氧化鎂法煙氣脫硫運(yùn)行問題分析及解決方案

李忠才，范能全，王雪晨

(1.中海石油寧波大榭石化有限公司 ,浙江 寧波　315812;2.寧波金海晨光化學(xué)股份有限公司,浙江 寧波　315207)

隨著國家節(jié)能減排指標(biāo)的落實(shí)分解，各企業(yè)面臨的減排壓力越來越高。在使用燃料油做為燃料的煉油廠中，克勞斯、locat等煉廠常用的燃料氣脫硫技術(shù)不再適用。采用以海水脫硫、氧化鎂法、苛性鈉法等煙氣脫硫法，使二氧化硫排放達(dá)到要求指標(biāo)。

中海油下屬某公司是中海石油煉化有限公司控股的一家煉化企業(yè)，2009年公司新建一套225萬t/a重交通道路瀝青裝置，加熱爐燃料主體為250#燃料油。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，公司在新建裝置煙氣系統(tǒng)上增設(shè)了煙氣脫硫系統(tǒng)，采用氧化鎂煙氣脫硫法，是該脫硫法在燃油加熱爐上的首次應(yīng)用。該系統(tǒng)投用后，煙氣中二氧化硫脫除率達(dá)到95%以上，脫后二氧化硫含量<30mg/Nm3，排煙溫度在55～59℃之間，滿足環(huán)保要求。從近幾年的運(yùn)行情況來看，該系統(tǒng)也面臨著脫后煙氣酸性水汽對(duì)煙囪內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕、吸收塔噴淋對(duì)塔壁產(chǎn)生沖刷腐蝕，除霧段沖洗水造成吸收塔pH值波動(dòng)、污水回用后系統(tǒng)COD排放不達(dá)標(biāo)等問題，就存在問題進(jìn)行分析，并探討解決問題的方法。

圖1煙氣脫硫系統(tǒng)原則流程圖

1　干式煙囪內(nèi)壁的腐蝕防護(hù)

煙囪原設(shè)計(jì)為排放干煙氣，整個(gè)煙囪高80m，40m以下按照煙氣溫度170℃，40～80m按照煙氣溫度300℃進(jìn)行設(shè)計(jì)。煙囪壁從內(nèi)到外分三層，最里層為耐酸耐火磚內(nèi)襯，中間夾層為礦渣棉隔熱層，最外層為鋼筋混凝土筒壁。增設(shè)氧化鎂法煙氣脫硫系統(tǒng)后，煙囪內(nèi)煙氣變?yōu)?75℃的酸性濕煙氣，為防止酸性濕煙氣對(duì)干煙囪的腐蝕，在冷煙道、煙囪內(nèi)壁等與濕煙氣接觸的部位，采用國外進(jìn)口、專門針對(duì)干式煙囪改造為濕式煙囪防腐的涂料進(jìn)行防腐處理，以防止酸性濕煙氣對(duì)煙囪的腐蝕。

在生產(chǎn)過程中，由于濕式煙氣在煙囪內(nèi)部冷凝，部分水蒸氣變成液態(tài)水從煙囪底部排出[1]，形成酸液，根據(jù)防腐涂料工作環(huán)境要求，對(duì)吸收塔的氫氧化鎂循環(huán)量、循環(huán)液濃度、排污頻次、水沖洗量進(jìn)行調(diào)整控制。確保煙囪內(nèi)部酸液pH值控制在2～3，保證防腐層的防腐效果和長周期運(yùn)行。

2　吸收塔壁腐蝕的預(yù)防

吸收塔是脫出二氧化硫的反應(yīng)區(qū)，是煙氣脫硫腐蝕的重災(zāi)區(qū)。在氫氧化鎂溶液與二氧化硫反應(yīng)至生成硫酸鎂的過程大致可分為三步，第一步是在強(qiáng)氧化環(huán)境中二氧化硫與水反應(yīng)生成硫酸及亞硫酸；第二步是硫酸及亞硫酸與氫氧化鎂溶液反應(yīng)生成硫酸鎂或亞硫酸鎂，第三步是亞硫酸鎂被氧氣氧化成硫酸鎂。在50～59℃溫度下，反應(yīng)第一步生成的硫酸處于活性較高狀態(tài)，腐蝕及滲透能力前，在氫氧化鎂溶液未噴淋到的區(qū)域，容易對(duì)設(shè)備形成腐蝕，影響設(shè)備使用壽命。另一方面，噴淋液的沖刷也會(huì)對(duì)設(shè)備產(chǎn)生磨損，受氫氧化鎂溶解度影響，苛化的氫氧化鎂溶液為10%的懸濁液，含氫氧化鎂固體顆粒，如噴淋頭安裝位置不合適，會(huì)造成噴淋液沖刷吸收塔內(nèi)壁，造成沖刷腐蝕。

為了抵抗酸性介質(zhì)對(duì)吸收塔塔壁的腐蝕，在選材時(shí)，選擇抗腐蝕能力強(qiáng)的不銹鋼材料，或者選用普通碳鋼加防腐技術(shù)相結(jié)合。大榭石化煙氣脫硫系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，為減少投資，采用普通碳鋼加上玻璃鱗片樹脂，玻璃鱗片樹脂具有良好的抗?jié)B透性、較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐蝕性，能夠有效的抵抗反應(yīng)過程中的酸腐蝕[2]。同時(shí)在噴淋液容易沖刷的部位，采用內(nèi)貼不銹鋼板和加厚玻璃鱗片樹脂的方法，確保防腐效果。

3　除霧段水沖洗對(duì)吸收塔操作沖擊控制

為了減少煙氣的水霧夾帶，在吸收塔上部設(shè)置了除霧段，并設(shè)置了水沖洗系統(tǒng)。水沖洗分上中下三層，采用分段分程控制，定期對(duì)除霧段破沫網(wǎng)進(jìn)行沖洗。在運(yùn)行初期，發(fā)現(xiàn)經(jīng)常由于沖洗量過大，造成吸收塔液面上升、循環(huán)液pH降低、系統(tǒng)排液量增大、新鮮氫氧化鎂吸收液補(bǔ)充量增加，造成系統(tǒng)不平衡。對(duì)此，采取了控制水沖洗時(shí)間，將水沖洗頻次與循環(huán)液循環(huán)量和pH值相關(guān)聯(lián)的操作方案。在系統(tǒng)pH值較高時(shí)，對(duì)二氧化硫吸收效果好、循環(huán)液循環(huán)量適當(dāng)降低，霧沫夾帶相對(duì)較少，可減少水沖洗量，當(dāng)系統(tǒng)pH值降低時(shí)，加大循環(huán)液循環(huán)量的同時(shí)，適當(dāng)增加沖洗量，控制霧沫夾帶。

4　污水回用后系統(tǒng)COD平衡的控制

為了減少新鮮水用量，在操作過程中，采用了部分污水作為沖洗水和氫氧化鎂溶液配制用水，利用煙氣的蒸發(fā)和廢水的氧化沉淀過程，對(duì)COD進(jìn)行去除，不但可以增加污水回用量，還可以降到COD排放量。在生產(chǎn)過程中，對(duì)煙氣脫硫系統(tǒng)各個(gè)處理工段的COD含量進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)吸收塔、氧化池、沉淀池均對(duì)COD有一定的去除功能，其系統(tǒng)水量和COD平衡如下圖2所示。

圖2煙氣脫硫系統(tǒng)水和COD平衡圖

根據(jù)化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，逐步調(diào)整污水回用量，經(jīng)過長期摸索得出，只要控制系統(tǒng)污水補(bǔ)充量不大于外排污水量的75%時(shí)，外排污水COD就可保持合格。

5　結(jié)論

作為氧化鎂法煙氣脫硫技術(shù)在燃油加熱爐上的首次應(yīng)用，在項(xiàng)目建設(shè)過程中采取有針對(duì)性的預(yù)防措施，有效的降低了設(shè)備和干式煙囪的腐蝕。在生產(chǎn)過程中，針對(duì)操作中出現(xiàn)的問題，及時(shí)調(diào)整操作方案，確保了煙氣處理達(dá)標(biāo)，滿足了環(huán)保要求。