造气循环水用于锅炉烟气脱硫试验小结

【摘要】介绍流化床锅炉烟气脱硫的工艺和特色，小结造气循环水代替氨水进行脱硫的试验。

【关建词】烟气脱硫；造气循环水；可行；锅炉

前言

山西天泽煤化工集团股份公司是一以年产200余万吨尿素为主的大型煤化工企业，其下属煤气化厂有三台流化床锅炉，化工厂有七台锅炉（即：链条炉10、35吨各一台；流化床锅炉35、40吨各两台，50吨一台），化工厂的锅炉承担着集团公司（巴公地区）日产3600吨化工产品和生活的用汽任务，为了建设两型社会，积极响应晋城市人民政府的要求，完成“十二五”节能减排的任务，将锅炉的脱硫工艺由炉内加石灰脱硫改为炉外烟气脱硫，两个厂的改造项目是从2012年启动，下半年开始工艺设计考察，设备招标等一系列前期准备工作，2013年开始施工，九、十月底相继完工十一月开始试车完善，十二月下旬正式投入运行，经过近半年的生产实践，试验证明：造气循环水用于锅炉烟气脱硫是完全可行的，2014年化工厂又开始着手改造两台40吨流化床锅炉的烟气脱硫。现就化工厂的运行总结如下：

一 脱硫原理和工艺流程、脱硫剂的确定

目前，用于燃煤锅炉的脱硫方法，一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等3类，其中燃烧后的脱硫又称烟气脱硫。在烟气脱硫技术中，按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法，湿法和干法脱硫各有优缺点，而半干（半湿）法越来越受到人们的关注；按脱硫产物的用途，可分为抛弃法和回收法两种；按脱硫剂的种类可分为钙（CaCO3）法、镁（MgO）法、钠（Na2SO3）法、氨（NH3）法、有机碱法五种，世界上（约九成）普遍使用的商业化技术是钙法，而在国内的氮肥企业中因有剩余氨水，许多单位的锅炉采用氨法烟气脱硫，它既完成了环保减排的任务-脱硫，又可得到硫铵副产品，故倍受欢迎，而我厂因尿素装置生产能力偏大，合成氨-尿素系统没有多余氨水，故烟气脱硫装置投运时，尝试用造气循环水（含氨废水）做碱性吸收剂，采用氨法脱硫工艺和设备对锅炉进行烟气脱硫，以达到“以污治污”的效果，其流程即：

除尘后的锅炉烟气进入脱硫吸收塔（吸收塔内配有两层喷淋进行脱硫除尘，一层除雾器进行脱水除雾）后，在脱硫塔内锅炉烟气和造气循环水逆向接触，利用造气循环水中的氨氮和烟气的二氧化硫反应产生亚硫酸铵，亚硫酸铵继续有吸收二氧化硫的能力，进而生成亚硫酸氢铵，形成盐的混合物，在没有达到平衡之前，都具有吸收能力。生成硫酸铵并不断地带出，改变生成物的量，反应一直正向进行。以吸收其中的SO2和烟尘（排放的烟气可降温至≤60℃，含尘浓度～50mg/Nm3，SO2浓度≤100mg/Nm3），脱硫液的流程：从造气循环冷水泵来的水作为烟气脱硫系统补充水，由泵入口经脱硫泵加压进入脱硫吸收塔内，与烟气发生反应，生成物（亚）硫酸铵混合液排出塔，再返回造气循环水，利用造气循环水中的钙碱与硫酸铵反应生产石膏，从而使硫酸根从脱硫液中移至沉淀池底形成固体废渣。

二 主要设备一览表

三 环保设施检测，生产运行情况

晋城市环境保护监测站于2013年12月24日～25日，对山西天泽集团股份公司烟气脱硫系统的1#脱硫塔（1#、2#锅炉）、2#脱硫塔（3#、4#锅炉）进行了现场监测，监测期间1#锅炉（备用锅炉）未运行。监测情况见下表：

监测结果表明：烟气脱硫工程改造后锅炉烟气脱硫后（1#脱硫塔）竖直烟道SO2排放浓度范围为51mg/m3-57mg/m3，脱硫效率范围在86.1%-87.9%之间，锅炉烟气脱硫后（2#脱硫塔）竖直烟道SO2排放浓度范围为48mg/m3-60mg/m3，

脱硫效率范围在85.7%-88.3%之间，均满足《锅炉大气污染物排放标准 》（GB 13271-2001）表2Ⅱ时段排放浓度900mg/m3及设计标准二氧化硫排放浓度≤100mg/m3，脱硫效率85%以上，按345天/年计算，二氧化硫年脱硫量为583.7t。

四 其它

（一）烟气脱硫吸收塔的特色：

（1）内防腐：壳体由碳钢制作，内表面采用高科技的含钛量较高的工业瓷片进行防腐，该瓷片具有防腐、耐磨、耐高温等特点。瓷片与碳钢的连接形式如图：

图中所示上层为碳钢板，中间部分为防腐的耐酸胶泥，内层与脱硫浆液接触的部分（图示下层）为含钛量较高的工业瓷片。瓷片和碳钢之间，采用耐酸胶泥进行粘结，胶泥能够承受脱硫系统条件下的腐蚀，同时能够调节碳钢和瓷片热膨胀引起的位移。瓷片结构细密，表面无污染，瓷片之间的连接采用子母套的形式进行连接，以防瓷片脱落。

（2）除雾器 吸收塔内设高效除雾段即规流除雾器一套，除雾器安装了喷淋水管，通过控制程序进行定期冲洗，去除除雾器表面上的结垢和补充因烟气饱和而带走的水份，以维持吸收塔内除雾器要求的液位。规流除雾器其原理及主要性能描述如下：

1、吸收塔运行时，烟气推动除雾器上的填料球使其呈规则状态运动。烟气与填料球朝同一方向运动，延长了烟气通过除雾器的距离和时间，烟气中夹带的雾滴由于惯性撞击由填料球表面捕集，在填料球层不断积累。直到聚集的浆液重力大于烟气的上升托力时，才从除雾器中落回到塔下。

2、规流除雾器运行的优势：由于采用了独特的导流设计，填料球只会在塔内作自转和公转的圆周运动，而不会有影响除雾效率的上下运动；除雾过程规则的运动状态，对烟气通过时会产生调整和规整气场分布均匀，促使气液接触更加充分和均匀；极大的增加了气液接触面积和时间，并通过填料球运动对烟气的切割而不断改变烟气的流动方向，从而达到提高脱水效率目地。

3、相比于静止的折流板除雾器，规流除雾器具有自洁功能，当灰尘粘附于填料球表面时，会因为填料球的运动碰撞、相互摩擦而剥落，从而彻底杜绝了除雾器结垢、堵塞的可能性。

除雾器的脱水原理示意图如下：

（二）运行中暴露的问题

1、造气循环水的温度升高，因为锅炉烟气的温度由110-135℃降至35-50℃，其热量随循环水返回造气系统，原造气循环水装置没变，和去年同期相比，水温升高浊度（悬浮物）增加，加上我厂造气循环水的本身条件就差，故它是（从三月份开始）半水煤气温度同比升高（约2℃）的因素之一，影响了压缩机的打气量；循环水凉水塔风机的漂移物和周边的环境、造气系统水路堵塞状况和泵的冲涮、沉淀池固体废渣等等都发生了细微变化，有多大影响待进一步观察；凉水塔风机等运转部件认真坚持（既定的）每半个月彻底检查保养一次；而在煤气化厂因造气循环水装置的本身条件较好，其变化不明显；应该肯定的是：特别是在冬天最冷季节，消耗了一定量的造气循环水，有利于平衡全厂排水，实现工艺废水零排放，缓解了污水处理系统的压力。

2、烟气脱硫的烟道和脱硫液管道经过防腐处理，新制钢烟道和老烟道连接处等为数不多的地方未防腐，待机会彻底处理，脱硫泵体内壁和运转部件虽做防腐处理，但泵的备件消耗量较大，现在造气循环水泵和烟气脱硫泵，开始试用耐磨耐腐的双相不锈钢材质，有待观察效果；烟气脱硫因是锅炉系统后建的改造项目，故排烟管路阻力增加，特别是排烟温度的降低，理论上应该影响烟囱（出烟囱进大气后的热力抬升力）的效果，增加了锅炉引风机的负荷（新上的钢制烟囱下面是脱硫塔，其内径设计和原来的砖烟囱相比偏小），实际影响到锅炉出力（下降）；在线检测SO2的数据偏低；目测外观排烟的颜色和数据，表明烟气脱硫也有一定的除尘功能，或者说除尘效果好烟气脱硫的负荷可减轻。

（三）造气循环水用于锅炉烟气脱硫是完全可行的，但最大问题是：舍弃了硫铵副产品，增加了造气沉淀池固体废渣的转移量（大约增加15%）；造气循环水泵的叶轮和口环、泵体消耗量、检修量很大；为了调节PH，有时被迫添加添加石灰。我公司烟气脱硫项目的投运，属于环保项目，它虽然增加了单位产品的消耗和成本比如：电、备品备件、人工及管理等费用，但也彰显出化肥企业秉承一安全二环保三生产勇于担当社会责任的宗旨。

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