硫銨漿液圓周切向擾動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用總結(jié)

王穎和, 袁平華

(陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 臨猗分公司, 山西運(yùn)城 044100)

陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司臨猗分公司220 t/h鍋爐煙氣治理項(xiàng)目采用氨法脫硫工藝,漿液擾動(dòng)系統(tǒng)采用直沖式大流量噴射模式,擾動(dòng)管道采用玻璃鋼管道。系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)濃縮結(jié)晶罐底漿液局部溫度低,硫銨產(chǎn)品越來(lái)越少,直至最后無(wú)法產(chǎn)出硫銨。同時(shí),經(jīng)過(guò)濃縮段洗滌后的煙氣溫度緩慢升高,并且處于持續(xù)升高的狀態(tài),煙氣排放溫度從48 ℃最高升至55 ℃。

1 原因分析

經(jīng)過(guò)分析判斷濃縮結(jié)晶罐[1]內(nèi)有可能發(fā)生2種情況:(1) 擾動(dòng)噴嘴堵塞;(2) 擾動(dòng)管道發(fā)生了斷裂[2]。2種情況都會(huì)使硫銨漿液無(wú)法正常擾動(dòng),致使部分硫銨結(jié)晶沉淀,沉積物越來(lái)越多導(dǎo)致罐底局部積料,積料時(shí)間長(zhǎng)了就變成了大塊,即表現(xiàn)為該部分地方塔壁溫度比其他部分溫度低。

如果只是一兩個(gè)噴嘴發(fā)生堵塞,對(duì)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行影響不是太大。但是如果擾動(dòng)管道發(fā)生了斷裂,那么塔底局部區(qū)域就變成了靜止區(qū)域。由于硫銨具有一定的黏性,積料體積會(huì)快速增長(zhǎng),硫銨的產(chǎn)出量會(huì)越來(lái)越少,最后無(wú)料可出,必須更換擾動(dòng)管道,即鍋爐需要停爐,脫硫系統(tǒng)需要檢修。

脫硫塔塔底積料會(huì)導(dǎo)致濃縮段噴嘴發(fā)生堵塞,流經(jīng)濃縮段的煙氣無(wú)法得到有效降溫就進(jìn)入到吸收段,從電腦操作界面可以直觀看到煙氣溫度上升了。漿液和煙氣系統(tǒng)流程見圖1。

圖1 漿液和煙氣系統(tǒng)流程

2 系統(tǒng)停車檢修

由于硫銨長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法產(chǎn)出,只能把部分漿液排入事故池等待處理,久而久之事故池液位達(dá)到了上限。而且由于煙氣溫度上升,為了保證出口煙氣排放達(dá)標(biāo),3臺(tái)吸收循環(huán)泵需要全開,導(dǎo)致吸收泵無(wú)備泵,給生產(chǎn)安全留下隱患。

停爐處理后,打開濃縮結(jié)晶罐時(shí),發(fā)現(xiàn)罐底南部區(qū)域積料已經(jīng)達(dá)到一人高,擾動(dòng)支管道斷成好幾截,斷口也被硫銨結(jié)晶堵塞,擾動(dòng)主管道也發(fā)生堵塞。此時(shí),整個(gè)擾動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)完全癱瘓。

3 擾動(dòng)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

目前,脫硫漿液擾動(dòng)系統(tǒng)主要是通過(guò)高壓、大流量循環(huán)擾動(dòng)來(lái)維持漿液不堆積、不沉淀的,塔底漿液在擾動(dòng)泵的作用下反復(fù)在塔底往復(fù)循環(huán),促使硫銨晶體在碰撞過(guò)程中不斷結(jié)合長(zhǎng)大。當(dāng)硫銨晶體長(zhǎng)大到一定程度,能夠從離心機(jī)篩網(wǎng)過(guò)濾出來(lái)生成硫銨產(chǎn)品時(shí),說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到了預(yù)期效果。

氨法脫硫漿液擾動(dòng)系統(tǒng)是脫硫系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行的重要組成部分。漿液含固量高,溶液呈酸性(pH為4左右),擾動(dòng)系統(tǒng)不僅需要克服漿液對(duì)管道的磨損和腐蝕,還需要克服擾動(dòng)泵大流量、高壓力對(duì)系統(tǒng)的沖擊。直沖式大流量噴射模式導(dǎo)致擾動(dòng)管道承受很大的沖擊力,對(duì)管道的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是一個(gè)考驗(yàn)。

在這種具有腐蝕性和磨損較大的漿液環(huán)境下,玻璃鋼材料有耐磨損和耐腐蝕的特性,但是其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無(wú)法滿足這種外在強(qiáng)大的沖擊力,使用一段時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)管道斷裂的問(wèn)題。漿液沉淀堆積,堵塞濃縮段噴嘴,硫銨結(jié)晶[3]不暢,硫銨產(chǎn)品無(wú)法順利產(chǎn)出,直接導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。

改造前的擾動(dòng)系統(tǒng)見圖2。

圖2 改造前擾動(dòng)系統(tǒng)圖

4 圓周切向擾動(dòng)技術(shù)

為解決該問(wèn)題,需要尋找一種更適合的擾動(dòng)技術(shù),減少擾動(dòng)管道受力,保證擾動(dòng)管道有一定的強(qiáng)度,既不會(huì)發(fā)生腐蝕斷裂,又能耐得住漿液的磨損沖擊[4]。圓周切向擾動(dòng)技術(shù)的原理為使用離心力使?jié){液產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)而不沉淀,保證漿液不堆積,擾動(dòng)管道又有一定的強(qiáng)度,保證擾動(dòng)系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行,從而保證脫硫系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。采用圓周切向擾動(dòng)硫銨漿液,擾動(dòng)主管采用環(huán)管,噴嘴沿圓周布置在環(huán)管上,與環(huán)管成45°(見圖3)。擾動(dòng)泵提供動(dòng)力,液體擾動(dòng)模式為切向擾動(dòng),整個(gè)溶液成旋轉(zhuǎn)狀態(tài),對(duì)管道和噴嘴沖擊力小。擾動(dòng)管道和噴嘴均采用2205雙相不銹鋼材質(zhì),該材質(zhì)耐腐蝕、耐磨損,強(qiáng)度大,不易斷裂。采用該擾動(dòng)系統(tǒng),擾動(dòng)泵耗電低,擾動(dòng)管道和噴嘴使用時(shí)間長(zhǎng),硫銨能夠順利產(chǎn)出,保證了鍋爐正常運(yùn)行。

圖3 改造后擾動(dòng)管道

切向擾動(dòng)模式只是使塔底漿液形成旋流狀態(tài),具有沖擊力小、泵流量小、揚(yáng)程小、擾動(dòng)管受力小、運(yùn)行周期長(zhǎng)等特點(diǎn),具體表現(xiàn)為:

(1) 切向擾動(dòng)采用圓周切向產(chǎn)生的離心力促使?jié){液擾動(dòng),漿液形成一種旋流狀態(tài),對(duì)塔底和擾動(dòng)管道沖擊小,還能保證漿液不沉淀堆積。

(2) 投資小,運(yùn)行費(fèi)用低。切向擾動(dòng)要求擾動(dòng)泵的動(dòng)力更小,擾動(dòng)泵耗電量更低。

(3) 2205雙相不銹鋼耐磨損、耐腐蝕,強(qiáng)度大,不易斷裂。

(4) 切向擾動(dòng)使得擾動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行周期長(zhǎng),硫銨產(chǎn)出更加順暢。

采用圓周切向擾動(dòng),硫銨結(jié)晶效果良好,鍋爐煙氣帶出物明顯減少,鍋爐煙氣排放數(shù)據(jù)達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。出口煙氣粉塵質(zhì)量濃度為1.36 mg/m3,遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)指標(biāo)(5 mg/m3);SO2排放質(zhì)量濃度降低至12.3 mg/m3,遠(yuǎn)低于國(guó)家排放指標(biāo)(35 mg/m3)。

2022年12月對(duì)脫硫消耗和硫銨產(chǎn)量與上一年同期進(jìn)行了對(duì)比,電耗明顯降低,硫銨產(chǎn)量增加。煙氣排放溫度也穩(wěn)定在48 ℃左右,整個(gè)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)有很大改善,系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定和順暢。

5 結(jié)語(yǔ)

鍋爐煙氣氨法脫硫漿液擾動(dòng)系統(tǒng)是硫銨產(chǎn)出的關(guān)鍵環(huán)節(jié),直沖式大流量噴射擾動(dòng)模式會(huì)對(duì)擾動(dòng)管道產(chǎn)生很大的沖擊力,易使擾動(dòng)管道發(fā)生斷裂,擾動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行周期短,進(jìn)而影響整個(gè)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。圓周切向擾動(dòng)采用噴射器原理,擾動(dòng)液通過(guò)切向噴射產(chǎn)生離心力帶動(dòng)漿液旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),擾動(dòng)管道受力小,硫銨結(jié)晶效果好,硫銨產(chǎn)出順利,脫硫系統(tǒng)運(yùn)行周期長(zhǎng)。