濕法脫硫煙氣帶水問題淺析

馮長興

摘 要：濕式煙氣脫硫技術(shù)普遍存在凈煙氣帶水問題，本文以蘭州石化煙氣脫硫?yàn)檠芯繉?duì)象，結(jié)合實(shí)際分析了煙氣帶水的原因、危害；探討了如何減少煙氣帶水對(duì)設(shè)備造成的腐蝕；從工藝操作及設(shè)備改造方面就如何減少脫硫煙氣帶水進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：濕式煙氣脫硫；凈煙氣帶水；措施

前言：蘭州石化化肥廠鍋爐煙氣采用雙堿法濕式脫硫技術(shù)，其中2#吸收塔處理能力330000Nm3/h?；竟に嚵鞒虨椋哄仩t引風(fēng)機(jī)過來的高溫?zé)煔庠谠瓱煹兰崩鋰娏芏伪还に囁禍刂?0～70℃進(jìn)入脫硫塔中部，軸向上升與脫硫液逆流接觸發(fā)生脫硫反應(yīng)，然后經(jīng)吸收塔頂部的除霧器，除去煙氣中所夾帶的漿液和水霧；通過凈煙氣擋板去煙囪排放大氣。由于受除霧器效率、液氣比（G/L）、煙氣流速及出塔溫度等因素影響，凈煙氣所夾帶的漿液和水霧難以完全去除，這些漿液及水霧在煙道受碰撞聚集成液滴，如果不能及時(shí)排出，就會(huì)造成對(duì)煙道甚至引風(fēng)機(jī)的腐蝕。

蘭州石化脫硫裝置2008年建成運(yùn)行以來，煙道帶水問題一直較為嚴(yán)重，引風(fēng)機(jī)、煙道殼體等腐蝕劇烈，鍋爐多次被迫停車以便檢修受損設(shè)備。

一、凈煙氣帶水原因分析

（一）除霧器效率下降。除霧器的作用主要是將脫硫后的煙氣在離開吸收塔之前所攜帶的水霧分離去除。在正常工況下，除霧器出口煙氣中的霧滴濃度低于75mg/Nm3，然而在實(shí)際運(yùn)行過程中，受鍋爐灰分、煙氣流速等影響，除霧效率會(huì)有所下降。除霧器是通過波形板與流過的含有霧沫的氣體碰撞從而達(dá)到除霧效果的，當(dāng)除霧器表面附著大量灰分或結(jié)垢物時(shí)，含有霧沫的氣體以一定速度流經(jīng)除霧器，霧沫與波形板上的雜質(zhì)相碰撞而停留在波形板上，由于液滴不能聚集從而被上升的煙氣再次帶走，效率就會(huì)下降。同時(shí)，除霧器的除霧效率隨氣流速度的增加而增加。但是，流速的增加有一定的限度，流速過高會(huì)造成二次帶水，從而降低除霧效率。通常將通過除霧器斷面的最高且又不致二次帶水時(shí)的煙氣流速定義為臨界流速，一般根據(jù)鍋爐負(fù)荷設(shè)計(jì)流速選定在3.5～5.5m/s。

（二）液氣比過大。液氣比（L/G）即噴入的洗滌液L與處理煙氣流量G的比值，高液氣比可以提高脫硫效率，但同時(shí)增加能耗，引起煙道及風(fēng)機(jī)進(jìn)水。近兩年因環(huán)保指標(biāo)提高，脫硫選擇的液氣比一般都在運(yùn)行上限。蘭州石化脫硫裝置液氣比經(jīng)計(jì)算為3.8 L/Nm3，由凈煙氣帶走的蒸發(fā)水量達(dá)到35000～40000

kg/h，經(jīng)實(shí)測，煙氣含濕量為8～12%。高液氣比導(dǎo)致煙氣帶水量增大，是導(dǎo)致煙氣帶水的主要原因之一。

（三）吸收塔出口煙氣溫度低。一般進(jìn)入吸收塔煙氣溫度在120～180℃之間，在經(jīng)過吸收塔脫硫時(shí)，與低溫洗滌液及急冷噴淋液接觸，一部分液體被氣化，同時(shí)隨煙氣還會(huì)夾帶一部分霧化的細(xì)小液滴，經(jīng)過除霧器脫水后，仍有一部分隨煙氣進(jìn)入吸收塔出口煙道。因濕法脫硫特性，吸收塔出塔溫度一般都低于50℃，而煙氣中的水蒸氣露點(diǎn)溫度較低，一般在30～50℃，如果不能及時(shí)提高煙氣溫度，或煙氣溫度不能達(dá)到酸露點(diǎn)以上，煙氣中SO3 和SO2就會(huì)轉(zhuǎn)化為硫酸和亞硫酸進(jìn)而形成對(duì)煙道及設(shè)備的腐蝕。

圖1是煙氣帶水量與吸收塔出口煙溫的關(guān)系曲線，從圖中可以看出，當(dāng)其他條件不變的情況下，帶水量隨出口煙溫的下降而增加，在80℃以下時(shí)尤為明顯。因此，吸收塔出口煙氣溫度低是導(dǎo)致煙氣帶水的主要原因之一。

二、減少凈煙氣帶水造成低溫腐蝕的措施

（一）加強(qiáng)除霧器沖洗，提高除霧效率。煙氣經(jīng)過除霧器時(shí)，會(huì)將一部分飛灰及雜質(zhì)帶到除霧器折流板上，從而引起除霧效果變差，因此，在運(yùn)行過程中，要經(jīng)常沖洗除霧器，保證折流板表面清潔。除霧器壓差是反映除霧器堵塞及運(yùn)行狀況的重要指標(biāo)。當(dāng)壓差變大，說明除霧器表面積灰或者結(jié)垢堵塞，除霧效果變差，此時(shí)煙氣不能均勻分布，導(dǎo)致煙氣經(jīng)過除霧器的流速不穩(wěn)定，從而影響除霧效果。

（二）提高出口煙氣溫度。提高出口煙氣溫度的目的是為了防止煙氣中的水分凝結(jié)，同時(shí)將部分水滴蒸發(fā)。蘭州石化脫硫運(yùn)行中使用煙氣旁路加熱系統(tǒng)，利用鍋爐空氣預(yù)熱器后200～320℃的熱風(fēng)直接接入脫硫出口煙道加熱煙氣，在熱風(fēng)管道加裝氣動(dòng)擋板，通過DCS調(diào)節(jié)擋板開度，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制出口煙溫的目的。煙道的腐蝕一般是由硫酸和亞硫酸引起的，硫酸的腐蝕峰值在100℃附近，亞硫酸腐蝕的峰值在40℃以下，因此，從實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性以及可操控性來看，將煙氣出口溫度控制在60～80℃之間是較為合理的，在這個(gè)溫度區(qū)間，煙氣含濕量低，由尾部煙道排出的水較少，金屬管道及引風(fēng)機(jī)等設(shè)備腐蝕很少發(fā)生。然而在實(shí)際運(yùn)行中，由于受鍋爐負(fù)荷、空氣預(yù)熱器堵塞等因素的影響，熱風(fēng)流量及溫度不穩(wěn)定，從而造成尾部混合煙氣溫度的波動(dòng)，要解決這一問題，就要從鍋爐操作方面入入手，加強(qiáng)空氣預(yù)熱器吹灰、穩(wěn)定鍋爐負(fù)荷等。

（三）在出口煙道加裝凝結(jié)水導(dǎo)淋管。出口煙氣中含有較多的水滴，這些水滴與煙道壁碰撞就會(huì)停留在煙道壁上，聚集后沿?zé)煹辣诹鞯綗煹赖撞浚瑹煔庠诘土魉傧虏蛔阋詫⑦@些水滴帶出煙囪，因此就會(huì)在煙道向低點(diǎn)位置流動(dòng)，甚至反流進(jìn)入引風(fēng)機(jī)，引起殼體及葉輪的腐蝕，解決這一問題的方法就是旁路擋板前設(shè)置導(dǎo)流管及擋水板，蘭州石化在2011年對(duì)煙道進(jìn)行檢修時(shí)對(duì)煙道進(jìn)行了改造，在這之前，煙道和煙囪底部經(jīng)常出現(xiàn)流水現(xiàn)象，煙道及引風(fēng)機(jī)殼體還有外部保溫層等部位腐蝕極為嚴(yán)重，部分地方出現(xiàn)破漏。根據(jù)煙氣流動(dòng)特性，在不同部位安裝導(dǎo)流管及擋水板。在隨后的跟蹤檢查中，未發(fā)現(xiàn)腐蝕及漏水現(xiàn)象。圖2是導(dǎo)流管及擋水板安裝位置示意圖，圖3是導(dǎo)流管安裝的實(shí)拍照片。

結(jié)論：濕法脫硫煙道帶水是不可避免的。因此，只能通過一些特有方法減少煙氣帶水，同時(shí)防止水份對(duì)金屬設(shè)備的腐蝕。通過對(duì)蘭州石化脫硫煙道帶水原因的分析。（1）提高吸收塔出口煙氣溫度是防止煙氣帶水減少腐蝕所必需的必要手段。（2） 合理的液氣比是減少煙氣帶水的前提。（3）正確使用收水除霧設(shè)備可減少煙氣中水份含量，降低煙氣含濕量。（4）在條件允許的情況下，可采取加裝導(dǎo)水擋水的方法保護(hù)金屬設(shè)備，防止腐蝕。

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