化工公司清潔生產(chǎn)評估方案

化工公司清潔生產(chǎn)評估方案評估階段是對審核重點的原材料、能源消耗、生產(chǎn)過程以及廢物的產(chǎn)生進行評估。通過建立審核重點的物料平衡、水平衡，分析物料流失的環(huán)節(jié)，找出污染物產(chǎn)生的原因，查找在原輔材料儲存、運輸與使用、生產(chǎn)運行狀況、工藝流程、設備的運行與維護、過程與參數(shù)控制、管理、人員以及廢棄物的處理處置與回收利用等方面存在的問題，并將其與國內(nèi)外先進水平進行對比，為進一步的產(chǎn)生并篩選清潔生產(chǎn)方案奠定基礎(chǔ)。本階段工作重點是實測輸入輸出物流，建立物料平衡，分析廢棄物產(chǎn)生的原因，并提出相應的清潔生產(chǎn)方案。1.1紅礬鈉工藝流程1.1.1工藝流程紅礬鈉是此次審核工作的重點。主要工藝是將鉻礦經(jīng)制粉，與純堿和鈣質(zhì)填料、烘干后的返渣經(jīng)計量混合后，進入回轉(zhuǎn)窯進行堿性氧化焙燒，熟料經(jīng)冷卻后進入大槽浸取，浸取渣部分作為返渣使用，部分作為棄渣。浸取液加入硫酸中和壓濾，中性液再經(jīng)硫酸氫鈉和硫酸酸化過濾，兩次過濾的濾餅綜合利用制鉻粉，酸化液經(jīng)一次蒸發(fā)脫硝，進行二次蒸發(fā)，蒸發(fā)完成液澄清后冷卻結(jié)晶，離心脫水得到產(chǎn)品紅礬鈉，母液返回二次蒸發(fā)。主要化學反應如下：4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2====8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2↑2Na2CrO4+H2SO4====Na2Cr2O7+Na2SO4+H2O其工藝流程及產(chǎn)污見圖4-1。圖4-1紅礬鈉工藝流程及產(chǎn)污圖企業(yè)紅礬鈉年生產(chǎn)量為2.5萬噸，年產(chǎn)生鉻渣約6萬噸。紅礬鈉生產(chǎn)工藝線包括焙燒車間和制造車間，由礦石粉碎、爐料配制及混合、鉻鐵礦氧化焙燒、鉻酸鈉熟料浸濾、鉻酸鈉堿性液酸化、重鉻酸鈉堿性液蒸發(fā)及分離硫酸鈉和重鉻酸鈉結(jié)晶脫水制得。1.1.2各單元功能說明紅礬鈉生產(chǎn)工藝流程分為8個操作單元，各操作單元的功能見表4-1。表4-1各單元功能說明序號單元功能1制粉將鉻鐵礦等生產(chǎn)原輔料磨碎制粉2配料將各原輔料按生產(chǎn)工藝要求比例進行配比3烘渣將回用鉻渣烘干4焙燒各原輔料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)堿性氧化焙燒至熟料5浸取熟料經(jīng)冷卻、破碎后浸取，浸取液即為鉻酸鈉堿性液，浸取渣部分作為返渣使用，部分作為棄渣6酸化鉻酸鈉堿性液加入硫酸中和壓濾，中性液再經(jīng)硫酸氫鈉和硫酸酸化過濾，兩次過濾的濾餅制鉻粉7蒸發(fā)酸化液經(jīng)列文蒸發(fā)脫硝后再經(jīng)列管蒸發(fā)，澄清后即得重鉻酸鈉溶液8結(jié)晶脫水重鉻酸鈉溶液經(jīng)結(jié)晶脫水后得到產(chǎn)品紅礬鈉1.2紅礬鈉生產(chǎn)工藝物料輸入輸出情況為對審核重點做更深入更細致的物料平衡和廢棄物產(chǎn)生原因分析，應進行審核重點的輸入、輸出物流測試。通過實測，審核工作對紅礬鈉生產(chǎn)工藝的物流，包括原料、輔料、能源等各物質(zhì)的量進行了測定，為進行物料平衡測算提供了充足的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過建立物料平衡準確地判斷出審核重點中物料的利用率、流失率、流失的部位和環(huán)節(jié)、流失物料的排放走向，定量地描述廢棄物的數(shù)量和成分，從而全面掌握生產(chǎn)過程中的排放和物料流失情況，為提出清潔生產(chǎn)方案提供了科學依據(jù)。此次審核重點的平衡分析從以下幾個方面考慮：一是總物料平衡，旨在分析審核重點的物料輸入輸出情況；二是鉻元素平衡，鉻是生產(chǎn)的最主要原料和產(chǎn)品的最主要成分，且六價鉻是有毒有害物質(zhì)，對人體有致癌作用，鉻的利用率或流失率對企業(yè)的效益、成本以及對環(huán)境的影響起著至關(guān)重要的作用，因此應進行鉻平衡的測算；三是審核重點的水平衡，主要目的是找出紅礬鈉生產(chǎn)過程中水的流失環(huán)節(jié)；四是審核重點的能源平衡，查找出能源利用不合理和利用不完全的環(huán)節(jié)，通過改善，達到節(jié)能的目的。1.2.1輸入輸出示意圖紅礬鈉生產(chǎn)過程中物料輸入輸出情況見圖4-2。圖4-2紅礬鈉輸入輸出示意圖1.2.2紅礬鈉物料消耗情況紅礬鈉生產(chǎn)工藝主要物料消耗情況見表4-2。表4－2紅礬鈉主要物料消耗序號名稱規(guī)格單耗(kg/t紅礬鈉)總量萬噸/年1鉻礦粉折算為標礦50%12983.2452純堿98%8902.2253白云石200目120034大理石200目6001.55硫酸98%3360.846轉(zhuǎn)窯用煤12503.1257鍋爐用煤7501.8758蒸汽6000159水487912.19810電505kwh1263萬kwh主要原材料組成成分見表4-3至4-5。表4-3鉻鐵礦成分（干基計）成分Cr2O3Fe2O3Al2O3CaOMgOSiO2其他成分％51.0817.1912.441.3811.403.040.47表4-4大理石和白云石成分成分（％）SiO2CaCO3MgCO3其他成分大理石0.1299.280.580.02白云石2.5055.5041.710.29表4-5煤質(zhì)成分成分(%)固定碳（Fcad）揮發(fā)份(Vad)灰份(Aad)水分(Mad)全硫(St.ad)熱值(Qnet.ar)轉(zhuǎn)窯用煤55.3735.166.9910.240.5263501.2.3污染物產(chǎn)生情況1．廢氣紅礬鈉生產(chǎn)工藝過程所產(chǎn)生的廢氣主要來源于原輔料粉碎配料產(chǎn)生的揚塵、焙燒窯窯尾無組織排放的含鉻粉塵、焙燒窯用煤和鍋爐用煤間斷性排放的粉煤灰及焙燒窯產(chǎn)生的煙塵、浸取工序產(chǎn)生的浸取揚塵和含鉻水蒸氣，另外鉻渣場無組織排放產(chǎn)生的含鉻揚塵。其中焙燒窯窯尾產(chǎn)生的含鉻粉塵排放量最大，是首要的大氣污染物，且含有毒物質(zhì)六價鉻，嚴重危害身體健康，污染極大。2．廢水紅礬鈉生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生外排廢水，結(jié)晶脫水所得的母液直接返回系統(tǒng)循環(huán)利用。3．廢渣廢渣是紅礬鈉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的最主要的污染物，包括浸取工序產(chǎn)生的鉻渣，中和壓濾所得的濾餅——鋁泥和預酸化過濾所得濾餅——酸泥，列文蒸發(fā)抽濾脫硝得到芒硝。企業(yè)現(xiàn)將鋁泥和酸泥綜合利用制得鉻粉，鉻粉和芒硝都是企業(yè)資源綜合利用得到的副產(chǎn)品。鉻渣污染是制約鉻鹽行業(yè)發(fā)展的瓶頸，被列為危險廢棄物，是企業(yè)最大的污染隱患，也是此次清潔生產(chǎn)審核的工作的重點。紅礬鈉生產(chǎn)工程中產(chǎn)生的污染物情況見表4-6。表4-6紅礬鈉生產(chǎn)工藝污染物排放匯總表名稱總量（kg/t紅礬鈉）備注廢氣窯尾含鉻粉塵62.63焙燒窯負壓不夠?qū)е碌臒o組織排放含鉻水蒸氣60.3浸取槽產(chǎn)生的鉻酸霧浸取揚塵30.2浸取過程無組織排放的熟料揚塵粉煤灰—間斷性的無組織排放渣場含鉻揚塵—渣場四防工作沒有做好導致的無組織排放廢渣鉻渣2500部分烘干返渣使用，部分運往渣場堆存除塵灰360.2返回系統(tǒng)作原料鋁泥100綜合利用制鉻粉酸泥80芒硝1100企業(yè)副產(chǎn)品廢水0生產(chǎn)系統(tǒng)閉路循環(huán)，無生產(chǎn)廢水外排生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生鉻渣成分見表4-7。表4-7鉻渣成分（干基計）成分Cr2O3Fe2O3Al2O3CaOMgOSiO2水溶鉻酸溶鉻堿度％5.7112.648.1636.9317.747.001.091.011.83注：鉻渣部分作為返渣使用。1.2.4物料輸入輸出匯總紅礬鈉生產(chǎn)工藝物料輸入輸出匯總情況見圖4-3。輸出(t/t紅礬鈉)紅礬鈉1.000輸出(t/t紅礬鈉)紅礬鈉1.000窯尾無組織排放0.0626除塵灰0.3602鉻渣2.500酸泥（鉻酸鉻）0.080鋁泥0.100芒硝1.100浸取含鉻水蒸氣烘渣蒸發(fā)水輸入(t/t紅礬鈉)鉻礦粉1.298純堿0.890白云石1.200大理石0.600返渣2.500硫酸0.336轉(zhuǎn)窯用煤1.250圖4-3物料輸入輸出匯總圖1.3物料衡算1.3.1物料平衡圖紅礬鈉生產(chǎn)工藝物料平衡見圖4-4。圖4-4紅礬鈉物料平衡圖（kg/t紅礬鈉）1.3.2鉻元素平衡圖鉻元素平衡見圖4-5。圖4-5鉻元素平衡圖(kg/t紅礬納)注：以各物質(zhì)中Cr2O3含量進行計算。1.3.3水平衡圖全廠水平衡見圖4-6。圖4-6全廠水平衡圖1.3.4蒸汽平衡圖全廠蒸汽平衡見圖4-7。圖4-7全廠蒸汽平衡圖(t/h)1.3評估本階段是對組織審核重點的原材料、生產(chǎn)過程以及廢物的產(chǎn)生進行評估。評估是通過對審核重點的物料平衡，分析物料和能量流失的環(huán)節(jié)，找出污染物產(chǎn)生的原因。查找材料儲存、生產(chǎn)運行與管理和過程控制等方面存在的問題，以及與國內(nèi)外先進水平的差距，以確定污染預防方案。1.3.1原材料評估主要是對企業(yè)原材料消耗進行評估。將企業(yè)現(xiàn)有工藝原材料消耗水平與國際先進水平進行比較，消耗指標對比見表4-8。表4-8原材料消耗指標對比表(t/t紅礬鈉)項目企業(yè)現(xiàn)有水平國際先進水平鉻鐵礦(50%計)/t1.2981.150純堿(98%)/t0.8900.870白云石/t1.2000大理石/t0.6000硫酸（98%）0.3360.300返渣/t2.5002.900促進劑/t-0.045(注：表中國際先進水平引用的是國外20kt/a重鉻酸鈉工廠無鈣焙燒工藝原材料的消耗指標)由表4-8可知，企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)水平與國際先進水平還存在較大的差距，噸產(chǎn)品的礦耗和堿耗都高于國際先進水平，且當前國際先進水平重鉻酸鈉生產(chǎn)都采用無鈣焙燒工藝，不消耗白云石和石灰石，在降低原料消耗的同時大大減少了鉻渣這一重大污染源的排放。1.3.2污染物評估紅礬鈉生產(chǎn)過程中排放量最大且毒性最強的污染物是鉻渣，故對鉻渣的排放量進行評估。將企業(yè)現(xiàn)有排放情況和先進水平進行比較，企業(yè)目前噸產(chǎn)品排放鉻渣量為2.5t，國際上采用無鈣焙燒工藝先進水平排放量約0.8t，減少了約1/3。根據(jù)當前鉻鹽行業(yè)發(fā)展趨勢來看，鉻渣污染問題相當嚴峻，亟待解決。且企業(yè)現(xiàn)有歷史堆存鉻渣約14萬t，給企業(yè)帶來了較大的污染風險隱患。由物料平衡圖4-4可知，焙燒窯窯尾無組織排放含鉻粉塵量為0.063/t紅礬鈉，噸紅礬鈉鉻元素(以Cr2O3計)流失5.01kg，污染及其嚴重且造成原材料大量損耗，必須對其進行原因分析并提出有效措施。1.3.3生產(chǎn)工藝評估由以上分析不難得出，企業(yè)現(xiàn)采用有鈣焙燒工藝生產(chǎn)紅礬鈉，有鈣焙燒工藝不符合清潔生產(chǎn)的要求，無論從原材料消耗指標還是企業(yè)產(chǎn)排污狀況，國際先進水平無鈣焙燒工藝都遠遠優(yōu)于企業(yè)現(xiàn)有工藝，且無鈣焙燒是國家推行的清潔生產(chǎn)工藝，是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。企業(yè)若要從根本上解決渣害問題，必須進行生產(chǎn)工藝的改進。1.4廢物產(chǎn)生原因分析針對物料平衡的分析，審核小組從影響生產(chǎn)過程的八個方面進行全面分析，尋找物料損失和“三廢”產(chǎn)生的原因。1.1.1原材料和能源因原輔料及能源而導致產(chǎn)生廢棄物主要有以下幾個方面：1.原輔材料在儲存、運輸過程中都避免不了因跑冒滴漏而造成的物料泄漏，造成物料損耗；2.鉻礦顆粒質(zhì)量有待提高；鉻礦顆粒質(zhì)量應同時考慮礦石粉碎、爐料混合、鉻礦焙燒及窯灰回收等綜合因素。礦粉的顆粒質(zhì)量能直接影響鉻礦轉(zhuǎn)化率，但過度粉碎對轉(zhuǎn)化率不會產(chǎn)生明顯影響。相反，過量超細粉會使粉碎效率下降，且在焙燒過程中使飛損量增大。礦石的顆粒質(zhì)量應綜合考慮以下3個方面：200目篩余量；粒徑均勻度（理想粒徑范圍為43-74μm）和篩余粗粒粒徑偏離74μm的程度。3.焙燒窯使用煤粉含水率偏高，約9%，不符合工藝技術(shù)要求，下料時易造成結(jié)塊和堵塞，導致焙燒窯煅燒不穩(wěn)，影響焙燒效果，使企業(yè)產(chǎn)量降低，增大了礦耗和堿耗。1.原輔料在磨碎制粉及配料過程中無組織排放產(chǎn)生的粉塵；5.原輔料及能源的超定額消耗；1.1.2技術(shù)工藝因技術(shù)工藝而導致產(chǎn)生廢棄物有以下幾個方面：1.現(xiàn)采用有鈣焙燒工藝，技術(shù)工藝落后，原材料轉(zhuǎn)化率偏低，且產(chǎn)生大量有毒固體廢棄物——鉻渣；有鈣焙燒工藝產(chǎn)渣量多，每噸重鉻酸鈉產(chǎn)渣為2-3噸，所產(chǎn)鉻渣含六價鉻高達1%-1.5%（以Cr2O3計），特別是含有以固溶體形態(tài)存在的酸溶性六價鉻，難以解毒或利用，引發(fā)嚴重公害。2.設備布置不合理，無效傳輸路線過長；3.反應及轉(zhuǎn)化步驟過長；1.連續(xù)生產(chǎn)能力差1.1.3設備因設備而導致產(chǎn)生廢棄物有以下幾個方面：1.設備自動化控制水平低；2.回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)無負壓，窯尾密封性差，導致物料泄露嚴重，不僅造成物料大量損耗，且產(chǎn)生含鉻粉塵，帶來極大污染；3.沉降室及相關(guān)除塵裝置有待改進；1.設備缺乏有效維護和保養(yǎng)，老化程度比較嚴重。1.1.4過程控制因過程控制而導致產(chǎn)生廢棄物有以下幾個方面：1.計量檢測、分析儀表不齊全，監(jiān)測精度達不到要求；2.生產(chǎn)過程控制人工化，應對配料、投料及回轉(zhuǎn)窯溫度實行自動化監(jiān)控系統(tǒng)；3.原輔料配料比應更優(yōu)化。1.1.5產(chǎn)品產(chǎn)品包括審核重點內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品、中間產(chǎn)品、副產(chǎn)品和循環(huán)利用物。因產(chǎn)品而導致產(chǎn)生廢棄物有以下幾個方面：1.產(chǎn)品裝罐、儲存和搬運過程中的損失、漏失；2.產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率低于國內(nèi)外先進水平；3.返渣烘干過程中是否產(chǎn)生廢物；1.不利于環(huán)境的產(chǎn)品規(guī)格和包裝。1.1.6廢物1.廢氣：窯尾產(chǎn)生大量含鉻粉塵粉煤灰間歇性的無組織排放浸取過程中的含鉻水蒸氣和浸取揚塵燃煤產(chǎn)生的SO2和煙塵渣場因四防工作沒有做好而產(chǎn)生的