某鋅冶煉廠煙氣制酸尾氣突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急處置的研究

陳佳利，劉 碩，向求來

（湖南有色金屬研究院有限責(zé)任公司，湖南長沙 410100）

湖南省某大型鋅冶煉廠采用濕法煉鋅工藝，電鋅生產(chǎn)能力30萬t/a，焙燒煙氣采用絕熱蒸發(fā)、稀酸洗滌流程，3＋1兩次轉(zhuǎn)化，Ⅲ、Ⅰ-Ⅳ、Ⅱ換熱，一級干燥、二級吸收、泵后冷卻、泵后串酸工藝，設(shè)2套制酸系統(tǒng)，硫酸生產(chǎn)能力57萬t/a，正常情況下，單套制酸系統(tǒng)尾氣約為90 000 m3/h，SO2濃度約600～800 mg/m3，NOx濃度約 200～300 mg/m3，經(jīng)雙氧水脫硫工藝后，經(jīng)70 m煙囪排空，執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)SO2≤100 mg/m3、NOx≤100 mg/m3。作為企業(yè)主要廢氣排口，一旦制酸系統(tǒng)運行操作失誤、轉(zhuǎn)化及吸收工序設(shè)備設(shè)施故障，均可能造成尾氣污染物濃度不同程度超標(biāo)排放，從而對周邊大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染，必須加強環(huán)境風(fēng)險應(yīng)急處置能力，提升企業(yè)環(huán)境應(yīng)急管理水平。本文結(jié)合冶煉廠實際情況，從事故源強及預(yù)測結(jié)果、事件情景、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急處置、疏散撤離、應(yīng)急監(jiān)測展開研究［1，2］，以期為類似企業(yè)應(yīng)急處置提供參考。

1 事故源強及情景模式

1.1 事故源強

考慮單套制酸系統(tǒng)出現(xiàn)故障，按 SO2轉(zhuǎn)化率80%計，排放尾氣SO2濃度21 961 mg/m3。源強參數(shù)見表1。

表1 污染源強參數(shù)表

1.2 預(yù)測結(jié)果

采用《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則·大氣環(huán)境》（HJ 2.2-2018）附錄A推薦SLAB模式，在最不利氣象條件下進(jìn)行預(yù)測。預(yù)測結(jié)果見表2。

表2 制酸尾氣事故影響結(jié)果

1.3 情景模式

按特征污染物超標(biāo)程度高低，假定三類事故情景模式［3］，詳見表 3。

表3 制酸尾氣事故排放情景

2 應(yīng)急處置

應(yīng)急處置包含信息報告、應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急處置、疏散撤離、應(yīng)急監(jiān)測五個部分。

2.1 信息報告

事件發(fā)生后生產(chǎn)廠向公司應(yīng)急辦的報告程序及內(nèi)容：

1.報告程序：事件第一發(fā)現(xiàn)者（崗位操作人員）立即報告運營長，運營長了解核實現(xiàn)場情況后立即報告主管副廠長（廠長）、工序長、安全環(huán)保員、生產(chǎn)技術(shù)部總調(diào)度室調(diào)度員，必要時報告生產(chǎn)技術(shù)管理員、設(shè)備管理員。安全環(huán)保員獲知事件信息后須及時報告安全環(huán)保部環(huán)保管理員。從發(fā)現(xiàn)或獲知事件信息后各級上報時限原則上不得超過15 min。

報告后出現(xiàn)新情況的，應(yīng)按規(guī)定及時續(xù)報，一般、較大事故每日至少續(xù)報1次；重大事故每日早晚至少各續(xù)報1次。

2.報告內(nèi)容：事件類型、發(fā)生時間、地點、事件情景等基本情況。

3.聯(lián)系方式：電話或其它通訊方式。

公司應(yīng)急辦接報后的處置程序：（1）事件發(fā)生造成的環(huán)境影響在可控范圍內(nèi)，屬于企業(yè)Ⅲ級突發(fā)環(huán)境事件，公司應(yīng)急辦接報后可先行向事件發(fā)生單位及各應(yīng)急小組下達(dá)啟動Ⅲ級預(yù)警和Ⅲ級應(yīng)急響應(yīng)指令，然后再向應(yīng)急指揮部副指揮長和指揮長匯報；（2）事件發(fā)生造成的環(huán)境影響屬于企業(yè)Ⅱ級或Ⅰ突發(fā)環(huán)境事件，公司應(yīng)急辦（總調(diào)度室）接報后應(yīng)第一時間向公司應(yīng)急指揮部副指揮長及指揮長報告匯報。

2.2 應(yīng)急響應(yīng)

發(fā)生情景模式Ⅰ，即尾氣排放煙囪污染物排放濃度超標(biāo)事件，應(yīng)急管理辦公室（總調(diào)度室）在接到報告后應(yīng)立即指令生產(chǎn)廠啟動Ⅲ級應(yīng)急響應(yīng)，并根據(jù)事態(tài)發(fā)展調(diào)整響應(yīng)級別。Ⅲ級應(yīng)急響應(yīng)以生產(chǎn)廠為主組成現(xiàn)場應(yīng)急處置隊伍，各應(yīng)急小組配合，應(yīng)急管理辦公室根據(jù)指揮長的指令組織現(xiàn)場應(yīng)急處置。

發(fā)生情景模式Ⅱ，即尾氣排放煙囪污染物排放濃度超標(biāo)（超標(biāo)3～10倍）事件，應(yīng)急管理辦公室（總調(diào)度室）在接到報告后應(yīng)立即啟動Ⅱ級應(yīng)急響應(yīng)，并根據(jù)事態(tài)發(fā)展調(diào)整響應(yīng)級別。

發(fā)生情景模式Ⅲ，即尾氣排放煙囪污染物排放濃度超標(biāo)（超標(biāo)10倍以上）事件，SO2煙氣排放可能對廠區(qū)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重影響，為流域級環(huán)境風(fēng)險事件，應(yīng)急管理辦公室（總調(diào)度室）在接到報告后應(yīng)立即啟動Ⅰ級應(yīng)急響應(yīng)。

當(dāng)啟動Ⅱ級和Ⅰ級應(yīng)急響應(yīng)時，應(yīng)急管理辦公室按指揮長的指令應(yīng)立即召集應(yīng)急指揮部成員組成現(xiàn)場應(yīng)急指揮部，通知各應(yīng)急小組集中待命，在現(xiàn)場應(yīng)急總指揮統(tǒng)一指揮下，第一時間投入應(yīng)急搶險和現(xiàn)場處置工作。

應(yīng)急響應(yīng)工作流程如圖1所示。

圖1 應(yīng)急響應(yīng)工作流程

2.3 應(yīng)急處置

2.3.1 情景模式Ⅰ處置方案

1.生產(chǎn)技術(shù)管理員、崗位操作人員立即檢查1＃焙燒爐制酸尾氣脫硫出口和2＃焙燒爐制酸尾氣脫硫出口污染物排放濃度，確定是1＃或2＃焙燒爐制酸尾氣脫硫出口SO2、NOx等污染物排放濃度超標(biāo)。檢查脫硫設(shè)施工藝運行控制參數(shù)如吸收液噴淋流量、吸收液中雙氧水濃度和硫酸濃度、吸收液液位等是否符合工藝操作規(guī)程要求，如果不符合工藝操作規(guī)程規(guī)定要求，應(yīng)立即調(diào)整相關(guān)控制參數(shù)使其恢復(fù)正常范圍。

2.設(shè)備管理員、設(shè)備點檢員立即檢查吸收液噴淋循環(huán)泵、雙氧水投加計量泵、吸收塔捕沫器等設(shè)備運行是否完好，脫硫設(shè)施測控儀表是否失靈，如果發(fā)現(xiàn)測控儀表失靈或設(shè)備故障現(xiàn)象，立即通知氧化鋅廠電儀事業(yè)部、維保事業(yè)部維保人員到現(xiàn)場進(jìn)行搶修。脫硫外排煙囪在線監(jiān)測系統(tǒng)儀表失靈時立即報告安全環(huán)保部環(huán)保管理員，由安全環(huán)保部環(huán)保管理員通知在線檢測運維單位立即派人到現(xiàn)場進(jìn)行維修。

3.崗位操作人員報告運營長制酸尾氣脫硫排放煙囪污染物排放濃度超標(biāo)，運營長報告總調(diào)度室調(diào)度員后，總調(diào)度室調(diào)度員應(yīng)及時下達(dá)調(diào)度令降低相應(yīng)焙燒爐制酸系統(tǒng)的生產(chǎn)負(fù)荷，減少環(huán)保風(fēng)險。

4.脫硫設(shè)施設(shè)備搶修如果在短時間內(nèi)（1 h內(nèi)）無法完成，可能導(dǎo)致發(fā)生污染物排放事件，總調(diào)度室調(diào)度員應(yīng)及時下達(dá)調(diào)度令對相應(yīng)焙燒爐制酸系統(tǒng)采取停風(fēng)保爐或直接停爐措施。

2.3.2 情景模式Ⅱ處置方案

1.生產(chǎn)技術(shù)管理員、崗位操作人員立即檢查1＃焙燒爐制酸尾氣和2＃焙燒爐制酸尾氣SO2、SO3濃度，判斷是1＃焙燒爐還是2＃焙燒爐制酸尾氣SO2、SO3排放濃度超過正常運行設(shè)計值，或者1＃焙燒爐和2＃焙燒爐制酸尾氣SO2、SO3排放濃度均超過正常運行設(shè)計值，檢查制酸尾氣SO2、SO3排放濃度均超過正常運行設(shè)計值的制酸系統(tǒng)工藝運行控制參數(shù)（如干燥、吸收、轉(zhuǎn)化溫度等）是否符合工藝操作規(guī)程要求。

2.如果工藝運行控制參數(shù)不符合工藝操作規(guī)程規(guī)定要求，應(yīng)立即分析相關(guān)控制參數(shù)不正常的原因，及時調(diào)整控制參數(shù)達(dá)到正常范圍［4，5］。具體調(diào)整方案如下：（1）干吸酸噴淋量減少導(dǎo)致SO3吸收效率降低：分析上酸量減少的原因找出解決方案，必要時要更換循環(huán)泵；（2）酸濃度不符合工藝要求導(dǎo)致SO2吸收效率降低：在保證吸收酸濃度的情況下，增大或減少串酸量，必要時從酸庫調(diào)酸補濃度。同時應(yīng)檢查各閥門及控制點，看是否加水過多，凈化煙氣溫度是否過高或過低，并及時進(jìn)行調(diào)節(jié)；（3）焙燒爐SO2煙氣濃度長時間過低或?qū)е罗D(zhuǎn)化率低于指標(biāo)：及時與焙燒工序聯(lián)系調(diào)整煙氣濃度；若短時間不能恢復(fù)時，應(yīng)要求其縮減風(fēng)量，直至停爐處理；（4）轉(zhuǎn)化器溫度控制不佳導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降：及時將進(jìn)出口溫度調(diào)整到控制范圍內(nèi)，尤其是四層進(jìn)口溫度，溫度過高時可開啟SO3冷卻器（通過熱管鍋爐）調(diào)節(jié)煙氣溫度。

3.如果經(jīng)檢查屬于設(shè)備故障導(dǎo)致焙燒爐制酸尾氣SO2、SO3濃度嚴(yán)重超過正常運行設(shè)計值，可能導(dǎo)致發(fā)生較為嚴(yán)重的污染物排放事件（制酸尾氣超標(biāo)排放），總調(diào)度室調(diào)度員應(yīng)及時下達(dá)調(diào)度令對相應(yīng)焙燒爐制酸系統(tǒng)采取停風(fēng)保爐或直接停爐措施。

2.3.3 情景模式Ⅲ處置方案

制酸系統(tǒng)轉(zhuǎn)化、吸收工序設(shè)備設(shè)施故障導(dǎo)致制酸尾氣SO2濃度達(dá)到10 000 mg/m3以上，嚴(yán)重超過脫硫設(shè)施設(shè)計處理能力，可能導(dǎo)致發(fā)生較為嚴(yán)重的污染物排放事件，總調(diào)度室調(diào)度員應(yīng)及時下達(dá)調(diào)度令對相應(yīng)焙燒爐制酸系統(tǒng)采取停風(fēng)保爐或直接停爐措施。

2.4 疏散撤離

制酸尾氣脫硫煙囪污染物排放超標(biāo)，為高空排放方式，根據(jù)風(fēng)向和煙氣擴散范圍，應(yīng)迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，并設(shè)置警戒線進(jìn)行隔離，嚴(yán)格限制出入，必要時可組織廠內(nèi)人員和廠界外受污染物影響的居民疏散撤離。

2.5 應(yīng)急監(jiān)測

根據(jù)事件原因分析及應(yīng)急處置工作需要，制酸尾氣污染物（SO2、NOx）排放濃度盡量采用在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)，必要時由指揮部應(yīng)急辦（總調(diào)度室）安排應(yīng)急監(jiān)測組對制酸尾氣及脫硫煙囪污染物排放濃度、廠界外受污染物影響的環(huán)境保護目標(biāo)大氣污染物（SO2、硫酸霧等）進(jìn)行監(jiān)測。

3 結(jié) 論

1.鋅冶煉廠制酸系統(tǒng)運行操作失誤、轉(zhuǎn)化及吸收工序設(shè)備設(shè)施故障，會造成尾氣污染物濃度不同程度超標(biāo)排放。以單套制酸系統(tǒng)故障，SO2轉(zhuǎn)化率80%計，排口SO2超毒性終點2濃度（2 mg/m3）最遠(yuǎn)距離為2 100 m。

2.一旦發(fā)生制酸尾氣突發(fā)環(huán)境事件，應(yīng)根據(jù)事故嚴(yán)重程度啟動相應(yīng)級別預(yù)案，在現(xiàn)場應(yīng)急總指揮統(tǒng)一指揮下，第一時間投入應(yīng)急處置工作。

3.制酸尾氣SO2濃度超標(biāo)10倍以內(nèi)，應(yīng)及時檢查脫硫設(shè)施工藝運行參數(shù)，若其不符合工藝操作規(guī)程要求，立即分析不正常原因并及時調(diào)整至正常范圍。

4.制酸尾氣SO2濃度達(dá)10 000 mg/m3以上，嚴(yán)重超過脫硫設(shè)施設(shè)計處理能力，總調(diào)度室應(yīng)及時下達(dá)調(diào)度令，采取停風(fēng)保爐或直接停爐措施。