濕法脫硫煙氣帶水問題淺析

馮長興

摘 要：濕式煙氣脫硫技術普遍存在凈煙氣帶水問題，本文以蘭州石化煙氣脫硫為研究對象，結合實際分析了煙氣帶水的原因、危害；探討了如何減少煙氣帶水對設備造成的腐蝕；從工藝操作及設備改造方面就如何減少脫硫煙氣帶水進行了分析。

關鍵詞：濕式煙氣脫硫；凈煙氣帶水；措施

前言：蘭州石化化肥廠鍋爐煙氣采用雙堿法濕式脫硫技術，其中2#吸收塔處理能力330000Nm3/h。基本工藝流程為：鍋爐引風機過來的高溫煙氣在原煙道急冷噴淋段被工藝水降溫至60～70℃進入脫硫塔中部，軸向上升與脫硫液逆流接觸發生脫硫反應，然后經吸收塔頂部的除霧器，除去煙氣中所夾帶的漿液和水霧；通過凈煙氣擋板去煙囪排放大氣。由于受除霧器效率、液氣比（G/L）、煙氣流速及出塔溫度等因素影響，凈煙氣所夾帶的漿液和水霧難以完全去除，這些漿液及水霧在煙道受碰撞聚集成液滴，如果不能及時排出，就會造成對煙道甚至引風機的腐蝕。

蘭州石化脫硫裝置2008年建成運行以來，煙道帶水問題一直較為嚴重，引風機、煙道殼體等腐蝕劇烈，鍋爐多次被迫停車以便檢修受損設備。

一、凈煙氣帶水原因分析

（一）除霧器效率下降。除霧器的作用主要是將脫硫后的煙氣在離開吸收塔之前所攜帶的水霧分離去除。在正常工況下，除霧器出口煙氣中的霧滴濃度低于75mg/Nm3，然而在實際運行過程中，受鍋爐灰分、煙氣流速等影響，除霧效率會有所下降。除霧器是通過波形板與流過的含有霧沫的氣體碰撞從而達到除霧效果的，當除霧器表面附著大量灰分或結垢物時，含有霧沫的氣體以一定速度流經除霧器，霧沫與波形板上的雜質相碰撞而停留在波形板上，由于液滴不能聚集從而被上升的煙氣再次帶走，效率就會下降。同時，除霧器的除霧效率隨氣流速度的增加而增加。但是，流速的增加有一定的限度，流速過高會造成二次帶水，從而降低除霧效率。通常將通過除霧器斷面的最高且又不致二次帶水時的煙氣流速定義為臨界流速，一般根據鍋爐負荷設計流速選定在3.5～5.5m/s。

（二）液氣比過大。液氣比（L/G）即噴入的洗滌液L與處理煙氣流量G的比值，高液氣比可以提高脫硫效率，但同時增加能耗，引起煙道及風機進水。近兩年因環保指標提高，脫硫選擇的液氣比一般都在運行上限。蘭州石化脫硫裝置液氣比經計算為3.8 L/Nm3，由凈煙氣帶走的蒸發水量達到35000～40000

kg/h，經實測，煙氣含濕量為8～12%。高液氣比導致煙氣帶水量增大，是導致煙氣帶水的主要原因之一。

（三）吸收塔出口煙氣溫度低。一般進入吸收塔煙氣溫度在120～180℃之間，在經過吸收塔脫硫時，與低溫洗滌液及急冷噴淋液接觸，一部分液體被氣化，同時隨煙氣還會夾帶一部分霧化的細小液滴，經過除霧器脫水后，仍有一部分隨煙氣進入吸收塔出口煙道。因濕法脫硫特性，吸收塔出塔溫度一般都低于50℃，而煙氣中的水蒸氣露點溫度較低，一般在30～50℃，如果不能及時提高煙氣溫度，或煙氣溫度不能達到酸露點以上，煙氣中SO3 和SO2就會轉化為硫酸和亞硫酸進而形成對煙道及設備的腐蝕。

圖1是煙氣帶水量與吸收塔出口煙溫的關系曲線，從圖中可以看出，當其他條件不變的情況下，帶水量隨出口煙溫的下降而增加，在80℃以下時尤為明顯。因此，吸收塔出口煙氣溫度低是導致煙氣帶水的主要原因之一。

二、減少凈煙氣帶水造成低溫腐蝕的措施

（一）加強除霧器沖洗，提高除霧效率。煙氣經過除霧器時，會將一部分飛灰及雜質帶到除霧器折流板上，從而引起除霧效果變差，因此，在運行過程中，要經常沖洗除霧器，保證折流板表面清潔。除霧器壓差是反映除霧器堵塞及運行狀況的重要指標。當壓差變大，說明除霧器表面積灰或者結垢堵塞，除霧效果變差，此時煙氣不能均勻分布，導致煙氣經過除霧器的流速不穩定，從而影響除霧效果。

（二）提高出口煙氣溫度。提高出口煙氣溫度的目的是為了防止煙氣中的水分凝結，同時將部分水滴蒸發。蘭州石化脫硫運行中使用煙氣旁路加熱系統，利用鍋爐空氣預熱器后200～320℃的熱風直接接入脫硫出口煙道加熱煙氣，在熱風管道加裝氣動擋板，通過DCS調節擋板開度，從而實現自動控制出口煙溫的目的。煙道的腐蝕一般是由硫酸和亞硫酸引起的，硫酸的腐蝕峰值在100℃附近，亞硫酸腐蝕的峰值在40℃以下，因此，從實際運行的經濟性以及可操控性來看，將煙氣出口溫度控制在60～80℃之間是較為合理的，在這個溫度區間，煙氣含濕量低，由尾部煙道排出的水較少，金屬管道及引風機等設備腐蝕很少發生。然而在實際運行中，由于受鍋爐負荷、空氣預熱器堵塞等因素的影響，熱風流量及溫度不穩定，從而造成尾部混合煙氣溫度的波動，要解決這一問題，就要從鍋爐操作方面入入手，加強空氣預熱器吹灰、穩定鍋爐負荷等。

（三）在出口煙道加裝凝結水導淋管。出口煙氣中含有較多的水滴，這些水滴與煙道壁碰撞就會停留在煙道壁上，聚集后沿煙道壁流到煙道底部，煙氣在低流速下不足以將這些水滴帶出煙囪，因此就會在煙道向低點位置流動，甚至反流進入引風機，引起殼體及葉輪的腐蝕，解決這一問題的方法就是旁路擋板前設置導流管及擋水板，蘭州石化在2011年對煙道進行檢修時對煙道進行了改造，在這之前，煙道和煙囪底部經常出現流水現象，煙道及引風機殼體還有外部保溫層等部位腐蝕極為嚴重，部分地方出現破漏。根據煙氣流動特性，在不同部位安裝導流管及擋水板。在隨后的跟蹤檢查中，未發現腐蝕及漏水現象。圖2是導流管及擋水板安裝位置示意圖，圖3是導流管安裝的實拍照片。

結論：濕法脫硫煙道帶水是不可避免的。因此，只能通過一些特有方法減少煙氣帶水，同時防止水份對金屬設備的腐蝕。通過對蘭州石化脫硫煙道帶水原因的分析。（1）提高吸收塔出口煙氣溫度是防止煙氣帶水減少腐蝕所必需的必要手段。（2） 合理的液氣比是減少煙氣帶水的前提。（3）正確使用收水除霧設備可減少煙氣中水份含量，降低煙氣含濕量。（4）在條件允許的情況下，可采取加裝導水擋水的方法保護金屬設備，防止腐蝕。

參考文獻：

[1] 陳蓮芳.鈣基脫硫劑濕式脫硫化學動力過程研究[D].山東大學，2001.

[2] 趙秀文，王有年等.鍋爐煙氣脫硫裝置操作規程.蘭州石化，2012.