脫硫塔煙氣消白技術(shù)應用

李正東

（中國石油化工股份有限公司金陵分公司煉油四部，江蘇南京 210033）

為了保證尾氣符合國家環(huán)保要求，IV 硫磺裝置尾爐產(chǎn)生的煙氣采用LK-EGC 脫硫工藝技術(shù)來脫除煙氣中的二氧化硫。該項技術(shù)是以NaOH 為脫硫劑的濕法脫硫技術(shù)。脫硫機理與其他脫硫劑的濕法脫硫機理相似，都是堿性物質(zhì)與二氧化硫溶于水生成的亞硫酸溶液進行酸堿中和反應，并通過調(diào)節(jié)氫氧化鈉的加入量來調(diào)節(jié)循環(huán)漿液的pH 值。

1 濕法脫硫煙氣產(chǎn)生白煙的原因與危害

濕法脫硫工藝運行中，脫硫劑溶液和脫硫塔入口的高溫煙氣直接接觸，使煙氣被增濕冷卻，而脫硫劑溶液中的水分則吸熱汽化，導致煙氣中的水蒸汽總量大大增加。而隨著脫硫過程的進行，煙氣溫度逐漸降低，煙氣溫度的降低使煙氣攜帶蒸汽的能力降低，如蒸汽總量超出了煙氣的攜帶能力，就會有大量的水蒸汽凝結(jié)為水霧，這些水霧到脫硫塔出口后就變成了白煙。煙氣形成白煙原理（見圖1），縱坐標為煙氣溫度，橫坐標為煙氣濕度，曲線為煙氣飽和曲線。A 點為脫硫塔入口點，B 點為脫硫塔出口點，D 點為外界冷空氣點，C 點為煙氣與空氣混合點。圖中B、C 點均處在飽和曲線上，說明煙氣攜帶水蒸汽的能力已經(jīng)達到最大，剩余的水蒸汽變成了水霧，也就是白煙。

圖1 煙氣飽和曲線圖

濕法煙氣脫硫出口凈煙氣溫度低、濕度大，并夾帶很多細小的液滴，煙囪附近時常會出現(xiàn)“降雨”現(xiàn)象，影響局地氣候。煙氣中凝結(jié)的液態(tài)水與凈化煙氣中殘存的SO2會生成亞硫酸液滴，在氧氣的作用下,亞硫酸會進一步轉(zhuǎn)化成具有腐蝕能力的硫酸液滴，在煙囪內(nèi)形成的硫酸液滴對煙囪構(gòu)成露點腐蝕，縮短煙囪使用壽命。在煙囪外部，因蒸汽冷凝形成的硫酸液滴則以酸雨的形式回落至地面,進而加劇煙囪周圍設備的腐蝕速率。

如能有效解決濕法脫硫后煙氣除濕消白，不僅可以減輕“白煙”這種視覺污染，而且還是治理大氣霧霾污染的有效途徑之一，同時回收煙氣中的水分和余熱，可兼顧解決環(huán)境與開發(fā)的矛盾[1]。

2 煙氣再熱工藝應用

煙氣變成白煙的根本原因在于進入脫硫塔的煙氣溫度高，攜帶了過多的水蒸汽，而經(jīng)過濕法脫硫后的煙氣溫度過低，導致水蒸汽凝結(jié)成了水霧。所以解決問題的方法就是如何降低煙氣進塔溫度，提高煙氣出塔溫度。為此有必要進行煙氣再熱工藝的應用。

2.1 煙氣再熱工藝原理與特點

為了降低投資成本，充分利用余熱資源，采用直接混合再熱工藝。直接混合再熱工藝是將脫硫塔排出的低溫飽和濕煙氣與經(jīng)過尾爐過熱段加熱的熱空氣直接充分混合加熱，使混合后的煙氣溫度升高[2]。同時由于使用尾爐過熱段加熱消白煙風機管道中的空氣，使得煙氣進脫硫塔的溫度降低，減少了煙氣與脫硫塔接觸時產(chǎn)生的蒸汽量，減少了白煙的產(chǎn)生。煙氣消白原理（見圖2）。

圖2 煙氣消白原理圖

由圖2 可知通過加熱，由C 點至B 點再到A 點。從C 到B 溫度增加，隨著飽和曲線含濕量也增加。脫離飽和曲線后，由B 到A 溫度升高，焓值增加，而含濕量不變，可容納水蒸汽量增加。從圖2 可以得出，通過加熱煙氣，可以使煙氣濕度遠離飽和點，增加煙氣攜帶水蒸汽的能力，這樣煙氣排出后就不會出現(xiàn)白煙了。

直接混合再熱工藝主要有兩個特點：

（1）安裝和運行相對低廉，能在較短的停機時間內(nèi)實現(xiàn)再熱管道兩端與原有系統(tǒng)的對接，改造工期很短，極大地提高了生產(chǎn)效率。

（2）采取了空氣和尾爐過熱段換熱的方法，同時降低了煙氣進塔溫度和提高了煙氣出塔溫度。

2.2 煙氣再熱工藝流程

煙氣再熱工藝流程圖（見圖3）。主要利用風機把空氣送到尾爐過熱段加熱，再連接到脫硫塔頂部，從而提高出口煙氣溫度。流程入口接過濾器，此次IV 硫磺開工在尾爐二三層平臺上安裝了兩臺風機的入口和出口消音器，消音器后有測量溫度和壓力的儀表、單向閥、8 字盲板、蝶閥。兩臺風機合并進入尾爐過熱段管線上還有熱電偶和流量計。流程出口進入尾爐過熱段的空氣預熱器E-2006 進行加熱后，進入脫硫塔塔頂加熱出口尾氣溫度消除白煙[3-5]。

圖3 煙氣再熱工藝流程圖

3 應用效果評價

煙氣再熱工藝應用后取得了較好的效果，消白煙風機開啟前后數(shù)據(jù)對比表（見表1）。由表1 數(shù)據(jù)可以明顯的看出，使用消白煙技術(shù)之后，煙氣進塔溫度下降，脫硫塔出口煙氣溫度明顯上升，脫離了飽和點，所以脫硫塔頂排出大量白色煙氣的情況也隨之消失。

表1 消白煙風機開啟前后數(shù)據(jù)對比表

4 結(jié)論

（1）IV 硫磺采用的煙氣消白技術(shù)能夠有效地消除脫硫塔頂?shù)陌咨珶煔?，達到視覺上的美觀。

（2）直接混合再熱工藝安裝和運行相對低廉，改造工期很短，提高了生產(chǎn)效率。

（3）采取空氣和尾爐過熱段換熱的方法，同時降低了煙氣進塔溫度和提高了煙氣出塔溫度，既消除了白煙又充分利用余熱。