活性焦脫硫系統再生氣低溫輸送管道改造

付圣江

(江西銅業集團公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424)

1 引言

江銅集團貴溪冶煉廠硫酸車間制酸一系列脫硫系統自2010年2月運行已1年多，主要作用是回收冶煉煙氣制酸后尾氣中少量的二氧化硫，使硫酸尾氣煙囪二氧化硫含量從500ppm下降130ppm以內，確保硫酸尾氣低濃度排放，達到國家“十二五”環保要求。由于活性焦干法脫硫近幾年才投入工業化，有些設備性能在設計上還不能滿足工業生產的需要，如再生氣出口管道原設計是采用SUS材質(不銹鋼)，而再生氣是含有較高濃度并帶有一定酸度的SO2高溫氣體，對管道的腐蝕非常嚴重，多次造成再生氣管滲漏而停車處理，大大降低了脫硫系統的作業率。為此車間技術人員通過充分驗證和實驗，決定將再生氣冷卻至80℃以下后再通過FRP管(即玻璃鋼管)進入凈化工序回收利用。通過此次改造，明顯減少了再生氣管道的檢修頻率，提高了脫硫作業率及脫硫效率。

2 活性焦脫硫再生氣管道存在的問題及分析

一年多的生產實踐表明，脫硫再生氣管道存在較多問題，主要有以下幾點:

(1)再生塔內中部的活性焦溫度必須達到300℃以上，活性焦的脫附效果才能達到設計要求，這就會導致被再生風機抽出的再生氣溫度在200℃左右[1]，原設計采用的SUS材質輸送管道雖然滿足了耐高溫的要求，系統每次停車后再次開車都會在管道支撐點或法蘭連接處腐蝕漏液，這是由于在較大的熱應力作用下，金屬材料的原子處于不穩定的高能狀態，同時制造和安裝過程中進行了焊接以及焊后熱處理的設備，可能會使材料發生敏化。由于敏化易產生晶間腐蝕傾向，同時也會增加應力腐蝕破裂的敏感性，在特定的腐蝕介質如含高濃度SO2的稀硫酸作用下，原子容易失去電子而使材料遭受腐蝕，進而發生脆裂，即產生微裂紋[2]。在凈化部分的再生氣溫度偏低，低于再生氣中硫酸的露點溫度[3]而冷凝，造成金屬的腐蝕，所以漏點都是在接近凈化區域的管道上。

(2)再生塔中有活性焦粉塵，再生風機抽再生氣時，不可避免的會把活性焦粉塵帶入再生風機出口管道，隨著設備的不斷運行，活性焦粉塵會不斷沉積在管道內，同時會結塊，嚴重時管道的容積只有原管道的三分之二，增加了再生風機出口管道阻力，再生塔中部壓力達不到生產要求。管道內活性焦粉塵結塊后也不便于用水清洗掉，必須將管道切割開進行人工清理。

(3)將SUS材質管道改用玻璃鋼管道需考慮玻璃鋼管道的耐熱溫度，因為玻璃鋼不能在高溫下長期使用，通用聚酯FRP在50℃以上強度就明顯下降，一般只在100℃以下使用[4]。為保險起見，應使保證進入玻璃鋼管道的再生氣溫度低于80℃。

3 改進措施

針對以上問題，通過多次研討，采取了以下改進措施:

(1)在再生風機出口設置一降溫洗滌塔，采用再生氣從降溫洗滌塔頂部進入，循環液從降溫洗滌塔中部逆流噴入，類似動力波塔形式，根據雙膜理論利用氣液兩相間形成的液膜和氣膜進行熱量的傳遞，使氣相中的顯熱變成液相中的潛熱，達到再生氣降溫的目的[5]。冷卻后的再生氣由原送往混合煙道改為送往一級動力波出口，再生氣界區閥在DWⅠ出口煙道二樓平臺。

(2)在經再生氣降溫洗滌塔后再生氣管道上增設溫度計，將信號接入儀表室監控，設置溫度點聯鎖值為80℃，因低溫輸送塔本體和再生管道都是玻璃鋼材質，當溫度超過80℃或循環泵停止時，再生氣輸送風機聯鎖停止，防止高溫煙氣進入玻璃鋼材質損壞設備和管道。

(3)再生氣降溫洗滌塔系統增設一個循環液儲槽和兩臺循環泵，一開一備，當循環泵停止后，再生風機會聯鎖停止。循環液一部分進入再生氣降溫洗滌塔冷卻煙氣用，一部分通過循環液儲槽液位控制將液送入再生氣管清洗管道后進人凈化工序二級動力波，可作調節凈化酸濃用途。

(4)再生氣降溫洗滌塔共設置四個噴嘴，正常運行是開 1#、2#、3#噴嘴閥門，4#噴嘴閥門全關作為備用。1#、3#噴嘴管路介質為循環液，2#噴嘴管路介質為制酸一系列循環水(制酸一系列循環水跳電，再生氣風機立即停止運行，脫硫系統停車)。循環槽液位通過6#自動閥控制，6#閥控制信號為原增濕塔自動補水閥信號，通過開6#閥，部分循環液送至廁所上部再生氣管后通過5#閥(5#閥在二級動力波旁)流向二級動力波，5#、7#閥正常生產全開。再生塔低溫輸送系統流程圖如圖1。

圖1 脫硫再生氣冷卻系統圖

4 效果評價

(1)玻璃鋼材質由于它的相對密度在1.5～2.0之間，只有碳鋼的1/4～1/5，可是拉伸強度卻接近，甚至超過碳素鋼，而比強度可以與高級合金鋼相比，具有輕質高強的優越性，便于制作安裝[6]。同時玻璃鋼具有較強的耐稀酸腐蝕性能，在稀酸區域得到廣泛應用。改造后的再生氣管在運行近半年來沒有出現過腐蝕穿孔的情況，現場環境衛生狀況也得到明顯改善。

(2)再生塔中部壓力平穩，能通過再生風機變頻控制，經過再生氣低溫輸送塔循環液的清洗，不會對管道造成腐蝕，再生氣管道內部積灰結垢現象得到徹底改善，同時再生風機的低頻運轉也節約了能源降低了生產成本。

(3)通過理論計算，再生氣低溫輸送塔補充冷卻水量為5m3/h左右，吸收的熱量通過循環泵輸送部份液進入凈化工序二級動力波將熱量轉移，達到熱量平衡的目的。運轉一段時間以來，再生氣經冷卻后的溫度低于60℃，完全滿足設備材質要求。同時再生氣低溫輸送塔補充的冷卻水利用后進入凈化二級動力波，替代原二級動力波補凈化水量，達到了節能減排的目的。

5 結論

將再生氣出口不銹鋼管更換成玻璃鋼管后，再生氣管道再也沒有出現滲漏的狀況，定修時檢查管道內部情況也沒有結垢現象，充分證明了使用玻璃鋼管的優越性。大大的保證了設備的正常運行，提高了脫硫系統的作業率。同時由于改造后系統自動化程度和聯鎖保護裝置增多，對員工的技能水平提出了更高的要求。

[1]劉靜，翟尚鵬，岺祖望，等.活性焦吸附法硫酸尾氣脫硫裝置的設計與運行[J].硫酸工業，2010(3):28－31.

[2]胡方.化工設備中奧氏體不銹鋼的應力腐蝕和防護[J].化工設備與管道，2002(3):52.

[3]李彥;武彬;徐旭常.SO2、SO3和H2O對煙氣露點溫度影響的研究[J].環境科學學報，1997(1):126－127.

[4]王國榮，武衛莉，谷萬里.復合材料概論[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，2000:8.

[5]李小蘭，李灶福，龍志軍.動力波技術應用于治理酸解尾氣的研究[J].科學技術與工程，2006，6(19):47.

[6]劉錫禮.玻璃鋼產品設計[M].哈爾濱:哈爾濱市科學技術協會，1985:43.