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燃煤鍋爐煙氣脫硫裝置結(jié)垢問題及對策

文檔作者：常浩文檔來源：蘭州石化公司化肥廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月11日
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第4期2010年7月中 氮肥M—Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNo．4Jul．2010燃煤鍋爐煙氣脫硫裝置結(jié)垢問題及對策常浩(蘭州石化公司化肥廠，甘肅蘭州730060)【中圖分類號]X 701．3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B [文章編號]1004—9932(2010)04—0028—021裝置概況我廠為削減SO：總排放量，在廣泛調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，于2007年8月-2008年10月建設(shè)了燃煤鍋爐煙氣脫硫裝置。該脫硫裝置采用雙堿法脫硫工藝脫除煙氣中的SO：，為3爐2塔配置，即A、B爐和C爐分別配備1。吸收塔和2。吸收塔。l。吸收塔煙氣處理能力為445 000 m3／h，實(shí)際煙氣量為434 903 m3／h；2。吸收塔煙氣處理能力為330 000 m3／h，實(shí)際煙氣量為329 927．6m3／h。裝置采用廣州市天賜三和環(huán)保工程有限公司的TFGD“多循環(huán)穩(wěn)定雙堿法”煙氣脫硫工藝技術(shù)，設(shè)計總脫硫效率I>95％，脫硫后煙氣中的SO：質(zhì)量濃度<77．75 mg／m3，煙塵排放質(zhì)量濃度<95 ms／m3，滿足GBl3223--2003《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。脫硫后的副產(chǎn)物——脫硫渣(CaSO，和CaSO。)屬于無毒無害物質(zhì)，可直接排入渣場，供鋪路、填溝等用。脫硫裝置采用DCS進(jìn)行自動控制，配備了完整的測量、自動調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)及信號報警裝置，以確保煙氣脫硫裝置安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2工藝原理雙堿法脫硫是用可溶性的堿性清液作為吸收劑吸收SO：，用石灰乳或石灰對吸收液進(jìn)行再生。由于在吸收和吸收液處理中使用了2種不同類型的堿，故稱為雙堿法。該裝置選擇鈉鈣雙堿法脫硫工藝，以鈉堿(NaOH)漿液作為主脫硫劑，以石灰漿液作為再生劑，主要反應(yīng)如下。[收稿日期】2009-10-22[作者簡介】常浩(1977一)，男．2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)。2NaOH+S02一Na2S03+H20 (1)Na2S03+S02+H20一---2NaHS03 (2)2NaHS03+Ca(OH)2一Na2S03+CaS03·1／2H20+3／2H20 (3)Na2S03+Ca(OH)2一---2NaOH+CaS03 (4)反應(yīng)(1)、(2)為吸收過程的主反應(yīng)，其中反應(yīng)(1)為再生液pH較高(>9)時的反應(yīng)，反應(yīng)(2)為pH較低(5—9)時的反應(yīng)。反應(yīng)(3)、(4)為再生過程的主反應(yīng)，其中反應(yīng)(3)為第1步再生反應(yīng)，反應(yīng)(4)為再生至pH>9后發(fā)生的反應(yīng)。由于存在著一定的氧氣，在脫硫過程中還發(fā)生以下副反應(yīng)：Na2S03+1／202一Na2S04NaHS03+1／202一---NaHS04因此再生時還有CaSO。·2H：O生成。3工藝流程煙氣經(jīng)電除塵器除塵后分成2路：大部分(90％)經(jīng)煙道進(jìn)入吸收塔內(nèi)，小部分(10％)進(jìn)入旁路通道。煙道設(shè)有激冷噴淋段，工藝水經(jīng)短管霧化噴嘴噴出，可起到降溫和保護(hù)塔入口防腐層的作用。在吸收塔內(nèi)，煙氣向上流動，先經(jīng)一層文丘里棒層均布、除塵、預(yù)脫硫，然后與由上而下的3層脫硫噴淋液(1臺脫硫液循環(huán)泵對應(yīng)1層噴淋層)以逆流接觸方式洗滌，脫除其中的SO：。脫硫后的過飽和濕煙氣經(jīng)塔頂2層除霧器除去霧滴，再與未入脫硫塔的那部分高溫?zé)煔?130℃)混合(溫度升到75℃以上)，通過煙道進(jìn)入煙囪排放。吸收SO：后的脫硫液先用再生泵送至緩沖池，再由緩沖泵送至反應(yīng)池，在反應(yīng)池內(nèi)與補(bǔ)入系統(tǒng)的石灰漿液進(jìn)行再生反應(yīng)，脫硫液得以再萬方數(shù)據(jù)第4期 常浩：燃煤鍋爐煙氣脫硫裝置結(jié)垢問題及對策 ·29·生，并生成脫硫副產(chǎn)物——廢石膏。反應(yīng)池內(nèi)的漿液利用落差溢流入沉淀池內(nèi)，進(jìn)行固液分離，上層的鈉堿清液溢流回緩沖池內(nèi)，通過回流泵分別泵人吸收塔頂層噴淋層，重新參與吸收脫硫過程；沉淀下來的CaS03·I／2H20、CaS04·2H20以及飛灰由渣漿泵送到真空帶式過濾機(jī)進(jìn)行脫水，制成低含水固態(tài)脫硫渣，濾液經(jīng)過濾液地坑泵返回脫硫系統(tǒng)。4問題及原因分析4．1 問 題脫硫裝置投入運(yùn)行后，總體運(yùn)行基本平穩(wěn)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。存在的問題主要是管道和設(shè)備結(jié)垢、堵塞嚴(yán)重，在脫硫液經(jīng)過的所有設(shè)備和管道表面都出現(xiàn)有結(jié)垢物，結(jié)垢物厚度達(dá)50—100 mm，呈灰白色，比較堅硬，無論冷水熱水均不能使之溶解。因管道和設(shè)備結(jié)垢、堵塞嚴(yán)重，脫硫塔阻力增大，煙氣處理能力嚴(yán)重下降；另外隨著結(jié)垢物的不斷累積，溶液輸送泵流量顯著下降，導(dǎo)致脫硫效果變差，出口氣體SO：含量難以達(dá)到設(shè)計要求。由于上述問題的存在，迫使整個系統(tǒng)經(jīng)常停車清理，不僅勞動強(qiáng)度大，更重要的是影響了裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。4．2原因分析4．2．1結(jié)垢物化學(xué)成分及性質(zhì)在實(shí)驗(yàn)室對吸收塔內(nèi)壁及文丘里棒層的垢樣的化學(xué)組成進(jìn)行了分析，結(jié)垢物的主要成分為CaS04·2H：0，其含量為90％左右。取結(jié)垢物樣品1塊，稱重后先置于冷水中浸泡24 h后撈出觀察，未見有溶解現(xiàn)象；再置于熱水中浸泡2 h后撈出觀察，也未見有溶解現(xiàn)象，復(fù)稱其重量基本不變。可見該結(jié)垢物為難溶或微溶物質(zhì)。向浸泡過結(jié)垢物的水中加入少量純堿(Na：CO，)溶液，立即生成大量白色沉淀，推斷生成了CaCO，沉淀。這說明結(jié)垢物樣品具有微溶特性，雖然溶解度不大，但是其水溶液中還是有含有一定濃度的鈣離子。這與CaSO。的溶解度特性是相符合的。取結(jié)垢物樣品一小塊(片)，用金屬鑷子夾住并置于天然氣爐盤的蘭色火焰上，觀察火焰顏色，發(fā)現(xiàn)火焰顏色呈鈣離子特有的磚紅色，幾乎見不到鈉離子特有的亮黃色，這說明結(jié)垢物中以CasO。為主。4．2．2結(jié)垢物形成的原因分析產(chǎn)生Ca,SO。垢層的主要原因在于Ca,SO。的“微溶”特性，它是介于“易溶”和“難溶”之間的一種物質(zhì)(30℃時在100 g水中的溶解度為0．249 g)。在沉淀池里雖然過濾掉了大部分的生石膏(CaSO。·2H：0)沉淀，但是母液中的CaSO。含量仍然飽和，按100 g水中CaSO。含量為0．25 g推算，溶液中的鈣離子質(zhì)量濃度在0．74 g／L左右。在加入生石灰時，工藝條件控制鈣硫比>l(實(shí)際為1．05)，因Ca(OH)：也是微溶物質(zhì)，故流出沉淀池的清液中Ca(OH)：含量也應(yīng)該是飽和的。按Ca(OH)：30℃時在100g水中的溶解度為0．16 g推算，進(jìn)入脫硫塔系統(tǒng)溶液中的鈣離子質(zhì)量濃度又增加O．86 g／L左右(因同離子效應(yīng)影響，實(shí)際增加值略有下降)，脫硫液中鈣離子總質(zhì)量濃度為1．6 g／L左右。在脫硫塔中，脫硫液吸收SO：生成了Na：S0，，Na：SO，在煙氣中過剩O：的作用下又有新的SO；一產(chǎn)生，這使得脫硫液中的CaSO。濃度超過飽和溶解度而結(jié)晶出來。再生后的母液進(jìn)人脫硫塔與高溫氣體接觸，液體溫度會升高到35℃以上，但溫度升高對CaSO。的溶解度影響不大。另一方面，在脫硫溶液與高溫氣體接觸時，還會因水分蒸發(fā)而使溶液濃縮，進(jìn)一步導(dǎo)致CaSO。結(jié)晶析出。此外，煙氣中的粉塵起到了形成結(jié)晶所必須的“晶種”的作用，溶液在過飽和狀態(tài)下，粉塵可以加速結(jié)晶的過程。5避免脫硫系統(tǒng)結(jié)垢的途徑5．1加入純堿沉淀鈣離子，降低循環(huán)溶液中殘留的鈣離子濃度5．1．1原理向母液投入適量的純堿，使母液中鈣離子與碳酸根結(jié)合生成難溶的CaCO，沉淀，溶液中鈣離子濃度大大降低(30℃時，CaCO，的l球。，=一8．86，由此推算其溶度積K。，=l-38×10一，對應(yīng)的鈣離子質(zhì)量濃度僅為1．48×10。g／L)，這就大大地減少了生成Ca,SO。·2H：0(生石膏)結(jié)晶的可能性。改進(jìn)后的脫硫方法仍然屬于“雙堿法”，只不過是用純堿替代燒堿。萬方數(shù)據(jù)第4期2010年7月中 氮肥M-Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNo．4Jul．2010低溫甲醇洗原始開車過程中的問題及處理訾文禮。王美麗。劉新波(河南開祥化工有限公司，河南義馬472300)[中圖分類號】TQ 223．12+1 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B [文章編號]1004—9932(20io)04-0030-03我公司甲醇裝置采用4．0 MPa Shell粉煤氣化制氣、耐硫低溫變換、3．4 MPa低溫甲醇洗脫硫脫碳、魯奇加壓合成工藝，生產(chǎn)規(guī)模為760 t／d。低溫甲醇洗系統(tǒng)從2008年6月原始試車至實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，期間經(jīng)歷了無數(shù)次改造，最終氣體成分達(dá)到設(shè)計指標(biāo)?，F(xiàn)將原始開車中出現(xiàn)的問題及處理情況簡述如下。1工藝流程1．1 專體的吸牧[收稿日期]2009—12—16【作者簡介]訾文禮(1978一)，男，河南商丘人，2001年畢業(yè)于河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院精細(xì)化工專業(yè)。5．1．2具體方法經(jīng)分析，Na2C03的加入應(yīng)在加入Ca(OH)：之后、沉降并過濾CaSO。·2H：0之前。根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)工藝流程，在沉降池加入Na：CO，最為適宜。可將Na：CO，制成一定濃度的水溶液后再加入系統(tǒng)，這樣可減輕操作人員的工作量。由于加入Na：CO，后生成的CaCO，沉淀物量不多，對脫硫塔系統(tǒng)影響不大，可以不考慮另設(shè)清除設(shè)備，CaCO，沉淀可以和CaSO。·2H：O一起過濾清除。Na：CO，的加量應(yīng)能滿足沉淀溶液中鈣離子的需要，不過加入過量的Na：CO，對生產(chǎn)過程非但沒有害，反而還有益處，因?yàn)镹a：CO，與NaOH一樣具有脫除SO：的作用。5．1．3經(jīng)濟(jì)性分析采用加入Na2CO，的方法來避免脫硫塔系統(tǒng)結(jié)垢，表面上看是增加了原料消耗和操作工序，但實(shí)際上在加入Na2CO，之后，可以少加或不加來自變換工號的變換氣經(jīng)預(yù)冷分離后從甲醇洗滌塔Cl底部進(jìn)入，在下塔與來自上塔的富CO：甲醇溶液逆流接觸，脫除H：S、COS等組分后進(jìn)入C1上塔，與甲醇貧液逆流接觸，繼續(xù)對CO：進(jìn)行脫除。從Cl塔頂出來的原料氣經(jīng)冷卻器E1復(fù)熱后被送往合成氣壓縮工段。由貧甲醇泉P4送出的甲醇貧液經(jīng)甲醇貧液水冷器E18、II E9和ⅣE8冷至一54．79℃后，從C1頂入塔。吸收CO：后的甲醇溶液由于溶解熱的釋放溫度升高，經(jīng)2次引出冷卻后返回塔內(nèi)吸收C02組分。1．2溶液的減壓再生Cl上塔底部的富CO：甲醇液，一部分進(jìn)入NaOH，這在很大程度上抵消了添加Na：CO，所增加的脫硫費(fèi)用，即便是脫硫費(fèi)用稍有增加，但是系統(tǒng)不結(jié)垢了，能夠長周期平穩(wěn)運(yùn)行，這在經(jīng)濟(jì)上來說也是很合算的。5．2其他輔助措施(1)將溶液系統(tǒng)鈣硫比降低一些，盡可能使鈣硫比等于l。盡管這樣對生石灰的利用率不利，但是可以降低溶液中鈣離子濃度，對減輕系統(tǒng)結(jié)垢有利。(2)連續(xù)排放部分母液，并補(bǔ)加等體積清水，維持系統(tǒng)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣可以避免系統(tǒng)中的Na2S04、Na2S03、Na2C03等物質(zhì)的積累，防止這些鹽類過飽和而產(chǎn)生新的結(jié)晶。不過這樣做要注意及時補(bǔ)充鈉堿(純堿或燒堿)，以免影響脫硫效果。(3)加強(qiáng)煙氣除塵，加強(qiáng)沉降池和石灰漿投放操作管理，盡可能減少溶液系統(tǒng)中的固體雜質(zhì)含量。這也是減輕和避免脫硫系統(tǒng)結(jié)垢必不可少的方法。萬方數(shù)據(jù)

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