脫硫塔煙氣消白技術應用

李正東

（中國石油化工股份有限公司金陵分公司煉油四部，江蘇南京 210033）

為了保證尾氣符合國家環保要求，IV 硫磺裝置尾爐產生的煙氣采用LK-EGC 脫硫工藝技術來脫除煙氣中的二氧化硫。該項技術是以NaOH 為脫硫劑的濕法脫硫技術。脫硫機理與其他脫硫劑的濕法脫硫機理相似，都是堿性物質與二氧化硫溶于水生成的亞硫酸溶液進行酸堿中和反應，并通過調節氫氧化鈉的加入量來調節循環漿液的pH 值。

1 濕法脫硫煙氣產生白煙的原因與危害

濕法脫硫工藝運行中，脫硫劑溶液和脫硫塔入口的高溫煙氣直接接觸，使煙氣被增濕冷卻，而脫硫劑溶液中的水分則吸熱汽化，導致煙氣中的水蒸汽總量大大增加。而隨著脫硫過程的進行，煙氣溫度逐漸降低，煙氣溫度的降低使煙氣攜帶蒸汽的能力降低，如蒸汽總量超出了煙氣的攜帶能力，就會有大量的水蒸汽凝結為水霧，這些水霧到脫硫塔出口后就變成了白煙。煙氣形成白煙原理（見圖1），縱坐標為煙氣溫度，橫坐標為煙氣濕度，曲線為煙氣飽和曲線。A 點為脫硫塔入口點，B 點為脫硫塔出口點，D 點為外界冷空氣點，C 點為煙氣與空氣混合點。圖中B、C 點均處在飽和曲線上，說明煙氣攜帶水蒸汽的能力已經達到最大，剩余的水蒸汽變成了水霧，也就是白煙。

圖1 煙氣飽和曲線圖

濕法煙氣脫硫出口凈煙氣溫度低、濕度大，并夾帶很多細小的液滴，煙囪附近時常會出現“降雨”現象，影響局地氣候。煙氣中凝結的液態水與凈化煙氣中殘存的SO2會生成亞硫酸液滴，在氧氣的作用下,亞硫酸會進一步轉化成具有腐蝕能力的硫酸液滴，在煙囪內形成的硫酸液滴對煙囪構成露點腐蝕，縮短煙囪使用壽命。在煙囪外部，因蒸汽冷凝形成的硫酸液滴則以酸雨的形式回落至地面,進而加劇煙囪周圍設備的腐蝕速率。

如能有效解決濕法脫硫后煙氣除濕消白，不僅可以減輕“白煙”這種視覺污染，而且還是治理大氣霧霾污染的有效途徑之一，同時回收煙氣中的水分和余熱，可兼顧解決環境與開發的矛盾[1]。

2 煙氣再熱工藝應用

煙氣變成白煙的根本原因在于進入脫硫塔的煙氣溫度高，攜帶了過多的水蒸汽，而經過濕法脫硫后的煙氣溫度過低，導致水蒸汽凝結成了水霧。所以解決問題的方法就是如何降低煙氣進塔溫度，提高煙氣出塔溫度。為此有必要進行煙氣再熱工藝的應用。

2.1 煙氣再熱工藝原理與特點

為了降低投資成本，充分利用余熱資源，采用直接混合再熱工藝。直接混合再熱工藝是將脫硫塔排出的低溫飽和濕煙氣與經過尾爐過熱段加熱的熱空氣直接充分混合加熱，使混合后的煙氣溫度升高[2]。同時由于使用尾爐過熱段加熱消白煙風機管道中的空氣，使得煙氣進脫硫塔的溫度降低，減少了煙氣與脫硫塔接觸時產生的蒸汽量，減少了白煙的產生。煙氣消白原理（見圖2）。

圖2 煙氣消白原理圖

由圖2 可知通過加熱，由C 點至B 點再到A 點。從C 到B 溫度增加，隨著飽和曲線含濕量也增加。脫離飽和曲線后，由B 到A 溫度升高，焓值增加，而含濕量不變，可容納水蒸汽量增加。從圖2 可以得出，通過加熱煙氣，可以使煙氣濕度遠離飽和點，增加煙氣攜帶水蒸汽的能力，這樣煙氣排出后就不會出現白煙了。

直接混合再熱工藝主要有兩個特點：

（1）安裝和運行相對低廉，能在較短的停機時間內實現再熱管道兩端與原有系統的對接，改造工期很短，極大地提高了生產效率。

（2）采取了空氣和尾爐過熱段換熱的方法，同時降低了煙氣進塔溫度和提高了煙氣出塔溫度。

2.2 煙氣再熱工藝流程

煙氣再熱工藝流程圖（見圖3）。主要利用風機把空氣送到尾爐過熱段加熱，再連接到脫硫塔頂部，從而提高出口煙氣溫度。流程入口接過濾器，此次IV 硫磺開工在尾爐二三層平臺上安裝了兩臺風機的入口和出口消音器，消音器后有測量溫度和壓力的儀表、單向閥、8 字盲板、蝶閥。兩臺風機合并進入尾爐過熱段管線上還有熱電偶和流量計。流程出口進入尾爐過熱段的空氣預熱器E-2006 進行加熱后，進入脫硫塔塔頂加熱出口尾氣溫度消除白煙[3-5]。

圖3 煙氣再熱工藝流程圖

3 應用效果評價

煙氣再熱工藝應用后取得了較好的效果，消白煙風機開啟前后數據對比表（見表1）。由表1 數據可以明顯的看出，使用消白煙技術之后，煙氣進塔溫度下降，脫硫塔出口煙氣溫度明顯上升，脫離了飽和點，所以脫硫塔頂排出大量白色煙氣的情況也隨之消失。

表1 消白煙風機開啟前后數據對比表

4 結論

（1）IV 硫磺采用的煙氣消白技術能夠有效地消除脫硫塔頂的白色煙氣，達到視覺上的美觀。

（2）直接混合再熱工藝安裝和運行相對低廉，改造工期很短，提高了生產效率。

（3）采取空氣和尾爐過熱段換熱的方法，同時降低了煙氣進塔溫度和提高了煙氣出塔溫度，既消除了白煙又充分利用余熱。