氧化鎂法煙氣脫硫運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.寧波金海晨光化學股份有限公司,浙江 寧波　315207)

隨著國家節能減排指標的落實分解，各企業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，使二氧化硫排放達到要求指標。

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，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。為實現節能減排，公司在新建裝置煙氣系統上增設了煙氣脫硫系統，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用。該系統投用后，煙氣中二氧化硫脫除率達到95%以上，脫后二氧化硫含量<30mg/Nm3，排煙溫度在55～59℃之間，滿足環保要求。從近幾年的運行情況來看，該系統也面臨著脫后煙氣酸性水汽對煙囪內壁產生腐蝕、吸收塔噴淋對塔壁產生沖刷腐蝕，除霧段沖洗水造成吸收塔pH值波動、污水回用后系統COD排放不達標等問題，就存在問題進行分析，并探討解決問題的方法。

圖1煙氣脫硫系統原則流程圖

1　干式煙囪內壁的腐蝕防護

煙囪原設計為排放干煙氣，整個煙囪高80m，40m以下按照煙氣溫度170℃，40～80m按照煙氣溫度300℃進行設計。煙囪壁從內到外分三層，最里層為耐酸耐火磚內襯，中間夾層為礦渣棉隔熱層，最外層為鋼筋混凝土筒壁。增設氧化鎂法煙氣脫硫系統后，煙囪內煙氣變為<75℃的酸性濕煙氣，為防止酸性濕煙氣對干煙囪的腐蝕，在冷煙道、煙囪內壁等與濕煙氣接觸的部位，采用國外進口、專門針對干式煙囪改造為濕式煙囪防腐的涂料進行防腐處理，以防止酸性濕煙氣對煙囪的腐蝕。

在生產過程中，由于濕式煙氣在煙囪內部冷凝，部分水蒸氣變成液態水從煙囪底部排出[1]，形成酸液，根據防腐涂料工作環境要求，對吸收塔的氫氧化鎂循環量、循環液濃度、排污頻次、水沖洗量進行調整控制。確保煙囪內部酸液pH值控制在2～3，保證防腐層的防腐效果和長周期運行。

2　吸收塔壁腐蝕的預防

吸收塔是脫出二氧化硫的反應區，是煙氣脫硫腐蝕的重災區。在氫氧化鎂溶液與二氧化硫反應至生成硫酸鎂的過程大致可分為三步，第一步是在強氧化環境中二氧化硫與水反應生成硫酸及亞硫酸；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，反應第一步生成的硫酸處于活性較高狀態，腐蝕及滲透能力前，在氫氧化鎂溶液未噴淋到的區域，容易對設備形成腐蝕，影響設備使用壽命。另一方面，噴淋液的沖刷也會對設備產生磨損，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，會造成噴淋液沖刷吸收塔內壁，造成沖刷腐蝕。

為了抵抗酸性介質對吸收塔塔壁的腐蝕，在選材時，選擇抗腐蝕能力強的不銹鋼材料，或者選用普通碳鋼加防腐技術相結合。大榭石化煙氣脫硫系統建設時，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滲透性、較高的機械強度和耐蝕性，能夠有效的抵抗反應過程中的酸腐蝕[2]。同時在噴淋液容易沖刷的部位，采用內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，在吸收塔上部設置了除霧段，并設置了水沖洗系統。水沖洗分上中下三層，采用分段分程控制，定期對除霧段破沫網進行沖洗。在運行初期，發現經常由于沖洗量過大，造成吸收塔液面上升、循環液pH降低、系統排液量增大、新鮮氫氧化鎂吸收液補充量增加，造成系統不平衡。對此，采取了控制水沖洗時間，將水沖洗頻次與循環液循環量和pH值相關聯的操作方案。在系統pH值較高時，對二氧化硫吸收效果好、循環液循環量適當降低，霧沫夾帶相對較少，可減少水沖洗量，當系統pH值降低時，加大循環液循環量的同時，適當增加沖洗量，控制霧沫夾帶。

4　污水回用后系統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，利用煙氣的蒸發和廢水的氧化沉淀過程，對COD進行去除，不但可以增加污水回用量，還可以降到COD排放量。在生產過程中，對煙氣脫硫系統各個處理工段的COD含量進行分析，我們發現吸收塔、氧化池、沉淀池均對COD有一定的去除功能，其系統水量和COD平衡如下圖2所示。

圖2煙氣脫硫系統水和COD平衡圖

根據化驗分析數據，逐步調整污水回用量，經過長期摸索得出，只要控制系統污水補充量不大于外排污水量的75%時，外排污水COD就可保持合格。

5　結論

作為氧化鎂法煙氣脫硫技術在燃油加熱爐上的首次應用，在項目建設過程中采取有針對性的預防措施，有效的降低了設備和干式煙囪的腐蝕。在生產過程中，針對操作中出現的問題，及時調整操作方案，確保了煙氣處理達標，滿足了環保要求。