锅炉烟气脱硫脱硝系统运行问题及处理措施

2021-01-09柯芳标中国石油化工股份有限公司茂名分公司广东茂名525000

化工管理 2021年8期

柯芳标(中国石油化工股份有限公司茂名分公司，广东茂名 525000)

0 引言

随着我国节能环保政策的推广应用，人们的环保意识也不断提升，对工业生产提出了更加严格的要求，避免工业生产引起的环境污染加重。烟气脱硫脱硝技术能够有效清除烟气中的有害物质，从而有效降低工业废气对环境造成的污染，从而满足环保部门对工业生产的相关要求，因此近些年来得到了快速的发展[1]。但是由于锅炉烟气脱硫脱硝系统运行比较复杂，其中应用到了多种技术与设备，在实际运行过程中可能受到各种因素的影响而发生较多的问题，为了确保锅炉烟气脱硫脱硝系统能够持续稳定的运行，需要采取有效的措施来降低各种问题的发生率。

1 锅炉烟气脱硫脱硝系统的重要性

目前我国空气污染的问题比较严重，二氧化硫超标、颗粒物悬浮物超标、工业粉尘排放量不断升高，引起了较多的环境问题，对我国经济的可持续发展以及人们的健康安全造成了较大的威胁[2]。自改革开发以来，我国已经采取了较多的措施来控制环境污染问题。但是随着我国工业化水平的升高，工业废气排放量也不断升高，预计到2030 年全国氮氧化物的排放量超过4300 万t，对我国的生态环境造成较大的危害。随着我国城镇化水平的不断提升，环境保护力度不断增强，大力推动工业节能技术，对于建设环境友好型社会，降低大气污染物排放量，从而改善自然环境具有重要的现实意义[3]。国家出台的《大气污染防治行动计划》中明确指出需要采取有效的措施来进一步降低工业废气中有害物质的排放量，因此在全国范围内都推行锅炉大气污染物特别排放限制政策，要求65 t 以上锅炉设备需要在1 年内改造并达到限定标准。锅炉烟气脱硫脱硝技术能够满足这一要求，能够有效降低烟气中的二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物含量，从而满足环境保护的要求。

2 锅炉烟气脱硫脱硝技术分析

2.1 烟气脱硫技术

目前国内锅炉烟气脱硫脱硝系统中使用的脱硫技术主要为以下三种：（1）干法脱硫技术：其主要是将石灰粉喷入烟道中并与酸性气体在除尘器滤袋周围产生化学反应形成化合物，然后与灰尘仪器进入除尘器，这种工艺具有操作简单、经济实惠、占地面积小的优势，且石灰粉不容易堵塞管道，但是缺点是石灰粉消耗量大且反应率较低[4]；（2）半干法脱硫技术：其主要是将吸收剂喷入反应塔，在反应的过程中利用余热使吸收剂水分蒸发，最终以固态的形式排出；该方法具有脱硫效率高且操作简单，容易处理反应物且占地面积小的优势。目前在市场中得到了广泛的应用；（3）湿法脱硫技术：该技术主要是通过吸收塔的方式让酸性气体进入塔内并充分与碱性液体反应从而达到脱硫的目的。这种方法具有脱硫效率高且原材料消耗量少的优势，但是流程比较复杂且由于需要处理反应液体，涉及到废水处理问题。

2.2 烟气脱硝技术

目前烟气脱硝技术中主要是应用选择性非催化还原法与选择性催化还原法这两种。前者主要是通过将稀释后的脱硝溶剂喷入塔内然后将环境温度控制在800～1 100 ℃，促使氮氧化物还原成氮气与水，脱硝率在50%～60%，一般采用工业尿素或氨水作为还原剂[5]。该技术的脱硝率高且还原剂容易获取，无二次污染的优点，具有经济效益高且操作简单的优势，对锅炉运行无明显影响，因此改造之后不会影响锅炉运行。后者主要是在催化剂的作用下，将环境温度控制在320～340 ℃，使氮氧化物与氨气混合产生还原反应，从而生成氮气、氢气与氧气，脱硝率在70%左右，且无二次污染的优势，但是总体的投资和运营成本较高，且改造之后会影响锅炉原有结构，在实际中的应用受到限制[6-7]。

3 锅炉烟气脱硫脱硝系统常见运行问题及解决措施

3.1 结晶颗粒小及其处理方法

结晶颗粒小主要是由于防腐层脱落导致循环泵喷头堵塞，导致脱硫塔温度升高，或者是由于原材料使用量过多导致pH值过高，导致结晶效果受到影响；或者是由于除尘器泄露导致粉尘进入脱硫塔中，循环泵喷头堵塞导致浓缩段形成密封空间，加上温度升高，导致结晶颗粒缩小，影响分离效果。为了解决这一问题，在脱硫系统开始之前可以进行相应的测试，在检修完成之后通常需要进行水联动测试，并清理脱硫塔以及循环槽等部位的灰尘及杂质。水联动测试结束之后需要密切观察喷头以及泵体有无堵塞的情况发生，从而避免结晶颗粒小的情况出现。同时要合理控制液氨的使用量，严格控制脱硫塔的pH 值，并且要确保烟气稳定排出，将传统的入口过滤器更换成通道过滤器，能够进一步提高过滤效果；最后还需要改进除尘系统，目前多采用布袋除尘器，可以改为使用电袋复合式除尘设备，尽可能降低烟气中的颗粒物含量，满足国家相关政策的要求，达到保护环境的效果。

3.2 石膏氧化不足

目前在工作中发现若实际参与氧化的空气量不足，导致石膏脱水困难，会影响脱硫效率，这主要是由于风机出力不足或者是氧化风机容量不足引起的[8]。

针对这一问题主要是通过定期清除滤网，同时对风机进行技术改革，将自动卸荷阀改为蝶阀，有助于解决风机出力不足的问题，同时还需要增加风机出口管线，从而提高氧化倍率，进一步解决石膏氧化不足的问题。

3.3 氨水脱硝存在一定的危险性及解决措施

氨水脱硝具有较高的危险性，但是由于其在实际应用中脱硝效果最佳，因此需要采取现金的技术不断完善相关工艺方法，降低能耗，保障工作人员的人身安全，充装氨水时一定要按照标准化的操作进行，并加强阀门、管道的检查，避免腐蚀引起的泄漏事故。

3.4 过滤器堵塞及解决措施

锅炉烟气脱硫脱硝系统多使用篮式过滤器，在使用一段时间之后循环泵电流下降，在检修过程中发现此类过滤器本身的密封性较差，因此许多杂质颗粒会进入过滤器底部缝隙，从而导致喷头堵塞的情况发生。为了解决这一问题，首先可以更换过滤器，使用密封性能更好的过滤器，考虑到过滤器堵塞物主要是硫酸铵，因此可以改为孔径为12 mm 的过滤器。

3.5 氨逃逸、气溶胶及解决措施

氨逃逸主要是由于采用氨水作为吸收剂，但是氨水具有一定的挥发性，且长时间放置容易导致能量损失，导致脱硫效率下降，甚至引起空气污染，因此需要尽可能降低氨水分挥发性。气溶胶是指脱硫过程中氨水挥发性形成的小液滴与未吸收二氧化硫生成亚硫酸铵形成的水蒸气，这就导致排放气体中含有亚硫酸铵，引起二次污染。为了解决这一问题可以通过安装氨逃逸检测设备，从而监控氨逃逸情况，尽可能降低液氨使用量，降低氨损耗量，或者是安装喷水设施来预防逃逸的问题。

3.6 设备腐蚀问题及解决措施

由于烟气中含有SO2、HF 等酸性气体，容易形成酸液从而腐蚀设备，尤其是焊缝部位。同时吸收塔溶液中的硫酸盐以及亚硫酸盐中析出的结晶会导致温度改变，使得内衬与基质不同步膨胀，从而降低内衬黏度。

为了解决这一问题需要选择合适的脱硫设备以及配套的防腐内衬，至少能长期承受160 ℃的烟气以及20 min 的180℃烟气。严格控制内衬的安装质量，做好原材料验收以及预处理的控制。对原装材料的品种、硬度、厚度以及外观进行有效控制。防腐内衬需要进行预处理来提高其使用时间，现场加工温度控制在15～30℃，湿度控制在70%，施工过程中需要对配料、流程、涂料的施工工艺进行有效控制。安装过程中需要确保焊缝光滑无缺陷，且内支撑需要使用圆钢或方钢，不能使用槽钢、工字钢，外接管则需要使用法兰连接。防腐材料目前国内通常使用2～4 mm 的玻璃鳞片，脱硫搅拌器通常使用顶进式搅拌器，低温烟道可以使用内衬玻璃鳞片，吸收塔浆液的pH 值为4～6，需要定期采集浆液进行酸碱值测定，检测Cl-浓度，避免其酸度过高，加强肥水管理，避免Cl-富集，避免系统内部各设备的磨损程度增加，同时要及时疏通管道，此外还需要合理设置石灰石浆液的投入量以及除雾器的运行时间，监控浆液塔的液位以及浓度。