鍋爐煙氣脫硫脫硝系統運行問題及處理措施

柯芳標(中國石油化工股份有限公司茂名分公司，廣東 茂名 525000)

0 引言

隨著我國節能環保政策的推廣應用，人們的環保意識也不斷提升，對工業生產提出了更加嚴格的要求，避免工業生產引起的環境污染加重。煙氣脫硫脫硝技術能夠有效清除煙氣中的有害物質，從而有效降低工業廢氣對環境造成的污染，從而滿足環保部門對工業生產的相關要求，因此近些年來得到了快速的發展[1]。但是由于鍋爐煙氣脫硫脫硝系統運行比較復雜，其中應用到了多種技術與設備，在實際運行過程中可能受到各種因素的影響而發生較多的問題，為了確保鍋爐煙氣脫硫脫硝系統能夠持續穩定的運行，需要采取有效的措施來降低各種問題的發生率。

1 鍋爐煙氣脫硫脫硝系統的重要性

目前我國空氣污染的問題比較嚴重，二氧化硫超標、顆粒物懸浮物超標、工業粉塵排放量不斷升高，引起了較多的環境問題，對我國經濟的可持續發展以及人們的健康安全造成了較大的威脅[2]。自改革開發以來，我國已經采取了較多的措施來控制環境污染問題。但是隨著我國工業化水平的升高，工業廢氣排放量也不斷升高，預計到2030 年全國氮氧化物的排放量超過4300 萬t，對我國的生態環境造成較大的危害。隨著我國城鎮化水平的不斷提升，環境保護力度不斷增強，大力推動工業節能技術，對于建設環境友好型社會，降低大氣污染物排放量，從而改善自然環境具有重要的現實意義[3]。國家出臺的《大氣污染防治行動計劃》中明確指出需要采取有效的措施來進一步降低工業廢氣中有害物質的排放量，因此在全國范圍內都推行鍋爐大氣污染物特別排放限制政策，要求65 t 以上鍋爐設備需要在1 年內改造并達到限定標準。鍋爐煙氣脫硫脫硝技術能夠滿足這一要求，能夠有效降低煙氣中的二氧化硫、氮氧化物以及顆粒物含量，從而滿足環境保護的要求。

2 鍋爐煙氣脫硫脫硝技術分析

2.1 煙氣脫硫技術

目前國內鍋爐煙氣脫硫脫硝系統中使用的脫硫技術主要為以下三種：（1）干法脫硫技術：其主要是將石灰粉噴入煙道中并與酸性氣體在除塵器濾袋周圍產生化學反應形成化合物，然后與灰塵儀器進入除塵器，這種工藝具有操作簡單、經濟實惠、占地面積小的優勢，且石灰粉不容易堵塞管道，但是缺點是石灰粉消耗量大且反應率較低[4]；（2）半干法脫硫技術：其主要是將吸收劑噴入反應塔，在反應的過程中利用余熱使吸收劑水分蒸發，最終以固態的形式排出；該方法具有脫硫效率高且操作簡單，容易處理反應物且占地面積小的優勢。目前在市場中得到了廣泛的應用；（3）濕法脫硫技術：該技術主要是通過吸收塔的方式讓酸性氣體進入塔內并充分與堿性液體反應從而達到脫硫的目的。這種方法具有脫硫效率高且原材料消耗量少的優勢，但是流程比較復雜且由于需要處理反應液體，涉及到廢水處理問題。

2.2 煙氣脫硝技術

目前煙氣脫硝技術中主要是應用選擇性非催化還原法與選擇性催化還原法這兩種。前者主要是通過將稀釋后的脫硝溶劑噴入塔內然后將環境溫度控制在800～1 100 ℃，促使氮氧化物還原成氮氣與水，脫硝率在50%～60%，一般采用工業尿素或氨水作為還原劑[5]。該技術的脫硝率高且還原劑容易獲取，無二次污染的優點，具有經濟效益高且操作簡單的優勢，對鍋爐運行無明顯影響，因此改造之后不會影響鍋爐運行。后者主要是在催化劑的作用下，將環境溫度控制在320～340 ℃，使氮氧化物與氨氣混合產生還原反應，從而生成氮氣、氫氣與氧氣，脫硝率在70%左右，且無二次污染的優勢，但是總體的投資和運營成本較高，且改造之后會影響鍋爐原有結構，在實際中的應用受到限制[6-7]。

3 鍋爐煙氣脫硫脫硝系統常見運行問題及解決措施

3.1 結晶顆粒小及其處理方法

結晶顆粒小主要是由于防腐層脫落導致循環泵噴頭堵塞，導致脫硫塔溫度升高，或者是由于原材料使用量過多導致pH值過高，導致結晶效果受到影響；或者是由于除塵器泄露導致粉塵進入脫硫塔中，循環泵噴頭堵塞導致濃縮段形成密封空間，加上溫度升高，導致結晶顆粒縮小，影響分離效果。為了解決這一問題，在脫硫系統開始之前可以進行相應的測試，在檢修完成之后通常需要進行水聯動測試，并清理脫硫塔以及循環槽等部位的灰塵及雜質。水聯動測試結束之后需要密切觀察噴頭以及泵體有無堵塞的情況發生，從而避免結晶顆粒小的情況出現。同時要合理控制液氨的使用量，嚴格控制脫硫塔的pH 值，并且要確保煙氣穩定排出，將傳統的入口過濾器更換成通道過濾器，能夠進一步提高過濾效果；最后還需要改進除塵系統，目前多采用布袋除塵器，可以改為使用電袋復合式除塵設備，盡可能降低煙氣中的顆粒物含量，滿足國家相關政策的要求，達到保護環境的效果。

3.2 石膏氧化不足

目前在工作中發現若實際參與氧化的空氣量不足，導致石膏脫水困難，會影響脫硫效率，這主要是由于風機出力不足或者是氧化風機容量不足引起的[8]。

針對這一問題主要是通過定期清除濾網，同時對風機進行技術改革，將自動卸荷閥改為蝶閥，有助于解決風機出力不足的問題，同時還需要增加風機出口管線，從而提高氧化倍率，進一步解決石膏氧化不足的問題。

3.3 氨水脫硝存在一定的危險性及解決措施

氨水脫硝具有較高的危險性，但是由于其在實際應用中脫硝效果最佳，因此需要采取現金的技術不斷完善相關工藝方法，降低能耗，保障工作人員的人身安全，充裝氨水時一定要按照標準化的操作進行，并加強閥門、管道的檢查，避免腐蝕引起的泄漏事故。

3.4 過濾器堵塞及解決措施

鍋爐煙氣脫硫脫硝系統多使用籃式過濾器，在使用一段時間之后循環泵電流下降，在檢修過程中發現此類過濾器本身的密封性較差，因此許多雜質顆粒會進入過濾器底部縫隙，從而導致噴頭堵塞的情況發生。為了解決這一問題，首先可以更換過濾器，使用密封性能更好的過濾器，考慮到過濾器堵塞物主要是硫酸銨，因此可以改為孔徑為12 mm 的過濾器。

3.5 氨逃逸、氣溶膠及解決措施

氨逃逸主要是由于采用氨水作為吸收劑，但是氨水具有一定的揮發性，且長時間放置容易導致能量損失，導致脫硫效率下降，甚至引起空氣污染，因此需要盡可能降低氨水分揮發性。氣溶膠是指脫硫過程中氨水揮發性形成的小液滴與未吸收二氧化硫生成亞硫酸銨形成的水蒸氣，這就導致排放氣體中含有亞硫酸銨，引起二次污染。為了解決這一問題可以通過安裝氨逃逸檢測設備，從而監控氨逃逸情況，盡可能降低液氨使用量，降低氨損耗量，或者是安裝噴水設施來預防逃逸的問題。

3.6 設備腐蝕問題及解決措施

由于煙氣中含有SO2、HF 等酸性氣體，容易形成酸液從而腐蝕設備，尤其是焊縫部位。同時吸收塔溶液中的硫酸鹽以及 亞硫酸鹽中析出的結晶會導致溫度改變，使得內襯與基質不同步膨脹，從而降低內襯黏度。

為了解決這一問題需要選擇合適的脫硫設備以及配套的防腐內襯，至少能長期承受160 ℃的煙氣以及20 min 的180℃煙氣。嚴格控制內襯的安裝質量，做好原材料驗收以及預處理的控制。對原裝材料的品種、硬度、厚度以及外觀進行有效控制。防腐內襯需要進行預處理來提高其使用時間，現場加工溫度控制在15～30℃，濕度控制在70%，施工過程中需要對配料、流程、涂料的施工工藝進行有效控制。安裝過程中需要確保焊縫光滑無缺陷，且內支撐需要使用圓鋼或方鋼，不能使用槽鋼、工字鋼，外接管則需要使用法蘭連接。防腐材料目前國內通常使用2～4 mm 的玻璃鱗片，脫硫攪拌器通常使用頂進式攪拌器，低溫煙道可以使用內襯玻璃鱗片，吸收塔漿液的pH 值為4～6，需要定期采集漿液進行酸堿值測定，檢測Cl-濃度，避免其酸度過高，加強肥水管理，避免Cl-富集，避免系統內部各設備的磨損程度增加，同時要及時疏通管道，此外還需要合理設置石灰石漿液的投入量以及除霧器的運行時間，監控漿液塔的液位以及濃度。

4 結語

鍋爐煙氣脫硫脫硝系統是目前我國解決工業廢氣污染的重要措施，但是由于整個系統比較復雜，容易出現各種各樣的問題，影響了脫硫脫硝效果，因此需要針對各種常見的問題采取有效的解決措施，確保脫硫脫硝效率，滿足我國節能環保政策的要求。