氨法脫硫結(jié)垢原因分析及應(yīng)對(duì)措施

氨法脫硫結(jié)垢原因分析及應(yīng)對(duì)措施摘要：萬華化學(xué)（寧波）熱電有限公司現(xiàn)備有5臺(tái)鍋爐，鍋爐煙氣脫硫采用氨法脫硫工藝，現(xiàn)已備有4套脫硫塔。隨著脫硫塔的運(yùn)行，會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的管道結(jié)垢現(xiàn)象。在運(yùn)行過程中通過不斷試驗(yàn)和摸索，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化及調(diào)試，結(jié)垢問題也有了一定的緩解。關(guān)鍵詞：氨法脫硫；鍋爐煙氣；結(jié)垢；PH值A(chǔ)bstract：Wanhuachemical（Ningbo）ThermalPowerCo.，Ltd.has5boilers.Ammoniadesulfurizationprocessisadoptedforboilerfluegasdesulfurization，and4setsofdesulfurizationtowershavebeenprepared.Withtherunningofdesulfurizationtower，seriousscalingwilloccur.Inthecourseofoperation，throughcontinuoustestandexploration，thesystemwasoptimizedanddebugged，andthescalingproblemwasalsoalleviated.Keywords：ammoniadesulfurization，boilerfluegas，scaling，pHvalue引言我公司3#、4#氨法脫硫塔于2013年建成并投用，并于2017年相繼進(jìn)行改造。3#、4#氨法脫硫塔自投用以來，多次出現(xiàn)一級(jí)泵管道結(jié)垢及噴頭堵塞的問題，致使生產(chǎn)運(yùn)行不穩(wěn)定，在環(huán)保超低排放的要求下，運(yùn)行壓力也相對(duì)較大。脫硫?qū)I(yè)就結(jié)垢問題進(jìn)行了原因分析與研究，并采取相應(yīng)的措施。1、氨法脫硫工藝流程及存在問題氨法脫硫工藝流程如圖1。脫硫塔結(jié)構(gòu)自上而下分為除霧段、吸收段、濃縮段、氧化段四個(gè)部分。來自鍋爐的煙氣，SO2濃度最高在3000-4500mg/m3，溫度在120-140C左右，經(jīng)除塵后在引風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入脫硫塔濃縮段，經(jīng)降溫增濕后進(jìn)入吸收段煙氣中的二氧化硫與吸收液發(fā)生吸收反應(yīng)，反應(yīng)后的煙氣經(jīng)三級(jí)循環(huán)噴淋及除霧器除霧后由脫硫塔煙囪直接排放。吸收后的溶液回流至氧化段，與氧化風(fēng)機(jī)鼓入的氧化空氣發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化后的溶液大部分加氨后參加吸收反應(yīng)，少部分經(jīng)稀硫銨副線進(jìn)入濃縮段，濃縮段溶液經(jīng)結(jié)晶泵送入硫銨后系統(tǒng)處理后包裝成產(chǎn)品［1-3］。反應(yīng)方程式為：SO2+H2O+XNH3=（NH4）xH2-XSO3（NH4）xH2-XSO3+1/2O2+（2-X）NH3=（NH4）2SO4圖1氨法脫硫工藝流程圖一級(jí)循環(huán)泵共4臺(tái)，分別用1#/2#/3#/4#表示，其中1#/2#/3#泵抽取氧化段上部加氨室的溶液，4泵抽取下層經(jīng)氧化后的稀硫銨溶液。補(bǔ)入濃縮段的稀硫銨溶液從4#泵出口管線支出。脫硫裝置投入生產(chǎn)后，運(yùn)行大概半年后，1#/2#/3#泵電流開始下降，在清洗進(jìn)口濾網(wǎng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)較多的結(jié)垢堵塞濾網(wǎng)。剛開始清理后，泵電流還能恢復(fù)，隨著結(jié)垢加重，清洗濾網(wǎng)的頻次越來越高，電流恢復(fù)效果越來越不明顯。2.結(jié)垢原因分析2.1結(jié)垢物來源脫硫系統(tǒng)吸收段清理出來的結(jié)垢為黃褐色泥漿狀物，經(jīng)定性分析可知，結(jié)垢中含有鈣、鋁、鐵、硅、氯等元素，根據(jù)工藝情況分析其來源。吸收段溶液中的結(jié)垢主要由工藝介質(zhì)從系統(tǒng)外帶入，在一定的條件下結(jié)垢析出。進(jìn)入系統(tǒng)的介質(zhì)有鍋爐煙氣、工藝水、液氨、氨水、氧化空氣。鍋爐煙氣中含煙塵，工業(yè)水中含雜質(zhì)離子，在脫硫系統(tǒng)內(nèi)累計(jì)后，都可能生成結(jié)垢。2.2結(jié)垢物質(zhì)分析2.2.1鍋爐來煙氣中灰分高，導(dǎo)致溶液中灰分含量高我司一期鍋爐除塵采用的是電除塵和布袋除塵器，長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，電除塵器效果下降，布袋會(huì)有不同程度的破損，導(dǎo)致煙氣中灰分含量增加，公司大修時(shí)，對(duì)鍋爐公共煙道進(jìn)行清理，煙道內(nèi)煙塵沉積量較多，同時(shí)在脫硫塔停塔檢修時(shí)，氧化段底部沉積的粉塵淤泥也比較多。長(zhǎng)時(shí)間灰塵的累積為結(jié)垢形成提供了基本條件。管道上結(jié)垢的顏色存在不同分層，反映了當(dāng)時(shí)結(jié)垢時(shí)溶液的顏色，從圖2中看出管道上的垢大部分顏色較深，說明當(dāng)時(shí)溶液含灰量較大。同時(shí)，日常運(yùn)行中，對(duì)氧化段溶液取樣分析，發(fā)現(xiàn)溶液顏色較渾濁，顏色發(fā)黑。圖2一級(jí)泵管道結(jié)垢圖2.2.2工藝水中鈣鎂離子的富集脫硫在使用自來水前使用過一段時(shí)間大工業(yè)水，硬度為2mmol/L左右，鈣鎂離子濃度較高。后期改為使用自來水，硬度為0.2mmol/L，脫硫系統(tǒng)用水量比較大，近期500T/天左右。2.2.3溶液PH值較高有研究表明，溶液的PH越高，對(duì)污垢的生長(zhǎng)越有利⑷。因脫硫系統(tǒng)使用的脫硫劑為氨水和液氨，在運(yùn)行過程中，加氨過量會(huì)造成氧化段溶液PH值升高，加速結(jié)垢的生成。現(xiàn)今3#、4#塔氨水和液氨調(diào)節(jié)閥精度不夠，不能做到對(duì)流量的微量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)閥開度時(shí)常不足20%。經(jīng)常出現(xiàn)即使閥門開度較小但仍加氨過量的情況。其次，如亞硫酸銨氧化率不足，吸收液PH值也會(huì)上升［5］。造成氧化率不足的原因有：氧化段空氣量偏低、氧化段內(nèi)件故障、氧化段溶液密度過高等。2.2.4溶液溫度高鹽類垢中以碳酸鹽來分析，當(dāng)溫度升高時(shí)，Ca（HCO3）2分解，產(chǎn)生CaCO3結(jié)垢，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，有利于CaCO3的的生成［6］。垢在水中溶解度曲線如圖3,除CaSO4?2H2O存在一個(gè)極大值外，其余難溶物的溶解度均隨溫度的升高而降低，即越容易產(chǎn)生結(jié)垢物。氨水、液氨溶于溶液時(shí)會(huì)放熱，局部溫度會(huì)有明顯上升，從而促進(jìn)垢的生成。而從現(xiàn)場(chǎng)加氨小室內(nèi)的結(jié)垢情況也可以看出，加氨小室內(nèi)的垢明顯較多，且覆蓋面積較廣。加氨小室作為氨投入聚集點(diǎn)，是氧化段溶液PH最高點(diǎn)及熱量最高點(diǎn)，結(jié)垢量也是系統(tǒng)內(nèi)最明顯的地方，每次塔檢修都會(huì)盡量對(duì)加氨小室進(jìn)行清理來除垢。圖3溶溶解度曲線圖3管道結(jié)垢預(yù)防措施：3.1降低系統(tǒng)內(nèi)含灰量控制鍋爐來煙氣中灰分的含量，提高鍋爐布袋除灰效率。同時(shí)，要保證脫硫板框過濾的效率。當(dāng)塔內(nèi)溶液灰度明顯時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行倒液板框過濾除灰，降低系統(tǒng)溶液的含灰量。同時(shí)，也要保證后系統(tǒng)的出料，出料時(shí)的硫銨也能帶走部分雜質(zhì)。3.2提高系統(tǒng)水質(zhì)［4］脫硫系統(tǒng)盡量不使用大工業(yè)水，盡量使用自來水，并根據(jù)改造計(jì)劃，逐步使用除鹽水，降低系統(tǒng)內(nèi)鈣、鎂離子含量。2019年，工藝水槽已新增一路除鹽水管路，在后期會(huì)逐步投用除鹽水。3.3控制氨水和液氨的投入氨濃于水是放熱過程，在保證脫硫效率的情況下，使用低濃度的氨水，降低熱量的產(chǎn)生。并提高氨水調(diào)節(jié)閥門的精度，減少因精度不夠?qū)е录影边^量的情況。在保證排放指標(biāo)合格的前提下，通過加強(qiáng)工藝指標(biāo)的嚴(yán)格把控降低氨水或液氨的投入量，以降低溶液的PH值，減小結(jié)垢的生產(chǎn)速度。同時(shí)設(shè)置運(yùn)行控制要求，控制氧化段上部PH在6-7.5，氧化段下部PH控制在4-6［7］。同時(shí)要保證出口CEMS數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，達(dá)到出口數(shù)據(jù)控制的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。而且，加氨小室的開孔量及開孔口方向仍需與廠家及其他技術(shù)人員交流，合理設(shè)計(jì)加氨方式［7］，適當(dāng)降低加氨后容易PH值，盡量做到對(duì)氨溶于水時(shí)的速率及放熱過程的有效控制，提高氨溶于水時(shí)的速率以降低短時(shí)氨放熱熱量積聚的程度。在塔檢修期間，提高對(duì)噴嘴檢查清理的效果，保證噴嘴的噴淋效果，增加溶液與煙氣的接觸面積時(shí)間，提高反應(yīng)效率減少氨水或液氨的投入量，即降低溶液PH值。3.4定期檢查和更換管道定期對(duì)一級(jí)泵管道內(nèi)結(jié)垢情況進(jìn)行檢查并更換，做好更換計(jì)劃，保證一級(jí)泵管道內(nèi)的流通量，避免因管道流通量減?。?］，增加加氨量來保證脫硫效率，導(dǎo)致氧化段溶液PH值上升，進(jìn)一步加大管道結(jié)垢速率，從而形成惡性循環(huán)。在更嚴(yán)格的環(huán)保控制要求下，應(yīng)適當(dāng)提高循環(huán)泵流量，從而可減少脫硫劑的加入量。目前5#脫硫塔一級(jí)泵總循環(huán)量比3#、4#塔一級(jí)泵總循環(huán)量高680m3/h，3#、4#塔結(jié)垢情況明顯較嚴(yán)重，且5#塔自2015年投運(yùn)以來，還未出現(xiàn)因結(jié)垢出現(xiàn)更換一級(jí)泵管道的情況。所以，保證循環(huán)泵的流量可有效緩解一級(jí)泵管道結(jié)垢的情況。4實(shí)施效果針對(duì)脫硫系統(tǒng)一級(jí)泵管道結(jié)垢問題，我司采取的應(yīng)對(duì)措施，首先對(duì)一級(jí)泵結(jié)垢管道進(jìn)行了更換，其次，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行相應(yīng)調(diào)整等對(duì)結(jié)垢問題得到較大緩解，保證脫硫系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。但由于工藝系統(tǒng)及設(shè)備能力的限制，還不能從根本上消除引起結(jié)垢的因素，日后仍需進(jìn)行較大改造才能逐漸解決問題。參考文獻(xiàn)：［1］ 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