卤水烟气脱硫塔及配套工艺改造

1卤水烟气脱硫塔及配套工艺改造杭加兵（中国石化江汉油田分公司盐化工总厂，湖北潜江433122）摘要：根据精制卤水作为脱硫剂，燃煤锅炉烟气脱硫装置两年多运行中曝露的问题，提出了改造方案，并在新建脱硫装置上得以实施，保证了装置的连续稳定运行。关键词：精制卤水；烟气脱硫；节能减排；改造BrinefluegasdesulfurizationtowerandmatchtechnologyreformHANGJia-bing(SaltChemicalPlantJianghanOilfieldCompany，SINOPEC，Qianjiang433122，China)Abstract:Accordingtotheproblemsexposedinrecenttwoyearsfromthedeviceofusingtherefinedbrineasthedesulfurizerandcoal-firedboilerfluegasdesulfurization,Weputforwardthereformschemeandcarriedouttheschemeinthenewdesulfurizationdevice.Afterreformingthecontinuousandstableoperationofthedeviceisensured.Keywords:refinedbrine;fluegasdesulfurization;energysavingandeffluentemissionreductionreform收稿日期：2015-04-08作者简介：杭加兵(1970-)，男，工程师，主要从事技术改造工作。中国石化工江汉油田分公司盐化工总厂燃煤锅炉精制卤水烟气脱硫装置经过两年多的运行实践，实现了烟气SO2达标排放，摸索出一套行之有效的操作办法，脱硫塔及配套工艺设计基本上是成功的。由于采用了精制卤水作为脱硫剂，脱硫塔喷嘴堵塞、塔内件腐蚀严重，影响设备正常运行，需对设备进行维修。脱硫洗液用于制盐制硝，而脱硫过程中产生的不容物影响制盐硝产品质量，需要避免产生和去除。目前烟气脱硫装置为单塔运行，为了保证锅炉烟气连续达标排放，新建脱硫系统，同时作为以后的备用系统，并对原脱硫装置进行改造。1钠碱法脱硫工艺简介钠碱法是将碳酸钠或氢氧化钠溶解于水形成碱性溶液，采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫，由于钠基脱硫剂碱性强，易于吸收SO2并与之发生反应。吸收SO2后产生的副产品为硫酸钠（Na2SO4）、亚硫酸氢钠（NaHSO3）、无水亚硫酸钠（Na2SO3）等盐类也都易溶于水。反应式为：2NaOH+SO2→Na2SO3+H2ONa2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3钠碱法脱硫工艺主要特点是系统简单，脱硫效率高、液气比小，不结垢不堵塞，设备造价低，占地小。其缺点主要为运行费用高。2卤水湿法烟气脱硫工艺采用精卤作为脱硫剂，来自锅炉的烟气先经过布袋除尘器除尘，然后烟气经烟道从塔入口处进入脱硫塔。在脱硫塔内采用3层空塔喷淋，喷淋塔具有良好的气液接触条件，从塔顶喷下的卤水在2雾化后和烟气中的SO2充分接触、吸收、反应，从而除去烟气中的SO2，达到脱硫的效果,同时烟气中的含尘进一步得到脱除。经洗涤后的净烟气再经除雾器脱水后进入出口烟道通过烟囱排入大气。由泵将脱硫塔底的含有亚硫酸氢钠和亚硫酸钠的卤水送至过滤装置过滤，卤水过滤掉杂质后进入中和、氧化系统，将亚硫酸盐强制氧化成正硫酸盐后送入盐硝车间，作为原料用于盐和芒硝生产。我厂精制卤水，pH值：10～11，NaOH浓度0.2%。用于脱硫使用量250t/h（锅炉满负荷），盐硝分厂可提供足够的卤水。吸收液（精制卤水）pH值可以精确调整，减少脱硫塔内件结垢；充分利用精制卤水中的过碱量，只需补充少量的NaOH，成本低；回收大量的烟气热能；不产生新的废物。存在问题：卤水循环量大，运行成本高；我厂芒硝主要用户在印染行业，用芒硝作促染剂，增加染料的上色力，減少染料的用量，而染成的色泽深。如果芒硝中混入具有还原性的亚硝酸钠，对芒硝质量有一定影响，需增加副产液后续处理工序。2.1工艺流程简述来自卤水净化系统的精制卤水（pH=10～11）通过精卤泵送入脱硫塔内，与烟道气逆流接触，控制pH值5～7，以减少生成碳酸钠和碳酸氢钠的几率，在脱硫塔内吸收SO2生成浓度约为0.3%的NaHSO3溶液，NaHSO3溶液再加碱中和（pH=7～8，将NaHSO3转化成Na2SO3）、氧化（Na2SO3转化成Na2SO4）、过滤（去除卤水中沉淀固相物）的后续处理，送入制盐装置进行加工。精制卤水脱硫工艺流程见图1。烟气空气制盐图1精制卤水脱硫工艺流程简图2.2基础参数1)脱硫装置处理烟气量：180000m3/h2)煤质收到基含硫量（设计值）：0.69%3)脱硫塔进口SO2浓度：1872mg/m34)除尘器入口粉尘浓度：50mg/m35)脱硫塔烟气输入温度：145℃，事故温度≤180℃；但不能超过20min6)操作条件：pH值5～7。3吸收塔部分更改根据运行中出现的问题，总体结构沿用上次设计，做部分更改如下：1)将吸收塔内原三层玻璃钢管喷淋层换成增强型PPH喷淋管道；32)增加喷淋层塔内支撑件，确保PPH型喷淋管位置稳固，且运行稳定；3)将原螺旋空心锥喷嘴更换为切线空心锥喷嘴，防止堵塞，同时以提高雾化粒径；4)选用耐腐蚀耐磨且流量稳定、压力稳定的脱硫特种泵，确保系统能够顺利运行。4配套工艺改造新增综合曝气池和过滤装置。4.1新增中和曝气中和过程中加入精制卤水，中和至pH=7～8，将NaHSO3转化成Na2SO3，便于后续工序设备和管道选型。NaOH+NaHSO3→Na2SO3+H2O由于Na2SO3具有较强的还原性，对印染过程可能不利，曝气过程中通入空气，将Na2SO3转化成Na2SO4。Na2SO3+1/2H2O→Na2SO44.2新增过滤系统出脱硫塔的卤水中固相物主要是碳酸钙、碳酸镁、煤灰等，最终带入产品（芒硝）中。采用纤维球过滤器对卤水过滤，达到同时去除悬浮固相物和沉淀固相杂质的目的。过滤系统流程见图2.纤维球过滤器是一种压力式的机械过滤器，纤维球孔隙率占滤料层的93%左右。纤维球过滤器运行时水上进下去，由于水流经过过滤层的阻力作用，滤料形成了上松下紧的理想空隙结构，不但通量大，还增加了截污能力，他有效地去除水中的悬浮物，泥沙，并对水中的有机物、胶体、铁、锰等有明显的去除作用所以广泛的用在石油化工行业。纤维球过滤料是由聚酯纤维丝扎结做成球状或扁平椭圆体，它与传统的钢性颗粒滤料相比具有弹性效果好，不上浮水面，空隙大，工作周期长，水头损失小等优点。在过滤过程中，滤层空隙沿水流方向逐渐变小，比较符合理想滤料上大下小的空隙分布梯度，效率高，滤速快（20～50m/h），截污容量大，纤维球的过滤周期比砂滤料长3倍左右，过滤效果好，可再生，用汽水反冲洗，冲洗水量为过滤水量的1%～2%。纤维球过滤器工作步骤：1)原水进入纤维球过滤器内部布水结构进行均匀布水后通过滤床，大量的微絮凝体被截留。2)刚开始过滤的出水浊度一般达不到要求，这时的出水叫正洗排水，正洗排水经管道排放处理。3)正洗排水要及时进行检验，待出水浊度达到标准后，切换阀门，将合格水送至清水池或其他管路。4)直到过滤水头损失高于设定值或达到设定的过滤时间或出水浊度不合格时必须进行反冲洗。5)反洗时，滤清水由反洗水泵泵入，经过过滤器底部，由下至上对滤床进行松动1～2min，而后停止水洗改为气洗3～5min，再气水同时反洗8～10min，最后水洗3～4min，整个反洗过程约20min。6)反洗结束，由步骤1开始重新进行过滤。三台FC05-1800纤维球过滤器并联，两开一备。自动完成反冲洗、正冲洗和气冲洗。4图2过滤系统流程图5运行效果2014年11月改造完成投运以来，脱硫装置运行连续平稳，SO2监测值90-111mg/m³（标准200mg/m³）SO2达标排放；在60%锅炉负荷和采用盐泥/石灰炉内脱硫情况下，150m3/h精制卤水用于脱硫，相对液碱每天约节约1tNaOH（折百），节约费用1907元/d；循环量加大增加用电量1968kWh/d，增加运行费用1122元/d；卤水脱硫过程中回收大量的烟气热能，温度提高10℃相当于节省0.5mPa蒸汽17t/d，节约费用2941元/d；合计年节省费用约123万元。脱硫后卤水回到盐硝分厂用于生产盐和芒硝，减少了用水量同时不产生新的废物。参考文献[1]林世华，罗凯.影响钠碱法烟气脱硫效率的因素分析与工艺优化[J].能源环境保护,2011,25（1）：41-44.[2]沈红玲，白志强，郭晓品，等.烟气脱硫技术[J].玻璃,2014,（8）:40-43.[3]罗晔，叶琦哲，邹文敏，等.燃煤电厂脱硫废水综合利用探讨[J].中国资源综合利用,2009.27（10）:30-31.[4]李援，申满对，林大泉.中国石油化工集团公司烟气脱硫装置的现状分析及建议[J].化工环境,2010,30（3）:187-191.