燃煤鍋爐煙氣氨法脫硫裝置技術(shù)優(yōu)化

羅俊國(guó) 何建偉

摘 要：四川天華股份有限公司供熱項(xiàng)目于2010年12月建成投產(chǎn)，包括2×220t/h+75t/h三套循環(huán)流化床鍋爐裝置、三套電袋復(fù)合除塵裝置、兩套鍋爐煙氣氨法脫硫裝置。鍋爐煙氣氨法脫硫裝置采用江南環(huán)保塔內(nèi)飽和結(jié)晶氨肥法工藝，用15%左右的氨水吸收鍋爐煙氣中的二氧化硫生產(chǎn)硫酸銨料液，并利用原煙氣熱量實(shí)現(xiàn)料液的濃縮提濃;硫酸銨漿液送入硫銨處理系統(tǒng)處理生產(chǎn)硫酸銨;脫硫后的凈煙氣由塔頂直接排放。

關(guān)鍵詞：燃煤鍋爐;煙氣氨法;脫硫;技術(shù)優(yōu)化

氨法脫硫技術(shù)以水溶液中的NH3和SO2反應(yīng)為基礎(chǔ)，在脫硫塔的吸收段氨水將鍋爐煙氣中的SO2吸收，得到脫硫中間產(chǎn)品亞硫酸銨或亞硫酸氫銨的水溶液;在脫硫塔的氧化段，鼓入壓縮空氣進(jìn)行亞硫銨的氧化反應(yīng)，將亞硫銨直接氧化成硫銨溶液。

1 脫硫塔入口煙道系統(tǒng)研究創(chuàng)新

1.1 脫硫塔入口煙氣擋板門密封技術(shù)研究改造

經(jīng)研究后將脫硫塔入口煙氣擋板門改為電動(dòng)插板閥，在閥板與閥座密封面之間增加填料密封，確保脫硫塔入口煙氣閥門無泄漏，實(shí)現(xiàn)兩套脫硫裝置能可靠隔離、獨(dú)立運(yùn)行和安全檢修，有效解決備用脫硫塔的正常隔離維修問題。

改進(jìn)后擋板門介紹：插板門下部安裝滾輪的鎖緊裝置布置在側(cè)面，鎖緊軸設(shè)計(jì)為3組，鎖緊軸材質(zhì)為3Cr13不銹鋼;密封面保證一定的平面度，在平面上設(shè)盤根槽，在盤根槽內(nèi)裝有陶瓷纖維盤根，門板緊貼在密封面上;推拉門板的絲桿螺母設(shè)在殼體外部，以保證在傳動(dòng)時(shí)無卡阻現(xiàn)象發(fā)生，門板的開和關(guān)采用兩根拉桿。

1.2 脫硫塔內(nèi)部煙道檐口吊板材質(zhì)防腐蝕技術(shù)研究

經(jīng)多次研究后將脫硫塔入口煙道頂板、伸入脫硫塔內(nèi)部煙道頂部檐口吊板材質(zhì)均改為耐腐蝕、磨損效果更好的純254SMo不銹鋼板，且易于施工和檢修維護(hù)。

2 脫硫塔系統(tǒng)技術(shù)研究創(chuàng)新

脫硫塔循環(huán)段作用：二級(jí)循環(huán)泵將循環(huán)槽中稀硫銨液提升到循環(huán)段，通過噴淋裝置將硫銨液與煙氣進(jìn)行熱量交換，使硫酸銨溶液蒸發(fā)至飽和結(jié)晶生產(chǎn)出一定濃度的硫酸銨漿液;同時(shí)分離出煙氣中夾帶的水滴。

2.1 脫硫塔二級(jí)噴淋系統(tǒng)硫銨液分布技術(shù)研究開發(fā)

2.1.1 硫銨液分布器原設(shè)計(jì)情況

硫銨分布器玻璃鋼管道成樹狀布置，主管采用DN400變徑DN300變徑DN200，支管采用DN150變徑DN100，與主管90°交叉布置，支管到每個(gè)噴嘴需要經(jīng)過兩個(gè)以上90°彎頭，且未均勻布置。

2.1.2 原結(jié)構(gòu)存在的主要問題

管道樹狀布置對(duì)管道沖刷磨損較大，共有29個(gè)管道垂直交叉接口，形成3個(gè)四通、23個(gè)三通，二級(jí)泵出口流量達(dá)到900m3/h，流速約1.5-2m/s，多次變徑后流速不均勻，20%下固含量的硫銨漿液含較多和較大硫銨晶體顆粒，在三通、四通口位置及附近對(duì)管道磨損、沖刷加劇，管道磨損穿孔，造成漿液在穿孔處直接噴出，對(duì)支撐梁、塔壁及周圍玻璃鋼管沖刷、損壞、腐蝕;對(duì)煙氣不能有效攔截，塔壁易超溫。

2.1.3 硫銨分布器研究改造方案

在目前處理煙氣量和二級(jí)硫銨循環(huán)泵額定流量工況下，結(jié)合硫銨結(jié)晶顆粒沖刷程度及濃縮段塔壁易沖刷穿孔部位，為減少磨損，進(jìn)行如下改造：將樹狀管道布置改為環(huán)狀管道;玻璃鋼管道選用壁厚不小于15mm，內(nèi)襯碳化硅耐磨層不小于5mm;現(xiàn)主管采用DN400沿原主管走向布置，不再變徑，前端盲板，盲端距離塔壁1000mm，原DN400主管保留600長(zhǎng)做為現(xiàn)換主管接;支管采用DN200環(huán)管環(huán)形布置，由內(nèi)向外布置2圈，以DN9000塔體中心為基準(zhǔn)，第一道環(huán)管中心線?2800（內(nèi)環(huán)管），第二道?6200（外環(huán)管）;為保證不噴到塔壁，有意讓噴頭布置圓減少200mm。

2.2 脫硫塔二級(jí)噴淋系統(tǒng)硫銨液噴頭選型及噴頭布置研究開發(fā)

2.2.1 硫銨液噴頭原設(shè)計(jì)情況

在樹狀支管上沿?zé)煔膺M(jìn)塔流向分三層橫向布置23個(gè)切線空心噴頭，氨水和硫銨漿液通過噴頭噴淋與煙氣中的二氧化硫進(jìn)行混合、發(fā)生吸收反應(yīng)和進(jìn)行熱交換。

2.2.2 原結(jié)構(gòu)存在的主要問題

23個(gè)空心噴頭選型及布置不合理，原設(shè)計(jì)噴頭選用空心切線噴嘴，出口口徑?75，噴嘴流體僅僅是一個(gè)圓環(huán)，且23個(gè)噴頭基本按矩形布置，漏噴點(diǎn)較多，導(dǎo)致霧滴分布嚴(yán)重不均勻，吸收率不高。

2.2.3 硫銨液噴頭設(shè)計(jì)選型及噴頭布置方案研究

在實(shí)際處理煙氣量和二級(jí)泵額定流量工況下，結(jié)合硫銨結(jié)晶顆粒沖刷程度及濃縮段塔壁易沖刷穿孔部位，為減少磨損，對(duì)噴頭選型及布置進(jìn)行改造。

2.3 脫硫塔二級(jí)噴淋系統(tǒng)支撐架安裝方式研究

2.3.1 原噴淋系統(tǒng)支撐架設(shè)計(jì)情況

主管方向縱向安裝6根單梁（Q235矩形管200×10），

中間兩根加橫向梁，用玻璃絲布纏繞防腐;

2.3.2 原支撐方式存在的主要問題

支撐架因漿液腐蝕長(zhǎng)期穿孔斷裂，鋼結(jié)構(gòu)基體基本腐蝕殆盡，每次修復(fù)只能更換部分鋼梁短節(jié)再纏繞玻璃絲布防腐，因此強(qiáng)度較差，已無再利用價(jià)值;且原有設(shè)計(jì)支架影響環(huán)狀布置，需全部取消，重新調(diào)整安裝分布器支撐架梁。

2.3.3 噴淋系統(tǒng)支撐架研究改造

沿主管方向縱向安裝2根主梁（Q235矩形管250×10），中心線間距2200;在主梁和塔壁之間橫向安裝呈“H”型側(cè)支架梁（Q235矩形管200×10）共8根;在主、側(cè)支架梁之間設(shè)置聯(lián)系梁（Q235矩形管120×10）共9根;支撐梁墊板制作及焊接、支撐梁制作安裝及焊接，按原設(shè)計(jì)硫銨分布器支撐架部件圖技術(shù)要求施工，不允許損壞塔內(nèi)其他部件。安裝后所有梁及墊板對(duì)接焊縫處同塔體整體做防腐。

2.4 二級(jí)循環(huán)泵改造

硫銨液噴淋噴頭磨損嚴(yán)重，經(jīng)分析主要原因是原設(shè)計(jì)循環(huán)泵揚(yáng)程偏大（運(yùn)行揚(yáng)程是38m，到噴頭處的揚(yáng)程有18m），與噴頭設(shè)計(jì)壓力（壓力0.7kg）不匹配，后將葉輪切割部分（葉輪直徑由580mm減到525mm）后將泵揚(yáng)程降低與噴頭匹配，解決噴頭沖刷磨損問題。

2.5 研究新增一個(gè)硫銨液循環(huán)槽系統(tǒng)

研究改造后的循環(huán)槽流程。新增一個(gè)循環(huán)槽A（?6×7m，容量為198m3）;二級(jí)循環(huán)泵由3臺(tái)增加到4臺(tái)，新增加的泵按揚(yáng)程32m、流850m3/h選取，分別為兩臺(tái)循環(huán)泵對(duì)應(yīng)一個(gè)循環(huán)槽，一個(gè)循環(huán)槽的兩臺(tái)泵互為備用;結(jié)晶泵由2臺(tái)增加到3臺(tái)，中間一臺(tái)泵作公共備用（即兩開一備）;實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)槽對(duì)應(yīng)一個(gè)脫硫塔（原有循環(huán)槽與2#脫硫塔對(duì)應(yīng)，新增加槽與1#脫硫塔對(duì)應(yīng)），保證兩套系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立、可隔離運(yùn)行和檢修，實(shí)現(xiàn)“一開一備”的目的，有效解決共用系統(tǒng)問題引起裝置停運(yùn)脫硫塔可獨(dú)立運(yùn)行，有效解決共用系統(tǒng)問題引起裝置停運(yùn)。

3 結(jié)語

整套煙氣脫硫裝置設(shè)計(jì)是“一開一備”，當(dāng)其中一套脫硫塔出現(xiàn)故障后能倒換運(yùn)行、隔離檢修，從而確保鍋爐裝置的連續(xù)運(yùn)行，包括煙氣系統(tǒng)、吸收循環(huán)系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、吸收劑供應(yīng)系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、硫銨干燥造粒系統(tǒng)等。

參考文獻(xiàn)：

[1]洪超.芻議燃煤鍋爐煙氣對(duì)環(huán)境污染治理技術(shù)[J].科技資訊，2020（09）.

[2]柳俊霞.關(guān)于燃煤鍋爐煙氣治理技術(shù)的探討[J].建材與裝飾，2017（27）.

[3]閆鵬飛，張棟.燃煤鍋爐煙氣脫汞技術(shù)綜述[J].低碳世界，2017（28）.

[4]許艷.燃煤鍋爐煙氣治理技術(shù)及應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016（01）.

作者簡(jiǎn)介：

羅俊國(guó)（1967- ），男，四川合江人，漢族，工程碩士，化工機(jī)械高級(jí)工程師，四川天華股份有限責(zé)任公司，研究方向：化工機(jī)械。

何建偉（1970- ），男，四川合江人，漢族，本科，化工機(jī)械工程師，四川天華股份有限責(zé)任公司，研究方向：化工機(jī)械。