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VOCs冷凝回收探讨:安全问题,将对责任人终身追责

更新时间:2018-05-16 16:08 来源:腾博会诚信为本9887 作者: 阅读:701 网友评论0


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5月5日上午,在“第五届重点行业有机废气(VOCs)污染治理及监测技术交流会”的开放讨论日活动中,开场嘉宾原中国石化上海高桥石油化工有限公司系统工作过的VOCs治理行业工作者邹松林针对冷凝技术围绕工艺原理、主要配置、适用范围、工艺定位、存在的问题及完善目标等几个方面分享了自己的工作经验。

下面内容根据邹松林演讲整理:

认识冷凝法、了解冷凝法

冷凝法油气回收工艺是依据汽油油气组分的基本热力学性质参数,采用烃类物质在不同温度下的蒸汽压差异,通过降温将油气的热量置换出来,使油气中一些烃类蒸汽压达到过饱和状态,过饱和油气组分产生相变,从气态变为液态,得到液态汽油。冷凝法的特点主要是:工艺原理简单;一次性工艺就完成对油气的回收利用的唯一方法,而且能够见到可以计量的回收汽油。可直观的看到液态的回收油品;安全性高;自动化水平高。

三段冷凝系统中,设置分段冷凝的换热器,由前置级、第1级浅冷级、第2级中冷级和第3级深冷级组成。前置级将第3级深冷级冷凝后的余气冷量与进入油气回收处理装置的常温油气进行热量交换,使油气降低5~10℃左右。第1级浅冷级,将油气温度从环境温度降至3℃左右,使油气中C5以上烃类组分和绝大部分水蒸汽冷凝液化;第2级中冷级,从3℃左右降到-35℃,使油气中C5及以上烃类组分冷凝液化;第3级深冷级,从-35℃降温至-75℃左右,使油气中C3、C4及以上烃类组分冷凝液化,效率可达到95%。

根据介质理化参数考量,冷凝法油气回收通常采用三级或四级冷凝,目前采用冷凝法的油气回收厂家对三段工况温度点的设置也不尽相同。第一段有5℃、4℃、3℃;第二段有-20℃、-30℃、-35℃、-40℃;第三段有-70℃、-73℃、-75℃、-80℃。2015年以来,增加第四段的有-100℃、-110℃、-120℃等等。

国内油气回收采用冷凝工艺方法的,主要有机械制冷(压缩制冷)、膨胀制冷(透平机制冷),还有较新的液氮制冷技术。

随着环保排放指标要求越来越严厉,VOCs治理设备尾气排放限值提高到“mg/m³”级,国家标准还规定了64种有机特征污染物的排放限值,好几种有机特征污染物的排放限值低到0.05mg/m³,治理技术的难度越来越大,特别是对冷凝技术的挑战更大。单一的冷凝技术要想达到排放限值,需要将工况温度设计到深低温,相应的配置能耗会更大。一方面,做冷凝技术的企业开始寻求能够实现达标排放的与其他工艺的组合技术,另一方面,许多用户考虑到所排放的VOCs流量不大浓度高,对具有回收价值的有机污染物仍然希望能够加以回收利用,提出了以“冷凝技术做预处理”的要求。

对冷凝技术和配置的定位:作为VOCs治理系统的预处理设备。先将排放的挥发性有机物冷凝液化回收,回收量也解决治理设备运行能耗费用(电费),再与其他技术组合,满足环保对治理措施和处理效率越来越高的要求(≥97%)和越来越严厉的排放限值。

客观认识存在问题、切实重视安全防爆

冷凝工艺在行业行为中主要存在的问题,主要有这么三个:第一个就是设计负荷无标准,第二个就是关键配置有缺陷,第三个是防爆措施违规范。

1.设计负荷无标准

一个普遍现象是,同样的采用冷凝工艺(或冷凝+吸附组合工艺)、同一个项目、同一个处理规模(VOCs流量或油气排放流量,m³/h),不同厂家竞标或提供技术方案,所配置的制冷压缩机机组的型号和功率(甚至压缩机台数),却有不一样。还有分段冷凝的工况温度设置,有的厂家设置为3℃、-35℃、-75℃,有的厂家设置为4℃、-20℃、-70℃。配置功率的差异,以200m³/h处理能力的油气回收处理装置为例,同样采用冷凝工艺,有的厂家的设备的配置功率只有30Kw左右,而有的厂家的设备的配置功率有50Kw左右。等等,其原因就是工况设计缺乏统一技术规范和考核标准(注,不是尾气排放标准)。

2.关键配置有缺陷

一是工况设置不统一:以三段冷凝为例,有的厂家配置制冷压缩机,第一段从常温冷到3-4℃,配置一套制冷机组,第二段从3℃冷凝到-35℃,配置一套制冷机组,第三段从-35℃冷凝到-75℃,配置一套二元复曡制冷机组;但是,有的厂家配置制冷压缩机,第一段从常温冷到3-4℃,配置一套制冷机组,第二段从3℃冷凝到-20℃,没有配置制冷机组,是从第三段二元复曡机组的高温机组中取出-20℃的“抽头”温度,第三段从-20℃冷凝到-70℃,配置一套二元复曡制冷机组;

二是关键配置不完善:冷凝换热器(相对于制冷系统的蒸发器)是降低VOCs废气温度,实现冷凝回收的关键配置,配置的结构形式经历了采用列管式换热器、翅片式换热器、传统板式换热器等的采用,普遍存在的“三大”问题是压降大(影响治理系统的正常运行)、有积液(导致结冰脹坏换热器)、回油差(导致冷冻机油不能正常返回压缩机曲轴箱而干摩擦损坏)等等,还有的不耐腐蚀的问题。

三是缺乏“能效比”等考核基数指标,对同类产品难以比较和评价。

3.防爆措施违规范

涉及到VOCs治理系统采用冷凝技术的设备,关于安全防爆的相关技术标准有GB3836、GB25285、GB25286系列国家标准,包括电气设施和非电气设施的防爆标准。

制冷系统的主要设备是制冷压缩机。由于VOCs治理系统的处理规模要求,通常配置功率都在30-300Kw。制冷压缩机按结构分有三类,全封闭压缩机、半封闭压缩机、开启式压缩机。全封闭压缩机由于其功率较小(通常都在10HP以下),不能满足VOCs治理系统的配置需求,因此,只在小型VOCs治理设备(如,加油站的油气排放处理装置)采用。开启式制冷压缩机则由于其体积较大,也不采用。因此,半封闭制冷压缩机成为VOCs治理系统冷凝工艺配置主要采用的机型。

但是,半封闭制冷压缩机的设计,机组本身不具备防爆技术条件的要求,正确的方法是采用正压防爆或正压通风防爆的方法,解决冷凝工艺配置的安全防爆措施。

国内VOCs治理设备供应商厂家,出于对成本的考虑,很多将半封闭制冷压缩机(活塞式或螺杆式都有)采用“浇封”(但称为“隔爆”)处理方法解决冷凝工艺VOCs治理系统设备的安全防爆方法,(对接线盒做“填充”或“浇封”处理)这样做,首先是没有标准规范作依据,其次是半封闭制冷压缩机的结构不符合隔爆技术要求,第三是半封闭制冷压缩机有一些附件也不是防爆设计的产品。

安全无小事,防患于未然

从环保行业的蓝海到红海现象、以及出现不正当竞争和低价恶性竞争的混乱背景下,产品需要技术标准,规范行业行为,防止预知的技术缺陷和成本难度成为竞争筹码,误导行业技术发展方向、技术发展水平。

但是,从近几年VOCs治理产品市场出现的情况看,一个不完善的技术标准,会对行业竞争起到负面影响、会在技术层面助推安全隐患,简单反思和分析该标准存在的缺点,通过“环保装备产品工程后评估”活动,对冷凝法技术的健康和安全发展,起到一定的警示和纠正作用,十分必要。

与现实中对冷凝法运用及在VOCs治理系统出现的问题,突出的或说明显的是“工况设计”和“安全设计”两个方面:

工况设计:工况设计对于制冷设备,其制冷量(制热量)及其对应配置(消耗)功率都要有所要求,如国家标准GB/T7725-2004对空调的工况设计就有相对要求。而“JB/T12321-2010《冷凝式油气回收机组》标准”对“名义工况”要求,只规定了工况的温度范畴,最低或最高在多少度之间。在实际项目中,行业内一些厂家“打檫边球”,VOCs冷凝设备只表明工况温度,不明确制冷量(功率)指标,于是有同样标称处理能力的VOCs回收处理装置(按m³/h),其配置的制冷压缩机(功率)各有不同,差异很大,包括报价也差异很大。等到用户发现,花大处理能力价格买回小处理能力产品时,却找不出反驳理由,只能对厂家抱怨“你们偷工减料”,哀叹“又上当了”。有的厂家以“JB/T12321-2010标准”,还声明“我们的设计有行业标准做依据”。

“安全设计”:“JB/T12321-2010”第5章第2节为“5.2安全要求”,其中第1款“5.2.1一般要求”内容是“机组的一般安全要求应符合GB25131的规定”;第2款“5.2.2防爆”,内容是“机组的防爆级别为ⅡBT4.。机组应符合GB3836.1、GB3836.2、GB3836.3、GB3836.4、GB3836.9、GB3836.15的规定,并应取得国家相应检定机构颁发的‘防爆合格证’。”

查阅标准得知GB25131《蒸气压缩循环冷水(热泵)机组安全要求》为没有“易燃易爆危险气体”环境使用的冷水(热泵)机组的一般要求,基本不属于防爆环境的安全要求。

查阅标准得知GB3836.1为通用要求、GB3836.2为隔爆外壳“d”、GB3836.3为增安型“e”、GB3836.4为本质安全型“i”、GB3836.9为浇封型“m”、GB3836.15为危险场所电气安装。

“JB/T12321-2010”《冷凝式油气回收机组》对制冷VOCs的冷凝设备(即冷凝式油气回收设备)防爆的规定,也就明确为:防爆的型式就是“隔爆外壳”“增安型”“本质安全型”“浇封型”了。于是,在这一款规定的误导下,“油气回收”设备的防爆措施,就成为“d”型的(隔爆外壳型)的制冷压缩机、“e”和“i”型(增安型和本质安全型)的仪表、“m”型的(浇封型)的压缩机接线盒。在给上一个定义叫做“整机防爆”。

这里的问题是:油气回收机组绝大部分采用的是半封闭型制冷压缩机,这种压缩机的“外壳”设计,所有外壳结合处的尺寸都达不到符合“d”型条件的“隔爆结合面宽度”。而且,作为“蒸气压缩循环”的冷媒,有的本来就是“易燃易爆”危险气体。因此,冷凝式油气回收机组的防爆方式绝不可以采用“隔爆外壳型”,这是JB/T12321-2015《冷凝式油气回收机组》存在的原则性错误。

行业内对于冷凝法VOCs治理设备的安全措施为题尚未足够重视,一些厂家之专注如何减少制造成本而忽略执行安全防爆技术规范,个别厂家已经发生闪爆事故烧伤现场调试人员,那种以为目前(这些违规的所谓“防爆”方法)用在现场并没有发生燃烧爆炸,就是安全的侥幸心态也是十分危险的隐患。呼吁行业同仁端正心态,做环保必须安全,没有安全更没有环保。切实重视和落实冷凝方法VOCs治理设备设施的安全防爆措施。


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