活性焦脫硫系統(tǒng)再生氣低溫輸送管道改造

付圣江

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

江銅集團(tuán)貴溪冶煉廠硫酸車間制酸一系列脫硫系統(tǒng)自2010年2月運(yùn)行已1年多，主要作用是回收冶煉煙氣制酸后尾氣中少量的二氧化硫，使硫酸尾氣煙囪二氧化硫含量從500ppm下降130ppm以內(nèi)，確保硫酸尾氣低濃度排放，達(dá)到國(guó)家“十二五”環(huán)保要求。由于活性焦干法脫硫近幾年才投入工業(yè)化，有些設(shè)備性能在設(shè)計(jì)上還不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，如再生氣出口管道原設(shè)計(jì)是采用SUS材質(zhì)(不銹鋼)，而再生氣是含有較高濃度并帶有一定酸度的SO2高溫氣體，對(duì)管道的腐蝕非常嚴(yán)重，多次造成再生氣管滲漏而停車處理，大大降低了脫硫系統(tǒng)的作業(yè)率。為此車間技術(shù)人員通過充分驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)，決定將再生氣冷卻至80℃以下后再通過FRP管(即玻璃鋼管)進(jìn)入凈化工序回收利用。通過此次改造，明顯減少了再生氣管道的檢修頻率，提高了脫硫作業(yè)率及脫硫效率。

2 活性焦脫硫再生氣管道存在的問題及分析

一年多的生產(chǎn)實(shí)踐表明，脫硫再生氣管道存在較多問題，主要有以下幾點(diǎn):

(1)再生塔內(nèi)中部的活性焦溫度必須達(dá)到300℃以上，活性焦的脫附效果才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這就會(huì)導(dǎo)致被再生風(fēng)機(jī)抽出的再生氣溫度在200℃左右[1]，原設(shè)計(jì)采用的SUS材質(zhì)輸送管道雖然滿足了耐高溫的要求，系統(tǒng)每次停車后再次開車都會(huì)在管道支撐點(diǎn)或法蘭連接處腐蝕漏液，這是由于在較大的熱應(yīng)力作用下，金屬材料的原子處于不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，同時(shí)制造和安裝過程中進(jìn)行了焊接以及焊后熱處理的設(shè)備，可能會(huì)使材料發(fā)生敏化。由于敏化易產(chǎn)生晶間腐蝕傾向，同時(shí)也會(huì)增加應(yīng)力腐蝕破裂的敏感性，在特定的腐蝕介質(zhì)如含高濃度SO2的稀硫酸作用下，原子容易失去電子而使材料遭受腐蝕，進(jìn)而發(fā)生脆裂，即產(chǎn)生微裂紋[2]。在凈化部分的再生氣溫度偏低，低于再生氣中硫酸的露點(diǎn)溫度[3]而冷凝，造成金屬的腐蝕，所以漏點(diǎn)都是在接近凈化區(qū)域的管道上。

(2)再生塔中有活性焦粉塵，再生風(fēng)機(jī)抽再生氣時(shí)，不可避免的會(huì)把活性焦粉塵帶入再生風(fēng)機(jī)出口管道，隨著設(shè)備的不斷運(yùn)行，活性焦粉塵會(huì)不斷沉積在管道內(nèi)，同時(shí)會(huì)結(jié)塊，嚴(yán)重時(shí)管道的容積只有原管道的三分之二，增加了再生風(fēng)機(jī)出口管道阻力，再生塔中部壓力達(dá)不到生產(chǎn)要求。管道內(nèi)活性焦粉塵結(jié)塊后也不便于用水清洗掉，必須將管道切割開進(jìn)行人工清理。

(3)將SUS材質(zhì)管道改用玻璃鋼管道需考慮玻璃鋼管道的耐熱溫度，因?yàn)椴Ａт摬荒茉诟邷叵麻L(zhǎng)期使用，通用聚酯FRP在50℃以上強(qiáng)度就明顯下降，一般只在100℃以下使用[4]。為保險(xiǎn)起見，應(yīng)使保證進(jìn)入玻璃鋼管道的再生氣溫度低于80℃。

3 改進(jìn)措施

針對(duì)以上問題，通過多次研討，采取了以下改進(jìn)措施:

(1)在再生風(fēng)機(jī)出口設(shè)置一降溫洗滌塔，采用再生氣從降溫洗滌塔頂部進(jìn)入，循環(huán)液從降溫洗滌塔中部逆流噴入，類似動(dòng)力波塔形式，根據(jù)雙膜理論利用氣液兩相間形成的液膜和氣膜進(jìn)行熱量的傳遞，使氣相中的顯熱變成液相中的潛熱，達(dá)到再生氣降溫的目的[5]。冷卻后的再生氣由原送往混合煙道改為送往一級(jí)動(dòng)力波出口，再生氣界區(qū)閥在DWⅠ出口煙道二樓平臺(tái)。

(2)在經(jīng)再生氣降溫洗滌塔后再生氣管道上增設(shè)溫度計(jì)，將信號(hào)接入儀表室監(jiān)控，設(shè)置溫度點(diǎn)聯(lián)鎖值為80℃，因低溫輸送塔本體和再生管道都是玻璃鋼材質(zhì)，當(dāng)溫度超過80℃或循環(huán)泵停止時(shí)，再生氣輸送風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖停止，防止高溫?zé)煔膺M(jìn)入玻璃鋼材質(zhì)損壞設(shè)備和管道。

(3)再生氣降溫洗滌塔系統(tǒng)增設(shè)一個(gè)循環(huán)液儲(chǔ)槽和兩臺(tái)循環(huán)泵，一開一備，當(dāng)循環(huán)泵停止后，再生風(fēng)機(jī)會(huì)聯(lián)鎖停止。循環(huán)液一部分進(jìn)入再生氣降溫洗滌塔冷卻煙氣用，一部分通過循環(huán)液儲(chǔ)槽液位控制將液送入再生氣管清洗管道后進(jìn)人凈化工序二級(jí)動(dòng)力波，可作調(diào)節(jié)凈化酸濃用途。

(4)再生氣降溫洗滌塔共設(shè)置四個(gè)噴嘴，正常運(yùn)行是開 1#、2#、3#噴嘴閥門，4#噴嘴閥門全關(guān)作為備用。1#、3#噴嘴管路介質(zhì)為循環(huán)液，2#噴嘴管路介質(zhì)為制酸一系列循環(huán)水(制酸一系列循環(huán)水跳電，再生氣風(fēng)機(jī)立即停止運(yùn)行，脫硫系統(tǒng)停車)。循環(huán)槽液位通過6#自動(dòng)閥控制，6#閥控制信號(hào)為原增濕塔自動(dòng)補(bǔ)水閥信號(hào)，通過開6#閥，部分循環(huán)液送至廁所上部再生氣管后通過5#閥(5#閥在二級(jí)動(dòng)力波旁)流向二級(jí)動(dòng)力波，5#、7#閥正常生產(chǎn)全開。再生塔低溫輸送系統(tǒng)流程圖如圖1。

圖1 脫硫再生氣冷卻系統(tǒng)圖

4 效果評(píng)價(jià)

(1)玻璃鋼材質(zhì)由于它的相對(duì)密度在1.5～2.0之間，只有碳鋼的1/4～1/5，可是拉伸強(qiáng)度卻接近，甚至超過碳素鋼，而比強(qiáng)度可以與高級(jí)合金鋼相比，具有輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)越性，便于制作安裝[6]。同時(shí)玻璃鋼具有較強(qiáng)的耐稀酸腐蝕性能，在稀酸區(qū)域得到廣泛應(yīng)用。改造后的再生氣管在運(yùn)行近半年來沒有出現(xiàn)過腐蝕穿孔的情況，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境衛(wèi)生狀況也得到明顯改善。

(2)再生塔中部壓力平穩(wěn)，能通過再生風(fēng)機(jī)變頻控制，經(jīng)過再生氣低溫輸送塔循環(huán)液的清洗，不會(huì)對(duì)管道造成腐蝕，再生氣管道內(nèi)部積灰結(jié)垢現(xiàn)象得到徹底改善，同時(shí)再生風(fēng)機(jī)的低頻運(yùn)轉(zhuǎn)也節(jié)約了能源降低了生產(chǎn)成本。

(3)通過理論計(jì)算，再生氣低溫輸送塔補(bǔ)充冷卻水量為5m3/h左右，吸收的熱量通過循環(huán)泵輸送部份液進(jìn)入凈化工序二級(jí)動(dòng)力波將熱量轉(zhuǎn)移，達(dá)到熱量平衡的目的。運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間以來，再生氣經(jīng)冷卻后的溫度低于60℃，完全滿足設(shè)備材質(zhì)要求。同時(shí)再生氣低溫輸送塔補(bǔ)充的冷卻水利用后進(jìn)入凈化二級(jí)動(dòng)力波，替代原二級(jí)動(dòng)力波補(bǔ)凈化水量，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

5 結(jié)論

將再生氣出口不銹鋼管更換成玻璃鋼管后，再生氣管道再也沒有出現(xiàn)滲漏的狀況，定修時(shí)檢查管道內(nèi)部情況也沒有結(jié)垢現(xiàn)象，充分證明了使用玻璃鋼管的優(yōu)越性。大大的保證了設(shè)備的正常運(yùn)行，提高了脫硫系統(tǒng)的作業(yè)率。同時(shí)由于改造后系統(tǒng)自動(dòng)化程度和聯(lián)鎖保護(hù)裝置增多，對(duì)員工的技能水平提出了更高的要求。

[1]劉靜，翟尚鵬，岺祖望，等.活性焦吸附法硫酸尾氣脫硫裝置的設(shè)計(jì)與運(yùn)行[J].硫酸工業(yè)，2010(3):28－31.

[2]胡方.化工設(shè)備中奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕和防護(hù)[J].化工設(shè)備與管道，2002(3):52.

[3]李彥;武彬;徐旭常.SO2、SO3和H2O對(duì)煙氣露點(diǎn)溫度影響的研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1997(1):126－127.

[4]王國(guó)榮，武衛(wèi)莉，谷萬里.復(fù)合材料概論[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000:8.

[5]李小蘭，李灶福，龍志軍.動(dòng)力波技術(shù)應(yīng)用于治理酸解尾氣的研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2006，6(19):47.

[6]劉錫禮.玻璃鋼產(chǎn)品設(shè)計(jì)[M].哈爾濱:哈爾濱市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)，1985:43.