硫磺回收装置烟气脱硫系统结垢分析与对策

硫磺回收装置烟气脱硫系统结垢分析与对策硫磺回收装置烟气脱硫系统结垢分析与对策摘要：摘要：介绍了某烟气脱硫系统结垢情况、危害及清垢处理过程，分析了烟气脱硫系统结垢的原因，包括补水水质、pH值、脱前烟气的组成和性质、高盐水外排量等。其中，补水为未经去离子处理的新鲜水，总硬度达到130mg/L左右，钙质量浓度达到100mg/L左右，是导致结垢的根本原因。针对结垢原因，对烟气脱硫系统采取了一系列的技术改造和预防措施，包括优化工艺流程、调整操作参数、提升检修质量和加强日常维护，结垢问题得到改善，保证了净化烟气SO2的达标排放。关键词：硫磺回收关键词：硫磺回收烟气脱硫烟气脱硫结垢结垢达标排放达标排放随着环保标准日趋严格，自2017年7月1日起，国家开始实施硫磺回收装置烟气SO2排放新标准，新标准要求重点地区SO2排放的质量浓度低于100mg/m3[1]，要求硫磺回收尾气达标排放。为此，中石化某公司100kt/a硫磺回收装置新建了一套烟气脱硫系统，运行初期取得了较好脱硫效果，但随着运行时间延长，系统发生结垢，影响了净化烟气SO2的达标排放和装置的正常运行。为此，该公司进行了研究分析，并采取了一系列应对措施。1、工艺原理、工艺原理1.1工艺流程工艺流程该工艺采用烟气湿式碱洗脱硫技术，工艺流程见图1。焚烧后烟气(230℃)以水平方式进入洗涤塔入口段，入口段设有急冷喷嘴，经降温和洗涤后，烟气再进入洗涤塔一级吸收区，烟气和吸收喷嘴喷下的液滴剧烈混合，SO2溶于喷淋液并与碱洗物质反应而被脱除，然后烟气再进入二级吸收区域，进一步脱除SO2。为除去烟气中夹带的小液滴，在吸收区上方设有除雾器，以减少烟气带水及对周围装置的影响。一级循环泵出口有一小股含盐废水排至废水氧化处理部分处理后外排至下游装置。此外，洗涤塔底设有事故循环泵，仅在事故状态下启用。1.2烟气脱硫原理烟气脱硫原理该脱硫工艺技术采用氢氧化钠为脱硫剂，首先，来自硫磺回收装置焚烧炉烟气中SO2与水接触，生成亚硫酸，然后，亚硫酸与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠，亚硫酸钠水溶液一部分作为吸收剂循环使用，另一部分排至氧化罐，经氧化后生成硫酸钠水溶液排放至污水处理单元。2、烟气脱硫系统结垢及危害、烟气脱硫系统结垢及危害自2017年6月建成投产以来，烟气脱硫系统运行良好且脱硫效果明显，但从2018年7月之后，一、二级循环泵电流开始明显降低，同时系统浆液比较浑浊，在清洗机泵入口过滤器时发现有土黄色泥垢堵塞在过滤网上，如图2所示。人工清洗过滤网后，循环泵再次启用，流量立刻恢复正常。但随着结垢恶化，入口过滤器的清洗频次越来越高，且经人工清洗后，流量回升趋于不明显。与此同时，洗涤吸收塔的吸收能力逐渐下降，从2018年7月中旬起净化烟气SO2含量开始上升，质量浓度最高达到60mg/m3以上，且波动幅度增大。同期高盐水外排也存在受阻问题，对废水处理部分氧化罐及相关管线进行清垢时，发现氧化罐罐底沉积大量泥垢，且部分管线已严重堵塞。3、结垢处理、结垢处理对于结垢问题，当前处理方法主要有两种:一是在线清洗，二是停工清洗。3.1在线清洗在线清洗该装置烟气脱硫系统采用在线清洗。控制浆液pH值在6左右，并加大新鲜水注水量和高盐水外排量，但经半个月的连续在线清洗后，并无明显效果。经后期局部停工并检查，判断为系统结垢严重所致。3.2停工清洗停工清洗因在线清洗效果不佳，对装置进行局部停工处理，其中溶剂再生正常运行，再生酸性气送至同类装置处理，制硫单元切断酸性气，克劳斯炉和焚烧炉停止运行，然后对烟气脱硫系统进行停工处理，如图3所示，发现脱硫塔内几乎所有洗涤喷嘴均存在明显堵塞问题，同时循环浆液系统的管线结垢严重，管内流通面积明显减小。经为期3d的停工清洗处理，烟气脱硫系统再次投用并立刻恢复正常操作，清洗前后的重要参数如表1所示，净化烟气SO2质量浓度降至20mg/m3以下，一级循环泵泵出口压力由0.56MPa降至0.43MPa，机泵电流由55A升至72A，循环喷嘴前压力由0.37MPa降至0.26MPa，急冷喷嘴压力由0.38MPa降至0.15MPa，循环量明显增加，清垢效果显著。4、结垢原因分析、结垢原因分析烟气脱硫系统结垢的原因有多种[4-6]。该装置对吸收塔底垢样进行组分分析,结果为钙质量分数36.75%，钠质量分数0.15%,铁质量分数0.16%，其他金属基本未检测出，此外，硅质量分数0.60%。由此可见，钙是垢样中的主要金属，即含钙化合物的生成是导致结垢的主要原因。因吸收塔底浆液系统含有即主要结垢物质为CaSO3。4.1补水水质补水水质该装置烟气脱硫系统的补充水为未经去离子处理的新鲜水，对新鲜水随机抽样4次，并进行杂质分析，见表2。其中平均总硬度为126mg/L，平均钙质量浓度为96mg/L，平均镁质量浓度为30mg/L，平均SiO2质量