鍋爐煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)運(yùn)行問題及處理措施

門小勇

摘 要：甲醇廠CFB鍋爐煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)改造投運(yùn)后，脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)硫酸銨漿液結(jié)晶差、脫硫塔循環(huán)噴頭堵塞、液氨消耗大、硫酸銨輸送玻璃鋼管線斷裂頻繁等問題，SNCR脫硝系統(tǒng)出現(xiàn)了氨水濃度低、NOX指標(biāo)不合格等問題。以上問題經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)和設(shè)備改造，逐步予以解決并優(yōu)化了脫硫脫硝運(yùn)行工況。

關(guān)鍵詞：氨-肥法脫硫工藝；SNCR脫硝工藝；硫銨結(jié)晶差；液氨消耗大

中圖分類號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

神華寧煤集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠位于寧夏靈武市寧東鎮(zhèn)，共有四臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐，四臺(tái)鍋爐均采用布袋除塵器。鍋爐排出的煙氣經(jīng)布袋除塵器除塵、引風(fēng)機(jī)后進(jìn)入脫硫裝置脫硫。

脫硫系統(tǒng)采用氨法脫硫工藝，采用的是江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保股份有限公司的氨-肥法煙氣脫硫技術(shù)，脫硫系統(tǒng)主體由四套煙氣脫硫裝置和一套能力達(dá)15.2萬噸/年硫酸銨回收裝置組成。脫硫裝置按流程可分煙氣系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、硫銨系統(tǒng)、檢修排空系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)等。每臺(tái)鍋爐配置一座吸收塔，即一爐一塔進(jìn)行全煙氣脫硫，不設(shè)置旁路，脫硫效率不小于98%，出口凈煙氣SO2濃度≤100mg/Nm?。脫硝系統(tǒng)采用江蘇科行環(huán)保科技有限公司的SNCR脫硝工藝，還原劑為氨水，NOX排放濃度不大于200mg/Nm3，SNCR脫硝效率不低于50%。

脫硫脫硝系統(tǒng)自2014年4月30日首套投入運(yùn)行后，陸續(xù)暴露出硫酸銨管線斷裂、水系統(tǒng)不平衡、硫酸銨結(jié)晶效果差、SO2和NOX指標(biāo)合格率低等一系列問題。

2 脫硫系統(tǒng)存在的問題及處理措施

2.1 脫硫島系統(tǒng)水量不平衡問題及處理措施

2.1.1 主要問題

（1）脫硫塔濃縮段液位持續(xù)在2.3m～2.5m高位，頻繁溢流，導(dǎo)致塔壓、液位波動(dòng)，影響運(yùn)行。

（2）脫硫島循環(huán)冷卻水系統(tǒng)總用水量121t/h，其中離心泵機(jī)封沖洗水25t/h排向地坑回收系統(tǒng)進(jìn)入脫硫塔。

（3）脫硫塔系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝補(bǔ)水、管路沖洗水、煙道沖洗水、除霧器沖洗水總用量53t/h～60t/h，但不包括不可預(yù)見水量，煙氣蒸發(fā)攜帶量只有51t/h，每小時(shí)多2t～8t水。

2.1.2 處理措施

（1）將脫硫島循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中離心泵機(jī)封沖洗水25t/h集中收集進(jìn)入工藝水箱，作為工藝補(bǔ)水。

（2）消除工藝水系統(tǒng)內(nèi)漏缺陷，優(yōu)化除霧器沖洗水、煙道沖洗水、塔壁沖洗水沖洗時(shí)間，嚴(yán)格控制硫酸銨管路沖洗時(shí)間，減少系統(tǒng)水量。

2.2 硫酸銨結(jié)晶效果差，漿液不分離問題及處理措施

2.2.1 主要原因

（1）鍋爐除塵采用布袋除塵器，因鍋爐布袋泄漏，導(dǎo)致過量粉塵進(jìn)入脫硫塔，因硫酸銨飽和溶液的密度有固定值，大約1.258g/L～1.262g/L左右，粉塵顆粒會(huì)影響硫酸銨晶核的形成并阻礙硫銨小分子向晶核表面靠攏，限制單個(gè)晶核的成長(zhǎng)。結(jié)晶太小，達(dá)不到離心機(jī)分離要求的硫酸銨結(jié)晶最小質(zhì)量。

（2）脫硫塔防腐玻璃鱗片脫落堵塞部分一級(jí)循環(huán)噴嘴、二級(jí)循環(huán)噴嘴，造成噴淋空隙區(qū)，導(dǎo)致煙氣與循環(huán)液在脫硫塔吸收段無法充分接觸，吸收反應(yīng)不能有效進(jìn)行，生成的亞硫酸鹽在中和反應(yīng)作用下生成的亞硫酸氫銨/硫酸氫鹽，破壞了塔內(nèi)硫酸銨結(jié)晶成長(zhǎng)環(huán)境，致使硫酸銨結(jié)晶顆粒小，漿液分離效果差。

（3）脫硫塔漿液與循環(huán)槽循環(huán)液pH值過高，影響硫酸銨的結(jié)晶。主要因素一是液氨流量調(diào)節(jié)閥選型不當(dāng)，液氨流量波動(dòng)大無法精確控制。二是一級(jí)循環(huán)泵A/C出口pH計(jì)安裝不規(guī)范，測(cè)量值偏小。三是噴嘴堵塞使吸收反應(yīng)不充分，SO2超標(biāo)被迫增大加氨量。理論上硫酸銨理想結(jié)晶pH值為2.5～4.1，脫硫塔漿液pH值控制范圍在2～3，循環(huán)槽循環(huán)液pH值控制范圍在4～6。由于以上原因?qū)е麓藘身?xiàng)指標(biāo)在3～5和6～8，破壞了硫酸銨最佳結(jié)晶環(huán)境。濃縮段pH>3.5時(shí)硫銨結(jié)晶顆粒已明顯變小，離心機(jī)無法分離。

（4）氧化率低，影響硫酸銨的結(jié)晶。煙氣中SO2與氨水反應(yīng)生成亞硫酸銨，經(jīng)空氣進(jìn)行強(qiáng)制氧化反應(yīng)生成硫酸銨溶液，形成的飽和或過飽和硫酸銨溶液進(jìn)行結(jié)晶，晶體的成長(zhǎng)和再結(jié)晶得到硫酸銨。

氧化反應(yīng)是液相連續(xù)，氣相離散，由于煙氣塵含量大使?jié)饪s段密度過高甚至堵塞氧化風(fēng)管，致使空氣與漿液不能充分接觸，氧化反應(yīng)不充分，嚴(yán)重影響硫酸銨的結(jié)晶。

2.2.2 處理措施

（1）加強(qiáng)對(duì)鍋爐布袋除塵器的運(yùn)行管理，強(qiáng)化除塵器設(shè)備維護(hù)力度，發(fā)現(xiàn)布袋破損及時(shí)更換，防止大量粉塵進(jìn)入脫硫島系統(tǒng)。對(duì)鍋爐除塵系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，將鍋爐布袋除塵器改為電袋復(fù)合式除塵，保證除塵器出口煙塵的排放指標(biāo)≤20mg/Nm3，降低煙塵對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響。

（2）將一級(jí)循環(huán)泵、二級(jí)循環(huán)泵吸入口的籃式過濾器更換為管道過濾器。由于籃式過濾器密封性不夠嚴(yán)密，很多硫酸銨顆粒和脫落玻璃鋼鱗片極易透過過濾器，堵塞噴嘴，影響脫硫塔吸收段吸收效果和二循噴淋降溫、蒸發(fā)、濃縮效果使脫硫塔超溫，影響結(jié)晶出料。

（3）在液氨流量調(diào)節(jié)閥后加10mm節(jié)流孔板，使液氨流量調(diào)節(jié)精確控制。調(diào)整一級(jí)循環(huán)泵A/C出口pH計(jì)安裝位置，使之測(cè)量準(zhǔn)確。強(qiáng)化生產(chǎn)管理，控制一級(jí)循環(huán)A泵pH值在5～8，一級(jí)循環(huán)C泵pH值在4～6，控制SO2指標(biāo)在20mg/Nm3～ 100mg/Nm3。降低液氨的投加量。

（4）脫硫系統(tǒng)開車前，將脫硫塔、循環(huán)槽進(jìn)行全面清理，并對(duì)一級(jí)循環(huán)泵、二級(jí)循環(huán)泵管線、過濾器、噴嘴進(jìn)行疏通。對(duì)脫硫島系統(tǒng)進(jìn)行24時(shí)間水聯(lián)運(yùn)，及時(shí)清理系統(tǒng)殘存雜物，觀察噴嘴布水情況，保證不堵塞噴頭。系統(tǒng)運(yùn)行后，對(duì)一、二級(jí)氧化風(fēng)管定期沖洗，保證風(fēng)管暢通。

2.3 硫銨管線斷裂及處理措施

2.3.1 主要原因

（1）甲醇廠一套生產(chǎn)裝置區(qū)有兩套鍋爐脫硫裝置，脫硫島硫銨排出管道長(zhǎng)度約1200m。由于1#/2#脫硫塔硫銨排出泵管道與料液泵回料管道過長(zhǎng)，管道膨脹釋放設(shè)計(jì)不合理位移過大，使管道頻繁斷裂。玻璃鋼管道粘接修復(fù)時(shí)間約24小時(shí)，影響系統(tǒng)正常出料，導(dǎo)致濃縮段固含量上漲過快，漿液粘滯堵塞循環(huán)管道、噴嘴，導(dǎo)致脫硫塔超溫。

（2）硫銨管道蒸汽伴熱形式不合適，蒸汽伴熱溫度150℃左右，長(zhǎng)期炙烤玻璃鋼管道使其脆化強(qiáng)度降低。而且在硫銨出料后隨即要用清水沖洗管道，劇烈的熱脹冷縮變化，造成管道彎頭、法蘭及膨脹節(jié)處頻繁拉裂。

2.3.2 解決措施

（1）對(duì)1#/2#脫硫島至硫銨廠房之間硫胺玻璃鋼管道全部更換，管道膨脹釋放重新設(shè)計(jì)，增加膨脹彎，加強(qiáng)管道支架。

（2）對(duì)1#/2#脫硫島至硫銨廠房之間硫銨管線伴熱方式進(jìn)行改造，用電伴熱代替蒸汽伴熱，適當(dāng)調(diào)控溫度。

2.4 液氨壓力不穩(wěn)定及處理措施

2.4.1 主要原因

（1）氨罐區(qū)布置在烯烴生產(chǎn)裝置區(qū)距脫硫島約2000m，因氨壓縮機(jī)故障頻發(fā)，液氨在輸送過程中易出現(xiàn)氣化現(xiàn)象，液氨壓力極不穩(wěn)定，導(dǎo)致流量調(diào)節(jié)困難，SO2指標(biāo)波動(dòng)很大。

（2）脫硫系統(tǒng)液氨調(diào)節(jié)閥是氣動(dòng)薄膜直通單座調(diào)節(jié)閥，在需要準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)小流量時(shí)操作調(diào)整非常困難，閥門在開度過小的情況下，液氨的壓力、流量波動(dòng)非常大。

（3）液氨管道無遠(yuǎn)傳壓力監(jiān)測(cè)設(shè)備，操作人員無法及時(shí)掌握液氨壓力變化，調(diào)整不及時(shí)。

2.4.2 解決措施

（1）氨罐區(qū)將液氨加壓泵由屏蔽泵更換為容積式泵，并加強(qiáng)液氨加壓泵日常管理工作，保證液氨壓力、流量穩(wěn)定。

（2）在液氨調(diào)節(jié)閥后安裝DN10的流量孔板，隨后調(diào)節(jié)閥門控制裕度改善，調(diào)節(jié)壓力、流量較為穩(wěn)定。逐步將脫硫島液氨調(diào)節(jié)閥更換為針形調(diào)節(jié)閥，SO2指標(biāo)超標(biāo)現(xiàn)象已極少發(fā)生。

（3）在脫硫島液氨調(diào)節(jié)閥前管道加裝液氨管線遠(yuǎn)傳壓力表并傳輸至DCS，便于操作人員觀察液氨壓力和工藝操作。

3 脫硝系統(tǒng)存在的問題及處理措施

3.1 噴槍設(shè)置不合理，NOX指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重

（1）設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行技術(shù)論證時(shí)擔(dān)心CFB鍋爐分離器入口煙道溫度無法達(dá)到SNCR工藝要求的850℃左右，因此將脫硝噴槍安裝在了鍋爐爐膛密相區(qū)。

（2）SNCR工藝使用的脫硝還原劑為20%氨水，因氨水制備故障導(dǎo)致氨水濃度只有10%左右。

3.2 處理措施

（1）將脫硝噴射系統(tǒng)三只噴槍安裝在鍋爐兩側(cè)旋風(fēng)分離器入口煙道處。改造后的鍋爐NOX排放指標(biāo)由之前的 350mg/Ncm3左右，控制在了80mg/Ncm3～ 120mg/Ncm3，氨水耗量也有600kg/h左右下降到了150kg/h～220kg/h，指標(biāo)合格率100%，運(yùn)行非常穩(wěn)定。

（2）修復(fù)氨水制備系統(tǒng)液氨蒸發(fā)器和密度計(jì)，保證氨水濃度在16%以上。

結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過對(duì)脫硫脫硝系統(tǒng)的工藝優(yōu)化和技術(shù)改造，先后解決了硫銨結(jié)晶顆粒小、脫硫塔噴頭堵塞、環(huán)保指標(biāo)不達(dá)標(biāo)、脫硫管線頻繁斷裂、液氨壓力不穩(wěn)定等一系列問題，甲醇廠鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)達(dá)到了安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期的運(yùn)行要求，鍋爐煙氣SO2和NOX排放指標(biāo)100%合格，降低了液氨單耗，硫銨產(chǎn)量日均增加40t，月均節(jié)能降耗46萬元。

參考文獻(xiàn)

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