硫回收裝置點火系統問題處理及優化

蔡　建

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

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硫回收裝置點火系統問題處理及優化

蔡建

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

1　工藝流程

河南龍宇煤化工有限公司硫回收裝置采用C-C二段法延伸工藝。來自低溫甲醇洗工序的酸性氣經酸性氣分離器去除液體后，由酸氣預熱器加熱至200 ℃，酸性氣分流后分別進入酸氣燃燒爐主燒嘴和酸氣燃燒爐主燃燒室。進入酸氣燃燒爐主燒嘴的酸性氣按一定比例配入氧氣混合燃燒，并與爐內另一股酸性氣發生克勞斯反應：

H2S+3/2O2=SO2+H2O

H2S+1/2SO2=H2O+3/4S2

出爐后高溫氣體在廢熱鍋爐產0.5 MPa蒸汽，同時降溫至170 ℃，并在此分離出液硫。從廢熱鍋爐出來的氣體經過1#再熱器升溫至230 ℃，然后進入一級反應器進行催化反應。一級反應器內裝填鈦基催化劑，主要化學反應如下：

2H2S+SO2=3/xSx+2H2O

COS+H2O=H2S+CO2

CS2+2H2O=2H2S+CO2

反應后氣體進入第1硫冷凝器降溫至155 ℃回收硫黃，脫硫后的氣體預熱至190 ℃再進入還原反應器進行還原反應，主要化學反應如下：

SO2+2H2=S+2H2O

反應后氣體進入硫冷凝器降溫至170 ℃，回收硫黃；原料氣在燃燒爐燃燒反應產生的氫氣量能滿足催化還原反應的需要，無需其他氫源。通過H2S/SO2在線比值分析儀分析過程氣體H2S含量，配入空氣混合進入2#再熱器，加熱至220 ℃左右后再進入二級反應器進行反應，二級反應器內裝填鈦基催化劑，主要化學反應如下：

2H2S+SO2=3/xSx+2H2O

COS+H2O=H2S+CO2

2H2S+O2=2/xSx+2H2O

反應產生的熱量由反應器內置水冷系統通過汽包產2.5 MPa 蒸汽將其移出。反應氣出反應器后繼續進入硫冷凝器，冷凝出氣體中的硫后再進入硫分離器，出硫分離器的氣體進入尾氣焚燒爐進行焚燒，將氣體中的硫化物轉化成SO2，氣體經余熱回收降溫后送入鍋爐煙氣脫硫系統高空排放。所有冷凝分離下來的液體硫黃先流入液硫封，再進入液硫池，通過液硫泵將液硫送至硫黃造粒機及包裝機進行造粒和包裝。

2　硫回收裝置點火系統存在的問題

(1)由于點火用空氣和燃料氣的流量難以準確控制，造成點火困難，自動點火無法使用。

(2)長明燈(開車燒嘴)關閉后，燃燒器酸性氣流量加大至1 500 m3/h(標態)時，出現爐膛前段溫度低、后端溫度高，且發生火檢熄滅的情況。

(3)長明燈火焰有時會因為開啟燃燒器助燃空氣而熄滅。

3　解決措施

(1)根據現場情況來看，點火燃料為二甲醚，管道雖有保溫但未做伴熱，且管道最低處未安裝導淋閥，不排除管道長期積液的可能性，點火前將低處法蘭拆開，進行排水或安裝低點導淋。從點火槍前的壓力表來看，點火空氣路壓力表量程為0～0.6 MPa，點火燃料氣路壓力表量程為0～0.1 MPa。根據多次點火經驗數據，雙路壓力均降至10 kPa左右為較合適的點火成功壓力，因此，點火空氣路壓力表量程選取為0～0.1 MPa。

目前，點火雙路壓力和流量的調節依靠點火槍前截止閥，效果較差；改為節流孔板，安裝至截止閥法蘭處，如果點火燃料路和空氣路來源壓力不穩定，變化較大，可將截止閥更換為減壓閥。點火系統改造示意如圖1所示。

圖1　點火系統改造示意

(2)查找基礎設計資料，燃燒器設計最大酸性氣流量為1 300 m3/h(標態)左右(此數據為設計方提供)，投入1 500 m3/h(標態)左右的酸性氣已超出設計最大工況值，因此燒嘴出口流速大于設計值，造成火焰后移甚至發生脫火現象。為避免脫火現象的發生，應常開長明燈并控制酸性氣流量在設計值內；同時，控制好上游凈化裝置來酸性氣體積分數在設計指標范圍之內(19%～34%)。

(3)根據分析，開車點火期間出現2次長明燈火焰熄滅的情況，均發生在較冷天氣；燃燒器中有積液，開啟助燃空氣后，積液飛濺至長明燈噴頭處將火焰澆滅。長明燈火焰最佳狀態應為富氧燃燒淡藍色剛性火焰，此時火焰不會因外界的風速而熄滅，而點火期間長明燈為黃色柔性火焰狀態，為貧氧燃燒狀態，通過調整空氣流量至富氧燃燒狀態，可避免此種現象發生。

4　改造效果及效益分析

改造前，每次開車點火時間平均在3 h左右，甚至更長時間，點火成功與否全憑經驗。改造后，大大縮短了開車時間，不必提前點火升溫，避免了長時間燃料氣升溫系統產生積碳進而堵塞液硫管線，同時也減少了積碳對系統液硫管線的影響，保證了裝置長周期穩定運行。

按粒狀硫黃1 500元/t、年運行時間300 d、φ(H2S)為28%、硫黃轉化率99%計，年創造經濟效益約214萬元；同時，每年可減少排放SO2量約2 000 t，經濟和環保效益顯著。

2016-05-18)