在中性溶液中发生自身反应放出有害气体SO↑：2NaHSO=NaSO+HO+SO↑;当有氧存在时2NaSO +O=NaSO即当空气进入容器时，能加速上述反应，从而降低了亚硫酸氢钠溶液的品质和有效浓度。

（2）防止大气中的湿气、二氧化碳从通气管进入容器影响溶液品质，例如：浓硫酸具有很强的吸湿性。一般98%浓度的浓硫酸对于碳钢制容器无腐蚀性，但当吸入空气中的湿气以后，将会使浓度降低，对碳钢制容器的腐蚀性增加;浓烧碱液具有强碱性，它很容易吸收空气中的CO：NaOH+ CO= NaHCO，从而降低了烧碱的有效浓度，并使碳酸盐杂质增加;次氯酸钠溶液则与空气中的CO作用，易分解失效：NaClO+CO+HO = NaCO +HClO，HClO不稳定、易分解，并放出有害气体HCl：2HClO=2HCl↑+O。

（3）在采取上述措施时，宜尽量做到少产生废水甚至不产生废水。例如目前常用淋水型酸雾吸收器吸收HCl气体，用淋水型吸收器吸收NH，既消耗了大量水，又产生了一定量的废水。

3   防止气体逸出污染环境和气体进入影响溶液品质的对策

3.1  目前防止氨、联氨溶液箱排出有毒害气体存在的问题

通过收集国内多个公司设计制造的氨、联氨溶液箱采取的防止氨、联氨气体污染环境的措施，经分析发现，制造设计的溶液箱均不同程度存在一些问题。

有的溶液箱本体顶部设有可开启的盖板，但无可靠的密封措施;特别是全部设置了无任何隔离措施的直通大气的溢流管。由于溢流管直通大气（也可同时起到溶液箱通气作用），有毒害气体将直接从溢流管逸出。由此，再在溶液箱顶部通气管上设置其它任何措施（因有一定阻力），将起不到作用，形同虚设。

（1）在溶液箱顶部通气管上装设了呼吸器（参见图1），由于呼吸器一般只起呼吸作用，溶液箱液位下降时吸入气体，液位上升时排出气体，不能吸收有毒害气体。

（2）在溶液箱顶部通气管上装设了一个小型吸收器（参见图2）。内装活性炭作吸收剂。由于活性炭为非极性物质，主要靠其分子间的范德华力进行物理吸附，氨气为极性物质，活性炭对其吸附能力较为有限。即使对经过柠檬酸或磷酸改性处理后的改性活性炭（增加了一定量的化学吸附作用）而言，其对氨气的饱和吸附量也只约为34.3mg NH/g活性炭。而如图的吸收器下部直接与氨液箱相通，上部直接与大气相通，连续与氨气直接接触，将使活性炭吸附能力很快耗尽。

（3）在溶液箱顶部通气管上设置了一个内装活性炭和维持一定水位的吸收器（参见图3）。对活性炭而言，一般只吸附空气中一定量的氨，较难吸收溶液中的NH;不仅如此，还增加了废水排放量和吸收器中水倒吸入溶液箱的危险（当溢流管增加阻力时）。

（4）将溶液箱顶部的排气管接在有连续淋水的吸收装置中（参见图4），这样的系统将消耗大量的好水，产生大量的废水，估计一昼夜约有8～12吨废水，这是难以接受的。

（5）将溶液箱顶部的排气管接入连续淋水的吸收装置中，也许其出发点是为了减少废水的排放，改用除盐水来吸收，然后将排出水回收至溶液箱的出液管中（见图5），殊不知，溶液箱既接纳不了这么多淋水，又要引起溶液稀释而无法精确计量，故这是行不通的。

3.2  防止氨、联氨溶液箱排出有毒害气体污染环境的措施。

针对目前设计的氨、联氨加药装置存在的问题，需要考虑采取的有效途径解决有关问题。

3.2.1  首先必须采取有效措施，阻断有毒害气体从溢流管中逸出。溢流管的功能只能是当溶液箱操作不当液位过高时，能从溢流管溢出;并要求做到在溶液箱在运行中液位变化的任何工况下，不能有气体从溢流管逸出。

3.2.2  要求溶液箱顶部的通气管，在溶液箱液位稳定即溶液箱配制好溶液处于备用状态时，能自动与大气隔离。

3.2.3  当溶液箱处于运行，液位下降时，通气管能自动进气

3.2.4  当溶液箱需要进水配药，即液位上升时，箱内气体能自动从通气管排出。但此时须同时考虑排出气体中的有毒害气体成分的去除问题。

（1）当采取吸收剂时，应考虑选择吸收剂的有效性和频繁更换吸收剂问题。

（2）当采用固定吸收器水位，以水作为吸收剂时，须定期更换吸收器内存水（此时有部分废水排出），并应有防止吸收器内水倒吸至溶液箱内措施（特别当采用工业水作为吸收剂时）。

（3）当采用淋水型吸收器吸收时，必须正视存在耗水和处理产生的大量工业废水问题。

3.2.5  防止氨、联氨溶液箱排出有毒害气体污染环境的具体措施。其具体实施方案是，在溶液箱上安装一个带有自保持水封溢流管隔离装置和一个带进水自洗气的通气管隔离装置（参见图6）。

（1）自保持溢流管水封隔离装置系通过设计合理的水封高度以及設置的虹吸破坏设施，使之具有水封自保持的功能。只须在溶液箱初次调试时使之溢流片刻，即可自动形成水封。此后，无论溶液箱液位如何变动，以及发生溢流情况，水封自动保持，从而有效阻断了有毒害气体从溢流管逸出的通道。

（2）进水自洗气通气管隔离装置，系采用溶液箱正常进水管与通气管合用一个接口，并在其上设置一组立式气体隔离装置来达到。该气体隔离装置由两个圆柱形阀体和球形阀芯组成。当溶液箱处于稳定液位（配制好溶液备用阶段）时，两个阀体内阀芯均处于关闭状态，即溶液箱通气管处于与大气隔离状态。当溶液箱液位变动时，两个阀体内阀芯借助溶液箱通气管进气或排气过程，可协调启闭自如。其中当由于液位逐渐升高需要排气时，正是溶液箱需要进水的时刻。此时，溶液箱排出的气体流，正好与套装在通气管内的进水管端部侧壁上的缝隙或小孔中呈辐射状喷出的水流相遇而自动得到清洗，使其中的有毒害气体成分返回到溶液箱内，从而达到自洗气和隔离的目的。

（3）本装置的优点是可以较好地解决氨、联氨从溶液箱中逸出问题，结构紧凑，基本无维修工作量，不耗水，不排出废水，也无须更换吸收剂是目前较为实用的防止溶液箱逸出有毒害启的隔离装置。

3.3   次氯酸钠、盐酸贮罐排出酸雾的问题及防止措施

此类药品的有害气体是连续不断排出的，但由于此类容器无溢流管，故只需解决通气管排出的酸雾问题。

目前通常的做法是在容器内液面覆盖两层塑料小球，但其密封性相对较低。（容器还需考虑防小球逃逸措施），再将其通气管接至酸雾吸收器中。

3.3.1  淋水型酸雾吸收器（参见图7），其缺点是需要连续消耗较多工业水，并产生较多的废水，不符合节水减排要求。

3.3.2  碱中和型酸雾吸收器（参见图8），只定期排放失效的废水，因而可节省较多工业水，但由于其设计结构不太合理，止回阀不够严密，特别是在向贮罐卸药有大量气体排出时，吸收器吸收不够充分，且振动较厉害。

3.3.3  针对以上情况，可在贮罐、计量箱上增加一个新型的通气管隔离装置（参见图9），当容器内液位稳定（贮存备用期间）时，通气管与外界隔离;容器内液位下降时，从隔离装置底部进入空气;容器内液位上升时，从隔离装置顶部排出气体。其优点是：a.可取消贮罐、计量箱内覆盖的两层塑料小球;b.可取消酸雾吸收器进排气管上的止回阀;c.可减少进入酸雾器的酸雾（容器内液位稳定时几乎无酸雾排出），延长吸收器更换吸收液的周期。d.可减少不同贮罐容器之间相互干扰。例如：次氯酸钠贮罐与盐酸贮罐可合用一台酸雾吸收器。

3.4  浓硫酸、浓烧碱液吸收空气中的湿分或气体影响溶液品质的问题及防止措施。

目前一般在贮罐、溶液箱上装有一个小型吸收器，但由于吸收器进气口未与大气隔离，因此会很快失效。加之电厂运行人员一般又不经常更换吸收剂，效果就难以保证。当出现后者情况时，从某种意义上说，加装吸收器还不如加装一个隔离装置。比较好的做法是设置一个带有吸收功能的通气管隔离装置解决。即在贮罐、计量箱顶部增加一个新型的带吸收功能的通气管隔离装置（参见图10）。结构原理同图9，根据不同药品选择不同的吸收剂。对浓硫酸可选用硅胶吸湿;对浓碱液可选用颗粒状碱石灰吸收CO。其优点是，由于容器大部分时间处于与大气隔离状态。因此可大大延长吸收剂的有效使用时间。

3.5  亚硫酸氢钠溶液箱影响溶液品质和排出有害气体的问题及防止措施。

众所周知，亚硫酸氢钠溶液配制贮存时间过长容易变质。这是由于进入的空气中的氧气，氧化了自身反应中生成的NaSO，使之成为NaSO所致。其中释放出的SO将污染环境，但这一问题至今尚未引起注意和采取有效措施。

为解决这个问题，首先要在溢流管上加装隔离装置。然后可以在溶液箱通气管上加装带吸收功能的通气管隔离装置（参见图11）。吸收剂可选用颗粒状碱石灰吸收SO。其优点是，由于溶液箱在液位稳定时处于与大气隔离状态，进入的氧气就较少，从而延缓了亚硫酸氢钠变质时间，当排气中有SO时，即可被碱石灰吸收除去。

4   结束语

对于带有溢流管的溶液箱，首先要解决溢流管与大气的隔离措施;对于容器通气管上安装的小型吸湿、吸二氧化碳装置，必须考虑其暴露在大气中，直接与大气连续接触而使吸收剂很快失效问题;活性炭吸收氨气的有效容量较为有限，一般用作去除空气中微量氨;作为氨液箱排气的吸氨剂，须频繁更换才有效。

去除容器中排出的有害气体，宜采用不耗或少耗水和少量产生废水的措施，以达到节水减排目的;对尚未引起足够重视的防止次氯酸钠、亚硫酸氢钠溶液变质和放出有害气体問题宜采取相应措施。

通过综合运用设置带进水自洗气通气管隔离装置和带自保持水封溢流管隔离装置防止氨、联氨溶液箱逸出有害气体;以及设置带有吸收功能的通气管隔离装置，可以较好地防止和减少空气中的某些成分对浓硫酸、浓烧碱、次氯酸钠、亚硫酸氢钠溶液品质的影响，以及后两者可能释放出HCl、SO对环境的影响。

参考文献：

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作者简介：

王华（1971-），男，高级工程师，研究方向为化学水处理。

（作者单位：华东电力设计院有限公司）