淺析制酸尾氣堵塞對(duì)脫硫脫硝中制酸工藝的影響

汲慶東 馬加

摘 要：介紹了高含塵量的煙氣易造成設(shè)備積垢多，阻力增大，管道易堵塞。一旦管道堵塞，需要停機(jī)檢修，造成生產(chǎn)停滯，成本增加。含有除塵灰的氣體一旦進(jìn)入制酸系統(tǒng)會(huì)對(duì)管道造成堵塞，對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響，同時(shí)也給清理工作帶來了巨大的不便。通過介紹邯鋼360 m2燒結(jié)機(jī)的制酸工藝，在實(shí)踐生產(chǎn)遇到的成品酸產(chǎn)量低的問題，通過假設(shè)并實(shí)際考察，發(fā)現(xiàn)制酸尾氣管部分堵塞，氣流不暢。這一問題在之前的檢修中從未出現(xiàn)過，嘗試各種方法后，通過增加旁通管道的方法解決，避免停機(jī)檢查，減少成本支出。今后要加強(qiáng)對(duì)煙氣雜質(zhì)的控制，減少管道除塵灰的含量，有利于生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行，設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：制酸；除塵灰；脫硫脫硝

ANALYSIS ON THE INFLUENCE OF ACID TAIL GAS CLOGGING ON ACID PRODUCTION PROCESS IN DESULFURIZATION AND DENITRIFICATION

Ji Qingdong? ? Ma Jia

（Hebei Iron and Steel Group Dahe Ring Handan Branch? ? Handan? ? 056001， China）

Abstract：High dust content of flue gas is easy to cause equipment scale and increase resistance， and pipeline is easy to block.Once the pipeline is blocked， it needs to stop for maintenance， resulting in production stagnation and cost increase.The gas containing dust removal ash once enters the acid production system will cause blockage to the pipeline， which has a serious impact on production， and also brings great inconvenience to the cleaning work.This paper introduces the acid production process of 360 m2 sintering machine of Hansteel， and the problem of low production yield of finished acid encountered in practice. The author， through hypothesis and actual investigation， found that the acid production tail pipe was partially blocked， and the airflow was not smooth.This problem has never occurred in the previous maintenance， and the author tried various methods to solve it by increasing the bypass pipe， avoiding shutdown inspection and reducing costs.In the future， we should strengthen the control of flue gas impurities and reduce the content of dust removal ash in the pipeline， which is conducive to the stable production and stable operation of the equipment.

Key words： acid production; dust removal ash; desulfurization and denitrification

0? ? 前? ? 言

目前，燒結(jié)煙氣活性炭脫硫脫硝技術(shù)已在煉鐵廠逐步成熟，在投產(chǎn)過程中高含塵煙氣會(huì)影響脫硫脫硝效果，制酸工藝的產(chǎn)品濃度和產(chǎn)量，甚至?xí)斐稍O(shè)備堵塞，增加壓損，逼停系統(tǒng)，造成生產(chǎn)停滯。在實(shí)際投產(chǎn)過程中，第一次發(fā)現(xiàn)在制酸工藝系統(tǒng)正常運(yùn)行但是濃硫酸產(chǎn)量低的現(xiàn)象，經(jīng)假設(shè)分析并實(shí)際檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)尾氣管堵塞。高含塵煙氣會(huì)影響脫硫脫硝的效果，導(dǎo)致制酸工藝設(shè)備堵塞。

1? ? 系統(tǒng)原理

活性炭選擇性催化還原專利技術(shù)（CSCR）中，來自燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)的煙氣經(jīng)過變頻增壓后進(jìn)入吸附塔脫硫床層脫硫，然后在脫硫床層后中間氣室與氣態(tài)氨水混合進(jìn)行脫硝，煙氣中攜帶的污染物從下至上穿過吸附塔，活性炭層則從塔頂向下依次通過脫硝段和脫硫段再流出，兩者逆向吸附或催化反應(yīng)生成無害物質(zhì)，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后通過主煙囪排入大氣。

其中CSCR制酸工藝，就是將活性炭在解析塔里解吸產(chǎn)生的富含SO2氣體輸送至制酸系統(tǒng)，用來制取副產(chǎn)品98%濃硫酸，其剩余制酸尾氣再返回CSCR系統(tǒng)尾氣綜合治理裝置進(jìn)一步做處理[1]。該系統(tǒng)主要包括煙氣凈化工段（濕法）、轉(zhuǎn)化工段、干吸及成品工段以及配套的公輔工程等，制酸工藝簡(jiǎn)圖如圖1。

吸附過后的活性炭經(jīng)鏈斗機(jī)傳送至解析塔內(nèi)，通過高溫加熱的方法使吸附在活性炭上的SO2解析出來，來自活性炭在解析塔里解吸的煙氣約400 ℃左右，高溫高含塵煙氣經(jīng)過煙氣凈化工段進(jìn)行洗滌，通過第一、第二動(dòng)力波洗滌器洗滌掉大部分HF、HCL等雜質(zhì)，再進(jìn)填料洗滌塔進(jìn)行進(jìn)一步洗滌、降溫，再經(jīng)過一、二級(jí)電除霧器除去雜質(zhì)，凈化后的煙氣送往干燥塔。SRG煙氣經(jīng)干燥塔及冷卻循環(huán)槽后進(jìn)入轉(zhuǎn)化工，在釩觸媒的催化作用下煙氣中的SO2轉(zhuǎn)化為SO3，通過一、二吸收塔進(jìn)行干吸生成成品98%濃硫酸。出二吸塔的制酸尾氣返回制酸系統(tǒng)進(jìn)一步做循環(huán)脫硫處理，無制酸尾氣向大氣中直排。

由于從燒結(jié)機(jī)主抽風(fēng)機(jī)過來的煙氣內(nèi)含有除塵灰，當(dāng)除塵灰進(jìn)入系統(tǒng)后使其活性炭吸附后解析出來的富硫氣體內(nèi)也附帶了除塵灰以及活性炭粉，活性炭粉易被清洗但除塵灰不易被去除，會(huì)粘附設(shè)備，當(dāng)溫度過低使會(huì)導(dǎo)致管體的板結(jié)。

2? ? 高含塵煙氣對(duì)制酸工藝的影響

在脫硫脫硝生產(chǎn)工藝中，高含塵煙氣會(huì)對(duì)酸系統(tǒng)造成管道內(nèi)部積塵增加、產(chǎn)生積泥、壓損增大、設(shè)備堵塞，若積灰嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致停機(jī)，增加運(yùn)行成本和檢修難度。

高含塵煙氣會(huì)使管道積塵增加，煙氣有效通過面積減小，有效輸送能力降低，增加管道堆積壓力。高含塵煙氣會(huì)使凈化工段的循環(huán)酸含固增加，堵塞凈化工段噴頭，易在洗滌塔內(nèi)形成積泥結(jié)垢，凈化除塵和降溫效率降低。煙氣會(huì)攜帶大量酸泥進(jìn)入電除霧器，致使電除霧器積泥嚴(yán)重，產(chǎn)生故障[2]。在轉(zhuǎn)化工段內(nèi)的板式換熱器酸道積泥會(huì)造成換熱效率低，在催化劑表面積泥，嚴(yán)重的會(huì)與催化劑發(fā)生板結(jié)，催化劑活性降低，阻力變大。含大量酸泥的煙氣進(jìn)入干吸工段的干燥塔使得干燥效率低，吸收塔產(chǎn)酸低。設(shè)備一旦堵塞，需要整體停機(jī)檢修，設(shè)備內(nèi)部堵塞，需要停機(jī)檢查哪里堵塞，并進(jìn)行清理，清理的酸泥產(chǎn)生的酸性廢水需要進(jìn)行中和，才能排放，導(dǎo)致增加運(yùn)行成本和檢修難度。

隨著系統(tǒng)使用時(shí)間的延長(zhǎng)，因內(nèi)部積料、腐蝕等原因，會(huì)導(dǎo)致成品酸產(chǎn)出率逐步下降。在制酸生產(chǎn)運(yùn)行中，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題：隨著制酸轉(zhuǎn)化塔壓力逐步上升，發(fā)現(xiàn)二吸酸循環(huán)槽罐體的硫酸小漏斗向外噴酸，再到一吸酸循環(huán)槽罐體的硫酸小漏斗向外噴酸。在循環(huán)槽往外噴酸的情況下，制酸工段仍然可以產(chǎn)生低產(chǎn)量的濃硫酸，即每日高氣濃的情況下產(chǎn)生的濃硫酸較少。

3? ? 問題處理與改進(jìn)

為探尋脫硫脫硝運(yùn)行導(dǎo)致制酸量少的原因，針對(duì)該問題進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，提出兩種假設(shè)：

假設(shè)一：制酸設(shè)備內(nèi)部堵塞，需停機(jī)檢查。

假設(shè)二：制酸設(shè)備外部，比如制酸尾氣管堵塞，無需停機(jī)檢查。

先嘗試U形管壓差管測(cè)量壓力。測(cè)得二吸進(jìn)口壓力8.7，四換出口壓力值為8.8，檢測(cè)尾氣管道壓力顯示8.5左右。檢驗(yàn)結(jié)果假設(shè)一未堵塞。

由于U型管的溶劑是水，會(huì)和SO2反應(yīng)影響測(cè)量結(jié)果，同時(shí)因地理位置影響，操作不便影響U型管并不垂直，導(dǎo)致壓力數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，無法進(jìn)行參考。再次嘗試壓力表進(jìn)行測(cè)量，最大量程為10 kPa。二吸口壓力為10 kPa，測(cè)量三換入口時(shí)的壓力時(shí)超量程顯示10 kPa，測(cè)量二吸的進(jìn)口和四換出口壓力為10 kPa，測(cè)量二吸出口壓力為9.5 kPa。兩次嘗試判斷轉(zhuǎn)化段內(nèi)部沒有堵塞，假設(shè)一不成立。

制酸尾氣管是將把沒有轉(zhuǎn)化完的SO2進(jìn)行進(jìn)一步處理，通過管道重新打回到5 m煙道內(nèi)進(jìn)行再吸收解析。由于問題發(fā)生在冬天，外界溫度過低會(huì)影響紅外線熱感機(jī)器的檢測(cè)結(jié)果。若要檢查尾氣管是否堵塞還可以通過最原始方法，即“敲擊管道”進(jìn)行檢查，但該管道都是高空假設(shè)，距地面位置較高，且管道直徑為480 mm，若要進(jìn)行敲擊作業(yè)則需要架設(shè)吊架、跳板，對(duì)人工作業(yè)難度系數(shù)過大，施工難度較大，且存在一定的安全隱患。

經(jīng)過研討決定采取該措施：在制酸尾氣管道各個(gè)平臺(tái)處對(duì)管壁進(jìn)行打孔，再用U型管檢測(cè)實(shí)際壓力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在檢測(cè)管道前部壓力為正壓8.8 kPa，在檢發(fā)現(xiàn)管道外壁打孔檢測(cè)壓力為零壓力。又往后2 m處進(jìn)行打孔，出現(xiàn)負(fù)壓。由于壓力不同，判定此孔往前彎頭處管道堵塞，假設(shè)二成立，隨后在彎頭處開孔檢查，發(fā)現(xiàn)管道已被異物堵住。如圖2。

對(duì)管壁進(jìn)行了200 mm × 250 mm的開孔，發(fā)現(xiàn)尾氣管彎頭處已完全堵死，堵塞厚度未知，而且異物非常堅(jiān)硬。人力無法對(duì)其進(jìn)行清理，采用風(fēng)鎬以及電鎬對(duì)其進(jìn)行破碎，但也只能局部打碎。同時(shí)制酸尾氣管里存有的SO2散發(fā)的刺激性氣味，對(duì)清理異物工作造成了很大的不便。由于高壓水槍只能疏通直徑為200 mm的管道，而制酸尾氣管道直徑為480 mm，若采用高壓水槍打通，工作難度大且后期塵灰還有可能會(huì)堵塞尾氣管。為徹底解決問題，在清理完后對(duì)管道進(jìn)行了改造，對(duì)其增加旁通，如圖3。

增加旁通管道后，轉(zhuǎn)化塔壓力正常，一吸酸循環(huán)槽硫酸小漏斗以及二吸酸循環(huán)槽硫酸小漏斗也恢復(fù)了正常。增加旁通管道，減少后期出現(xiàn)故障的可能性，有效提高了檢維修作業(yè)的效率，縮短了作業(yè)時(shí)間，避免設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，降低了生產(chǎn)成本和故障率，為設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供了條件。

4? ? 分析塵灰

將尾氣管內(nèi)清理出的固體進(jìn)行化驗(yàn)?；?yàn)結(jié)果如表1，其中元素和成分對(duì)應(yīng)，元素含量高的有S、Fe、K、Cl。因?yàn)楸敬螜z查清理未停車，制酸工藝的尾氣管里的SO2、SO3含量最多。Fe含量較多在于燒結(jié)煙氣是燒結(jié)鐵礦的產(chǎn)生的煙氣含硫會(huì)對(duì)內(nèi)部鐵管造成一定的腐蝕。

5? ? 結(jié)? ? 論

對(duì)脫硫脫硝系統(tǒng)運(yùn)行中常見的故障及系統(tǒng)的不足進(jìn)行分析、總結(jié)，并針對(duì)各類故障、不足之處提出相應(yīng)的改進(jìn)方法，能夠有效降低設(shè)備故障率，確保環(huán)保設(shè)備系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，具有良好的社會(huì)效益，為同類設(shè)備故障處理提供參考[3]。

含有塵灰的煙氣體進(jìn)入制酸系統(tǒng)，多余的含硫氣體通過硫酸尾氣管道再次回到風(fēng)機(jī)前參與系統(tǒng)的吸附解析工作，長(zhǎng)時(shí)間富含塵灰的氣體進(jìn)入管道會(huì)導(dǎo)致管道的堵塞。由于之前尾氣管從未堵塞，通過此次的事情，為以后工作累積了經(jīng)驗(yàn)。塵灰一旦進(jìn)入制酸系統(tǒng)會(huì)對(duì)管道造成堵塞，對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響，同時(shí)也給清理工作帶來了巨大的不便。定期的檢修和清理工作可以有效減少管道煙塵灰的含量，有利于生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行，設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[2]? ? 姜子燕，彭國(guó)華，楊會(huì)，等. 高含塵冶煉煙氣對(duì)制酸系統(tǒng)的影響及應(yīng)對(duì)措施[J].硫酸工業(yè)，2020（11）：27-29.

[3]? ? 劉振國(guó)，韓瑞飛. 焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝常見故障處理[J].設(shè)備管理與維修，2022（3）：86-88.