焦?fàn)t煙氣除塵器濾袋骨架結(jié)垢的原因分析及改進(jìn)

王振波

（山東東尊華泰環(huán)保科技有限公司，山東濟(jì)南 271100）

0 引言

某企業(yè)擁有2×65 孔ZTJL5552D 型搗固焦?fàn)t，焦?fàn)t加熱采用焦?fàn)t煤氣作為熱源，加熱后產(chǎn)生的煙氣溫度為260～350 ℃，煙氣中含有二氧化硫、氮氧化物、VOCs、煙塵等有毒有害物質(zhì)，原建有一套脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)對(duì)焦?fàn)t煙氣進(jìn)行凈化。為滿(mǎn)足國(guó)家最新環(huán)保要求以及公司自身發(fā)展需求，新建一套脫硫脫硝備用產(chǎn)線(xiàn)，與原系統(tǒng)互為備用，便于系統(tǒng)停機(jī)檢修或維護(hù)。

新建脫硫脫硝備用產(chǎn)線(xiàn)投運(yùn)后，設(shè)備設(shè)施運(yùn)行正常，工藝指標(biāo)運(yùn)行穩(wěn)定，焦?fàn)t煙囪在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)低于超低排放標(biāo)準(zhǔn)。該產(chǎn)線(xiàn)投運(yùn)1 年后，出現(xiàn)主風(fēng)機(jī)振動(dòng)異常、脫硝塔阻力大、煙塵數(shù)據(jù)異常升高等一系列問(wèn)題，隨即組織對(duì)各系統(tǒng)全面排查，發(fā)現(xiàn)除塵濾袋的骨架鋼筋上有白色結(jié)垢現(xiàn)象。為避免情況惡化，做到源頭治理，迅速組織相關(guān)技術(shù)人員分析處理。

1 工藝介紹

原脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)工藝流程為：煙道→移動(dòng)床層鈣基干法脫硫除塵→SCR 脫硝→余熱鍋爐→風(fēng)機(jī)→煙囪排放。其中鈣基干法脫硫使用的脫硫劑為顆粒狀，主要成分為Ca（OH）2和Ba（OH）2-8H2O。

新建脫硫脫硝裝置工藝流程為：煙氣余熱回收→SDS 鈉基干法脫硫→濾袋除塵→中低溫SCR 脫硝。其中鈉基干法脫硫使用的脫硫劑為粉末狀，主要成分為NaHCO3。具體工藝為：煙氣從焦?fàn)t分煙道引出后，首先一部分進(jìn)入新建煙氣余熱鍋爐降溫至170 ℃左右，一部分從新建余熱鍋爐旁通管道通過(guò)與余熱鍋爐換熱后的煙氣匯合后進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)旁通閥門(mén)開(kāi)度使匯合后煙氣溫度控制在200～240 ℃。研磨后的脫硫劑（NaHCO3）超細(xì)粉噴入煙氣總管與高溫?zé)煔饨佑|，碳酸氫鈉超細(xì)粉在高溫?zé)煔獾淖饔孟拢纸獬龈呋钚蕴妓徕c和二氧化碳。煙氣中的SO2與噴入的NaHCO3（研磨后）充分混合，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成Na2SO3、Na2SO4、CO2和H2O，然后進(jìn)入除塵系統(tǒng)。含塵煙氣進(jìn)入除塵器，經(jīng)過(guò)除塵濾袋的過(guò)濾，去除煙氣中的飛灰，為后序的脫硝系統(tǒng)提供低塵環(huán)境。煙氣進(jìn)入脫硝系統(tǒng)后，在中低溫催化劑的作用下，氮氧化物和噴入的熱氨氣充分接觸，生成無(wú)害的氮?dú)夂退?。脫硝后的煙氣?jīng)風(fēng)機(jī)送入焦?fàn)t煙囪達(dá)標(biāo)排放。該套系統(tǒng)可使凈化后煙氣NOx含量≤100 mg/Nm3，SO2濃度≤30 mg/Nm3，粉塵顆粒物濃度≤10 mg/Nm3。

兩套脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)可以分別從焦?fàn)t煙道取氣進(jìn)行凈化處理，然后分別通過(guò)煙囪排入大氣，因此當(dāng)一套脫硫脫硝系統(tǒng)產(chǎn)線(xiàn)故障時(shí)，可啟用另外一套脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)。另外，兩套脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)之間設(shè)有閥門(mén)進(jìn)行聯(lián)通，可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)運(yùn)行，即煙氣先經(jīng)過(guò)原脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)凈化，再經(jīng)過(guò)新建備用產(chǎn)線(xiàn)凈化，最后通過(guò)煙囪排入大氣，以提高凈化效果。

2 問(wèn)題分析

新建備用脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)投運(yùn)后，發(fā)現(xiàn)焦?fàn)t煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中煙塵含量由投運(yùn)時(shí)的2.4 mg/m3升高到5 mg/m3（8%氧含量折算后平均數(shù)據(jù)，下同），氮氧化物數(shù)據(jù)由投運(yùn)時(shí)的63 mg/m3升高到85 mg/m3，脫硝塔阻力由投運(yùn)時(shí)的0.7 kPa 升高到1.1 kPa，主引風(fēng)機(jī)出現(xiàn)兩次異常振動(dòng)，振動(dòng)值最高達(dá)6 mm/s，遠(yuǎn)超風(fēng)機(jī)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（4.5 mm/s）。以上問(wèn)題的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響備用產(chǎn)線(xiàn)的安全、可靠運(yùn)行，亟需解決處理，經(jīng)商討決定，從以下6 個(gè)方面開(kāi)展排查分析：

（1）對(duì)焦?fàn)t煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中的氮氧化物和顆粒物、備用產(chǎn)線(xiàn)的脫硝塔阻力以及主引風(fēng)機(jī)振動(dòng)等參數(shù)標(biāo)定，檢查確定各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均在測(cè)量誤差范圍內(nèi)，因此數(shù)據(jù)測(cè)量誤差不是主要影響因素。

（2）對(duì)除塵器箱體進(jìn)行排查，確認(rèn)凈氣室和進(jìn)氣室是否存在短路現(xiàn)象，造成飛灰未經(jīng)濾袋凈化處理，直接進(jìn)入下道工序。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)除塵器阻力一直保持在0.6～0.8 kPa，未出現(xiàn)異常波動(dòng)，同時(shí)拆檢脫硝塔（除塵下道工序），脫硝催化劑表面未發(fā)現(xiàn)除塵灰（黑灰色）積存情況，結(jié)合焦?fàn)t煙氣在線(xiàn)監(jiān)測(cè)煙塵數(shù)據(jù)未大幅升高情況，基本判定除塵器箱體串漏不是煙塵數(shù)據(jù)升高的主要影響因素。

（3）逐個(gè)停用除塵器除塵倉(cāng)，檢查上箱體內(nèi)的箱板、除塵濾袋、濾袋骨架現(xiàn)場(chǎng)情況。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)各箱體內(nèi)均清潔、無(wú)積灰現(xiàn)象，排除箱板因焊接不牢、受熱變形、個(gè)別除塵濾袋損漏等因素造成的泄漏。檢查除塵濾袋與花紋板的卡接情況，均沒(méi)有出現(xiàn)掉落或松動(dòng)現(xiàn)象，排除濾袋與花紋板之間滲漏的因素。檢查濾袋骨架時(shí)發(fā)現(xiàn)骨架的上、中、下部均附著白色結(jié)垢物質(zhì)（圖1），結(jié)垢均勻，造成這種現(xiàn)象較為少見(jiàn)，需對(duì)結(jié)垢物質(zhì)進(jìn)一步檢驗(yàn)，便于分析論證。檢查濾袋發(fā)現(xiàn)濾袋內(nèi)壁清潔（圖2）、可見(jiàn)本色，外壁附著黑灰色除塵灰（圖3），基本判定濾袋的過(guò)濾、除塵效果較好。為進(jìn)一步判定，對(duì)除塵濾袋進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)證。

圖2 除塵濾袋內(nèi)壁

圖3 除塵濾袋外壁

（4）為檢驗(yàn)除塵濾袋質(zhì)量，檢測(cè)該濾袋除塵過(guò)濾效果，對(duì)現(xiàn)用的除塵濾袋和同批次的新除塵濾袋分別進(jìn)行透氣率、密度等方面的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明濾袋過(guò)濾性能良好，達(dá)到使用要求，確定濾袋質(zhì)量不是問(wèn)題的主要影響因素。

（5）為確定結(jié)垢物質(zhì)產(chǎn)生的源頭，對(duì)濾袋骨架上附著的結(jié)垢物質(zhì)進(jìn)行組分分析，檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。其中氧化鈉占0.094 9%，說(shuō)明該結(jié)垢物質(zhì)中鈉元素含量較少，由此推斷備用脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)使用的碳酸氫鈉不是生成結(jié)垢物質(zhì)的反應(yīng)物。其中氧化鈣占37.089 7%、三氧化硫占22.169 2%、氧化鋇占7.512 9%，由此得出鈣、鋇及硫酸根離子是構(gòu)成該物質(zhì)的主要成分，而上游工序中只有原脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)使用的脫硫劑及其產(chǎn)物含有以上成分；同時(shí)依據(jù)氫氧化鈣（或氫氧化鋇）與煙氣中二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣（或亞硫酸鋇）和水，CaSO3、BaSO3為沉淀物。

表1 結(jié)垢物質(zhì)組分檢驗(yàn)結(jié)果

少量的二氧化硫和氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)時(shí)的化學(xué)方程式：

少量的二氧化硫和氫氧化鋇發(fā)生反應(yīng)時(shí)的化學(xué)方程式：

分析得出，該結(jié)垢物質(zhì)主要由原脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)使用的脫硫劑（含氫氧化鈣、氫氧化鋇）與焦?fàn)t煙氣中二氧化硫反應(yīng)產(chǎn)生。

為進(jìn)一步確認(rèn)結(jié)垢物質(zhì)產(chǎn)生源頭，經(jīng)實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，原脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)雖長(zhǎng)期停用，但為保證原脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)停運(yùn)期間處于熱備狀態(tài)，該產(chǎn)線(xiàn)停運(yùn)期間進(jìn)出口閥門(mén)開(kāi)度仍控制在10%左右，造成少量煙氣經(jīng)過(guò)該產(chǎn)線(xiàn)后進(jìn)入下游備用產(chǎn)線(xiàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了白色結(jié)垢物質(zhì)為原脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)脫硫劑造成的。

（5）根據(jù)除塵器濾袋清灰工藝以及煙氣的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)分析，得出濾袋骨架結(jié)垢過(guò)程為：濾袋除塵器設(shè)有脈沖反吹裝置，該裝置利用脈沖閥動(dòng)作產(chǎn)生的脈沖壓力對(duì)準(zhǔn)除塵濾袋口進(jìn)行吹掃，使除塵濾袋外壁附著的除塵灰脫落，提高濾袋的過(guò)濾面積，降低除塵器阻力，使除塵系統(tǒng)高效運(yùn)行。該裝置默認(rèn)自動(dòng)運(yùn)行離線(xiàn)清灰模式，即清灰時(shí)關(guān)閉該除塵倉(cāng)出口的提升閥，可使清灰中的倉(cāng)室氣流處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，提高除塵濾袋反吹效果。該模式工作流程：1#除塵倉(cāng)各濾袋脈沖反吹（關(guān)閉1#除塵倉(cāng)提升閥→逐個(gè)啟動(dòng)1#除塵倉(cāng)室1#～12#脈沖閥對(duì)除塵濾袋反吹→打開(kāi)1#除塵倉(cāng)提升閥），然后依次對(duì)其他各倉(cāng)室濾袋脈沖反吹。由于除塵濾袋脈沖反吹時(shí)，該倉(cāng)室處于離線(xiàn)狀態(tài)，倉(cāng)室溫度會(huì)在離線(xiàn)后逐漸下降，加之脈沖反吹采用的氣體未采取預(yù)熱保溫措施，溫度較低，反吹時(shí)濾袋內(nèi)壁和骨架快速降溫。而骨架的材料是鋼，其比熱容較低，更容易快速降溫。由于煙氣中的SO2與脫硫劑反應(yīng)生成的離子主要以SO32-形式存在，極易使亞硫酸鈣（亞硫酸鋇）的飽和度達(dá)到并超過(guò)臨界飽和度，在骨架溫度低、煙氣濕度大的共同作用下，在除塵濾袋骨架上結(jié)晶，隨著時(shí)間的積累，造成骨架結(jié)垢現(xiàn)象。

3 解決措施

3.1 更換原脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)脫硫劑

原脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)采用的脫硫劑成分以氫氧化鈣和氫氧化鋇為主，其采用的氫氧化鋇化學(xué)結(jié)構(gòu)組成為Ba（OH）2-8H2O，升高溫度到200～500 ℃轉(zhuǎn)化成無(wú)水形式。當(dāng)煙氣溫度升高到200 ℃時(shí)，會(huì)釋放大量的H2O，造成煙氣含水量升高，為結(jié)垢提供必要的環(huán)境條件。因此為杜絕結(jié)垢問(wèn)題的發(fā)生，可采用低水分、高活性氫氧化鈣作為脫硫劑，既解決當(dāng)前結(jié)垢問(wèn)題，也可降低煙氣濕度高造成焦?fàn)t煙氣環(huán)保在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)高的問(wèn)題。

3.2 更換系統(tǒng)熱備方案

為杜絕原脫硫脫硝系統(tǒng)熱備期間對(duì)濾袋骨架結(jié)垢造成的影響，可在停用該系統(tǒng)前，提前消化脫硫劑，直到把流化床上脫硫劑清空，然后再適當(dāng)開(kāi)啟原脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)出口閥門(mén)開(kāi)度對(duì)原產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行熱備管理。

3.3 調(diào)控清灰裝置氣源溫度

脈沖反吹氣源宜采用露點(diǎn)溫度低于-46 ℃的工業(yè)氮?dú)?，并利用保溫加熱裝置對(duì)氮?dú)膺M(jìn)行預(yù)熱保溫，降低氮?dú)夂蜔煔獾臏夭睿瑴p少清灰時(shí)除塵濾袋和骨架的溫降，避免產(chǎn)生結(jié)垢所需溫度。

3.4 控制焦?fàn)t煙氣濕度

焦?fàn)t煙氣由焦?fàn)t煤氣和空氣在焦?fàn)t加熱系統(tǒng)內(nèi)燃燒產(chǎn)生的，因空氣的濕度受天氣影響，不便于控制，因此控制焦?fàn)t煙氣濕度的有效途徑是控制加熱用焦?fàn)t煤氣的含水量，即通過(guò)控制加熱用焦?fàn)t煤氣溫度，5—10 月份按（50±2）℃控制、10—5 月份按（50±4）℃控制，以及及時(shí)排放煤氣主管內(nèi)冷凝水，使煤氣中的水分及時(shí)排出等措施，減少煤氣含水量，從而降低燃燒產(chǎn)生的煙氣濕度，可使煙氣濕度低于結(jié)垢所需濕度。

4 結(jié)束語(yǔ)

焦?fàn)t煙氣除塵系統(tǒng)濾袋骨架結(jié)垢雖較比較少見(jiàn)，但該問(wèn)題的發(fā)生將嚴(yán)重影響整個(gè)產(chǎn)線(xiàn)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須引起足夠的重視。通過(guò)采取解決措施，脫硝塔阻力大、脫硝效率低、主風(fēng)機(jī)振動(dòng)異常、焦?fàn)t煙氣煙塵數(shù)據(jù)升高等一系列問(wèn)題均得以解決，消除了工藝隱患，使備用脫硫脫硝產(chǎn)線(xiàn)經(jīng)濟(jì)、長(zhǎng)效運(yùn)行，同時(shí)為解決該產(chǎn)線(xiàn)相關(guān)問(wèn)題提供參考依據(jù)。