硫銨漿液圓周切向擾動技術的應用總結

王穎和, 袁平華

(陽煤豐喜肥業(集團)有限責任公司 臨猗分公司, 山西運城 044100)

陽煤豐喜肥業(集團)有限責任公司臨猗分公司220 t/h鍋爐煙氣治理項目采用氨法脫硫工藝,漿液擾動系統采用直沖式大流量噴射模式,擾動管道采用玻璃鋼管道。系統運行一段時間后發現濃縮結晶罐底漿液局部溫度低,硫銨產品越來越少,直至最后無法產出硫銨。同時,經過濃縮段洗滌后的煙氣溫度緩慢升高,并且處于持續升高的狀態,煙氣排放溫度從48 ℃最高升至55 ℃。

1 原因分析

經過分析判斷濃縮結晶罐[1]內有可能發生2種情況:(1) 擾動噴嘴堵塞;(2) 擾動管道發生了斷裂[2]。2種情況都會使硫銨漿液無法正常擾動,致使部分硫銨結晶沉淀,沉積物越來越多導致罐底局部積料,積料時間長了就變成了大塊,即表現為該部分地方塔壁溫度比其他部分溫度低。

如果只是一兩個噴嘴發生堵塞,對脫硫系統的運行影響不是太大。但是如果擾動管道發生了斷裂,那么塔底局部區域就變成了靜止區域。由于硫銨具有一定的黏性,積料體積會快速增長,硫銨的產出量會越來越少,最后無料可出,必須更換擾動管道,即鍋爐需要停爐,脫硫系統需要檢修。

脫硫塔塔底積料會導致濃縮段噴嘴發生堵塞,流經濃縮段的煙氣無法得到有效降溫就進入到吸收段,從電腦操作界面可以直觀看到煙氣溫度上升了。漿液和煙氣系統流程見圖1。

圖1 漿液和煙氣系統流程

2 系統停車檢修

由于硫銨長時間無法產出,只能把部分漿液排入事故池等待處理,久而久之事故池液位達到了上限。而且由于煙氣溫度上升,為了保證出口煙氣排放達標,3臺吸收循環泵需要全開,導致吸收泵無備泵,給生產安全留下隱患。

停爐處理后,打開濃縮結晶罐時,發現罐底南部區域積料已經達到一人高,擾動支管道斷成好幾截,斷口也被硫銨結晶堵塞,擾動主管道也發生堵塞。此時,整個擾動系統已經完全癱瘓。

3 擾動系統現狀分析

目前,脫硫漿液擾動系統主要是通過高壓、大流量循環擾動來維持漿液不堆積、不沉淀的,塔底漿液在擾動泵的作用下反復在塔底往復循環,促使硫銨晶體在碰撞過程中不斷結合長大。當硫銨晶體長大到一定程度,能夠從離心機篩網過濾出來生成硫銨產品時,說明系統運行達到了預期效果。

氨法脫硫漿液擾動系統是脫硫系統正常穩定運行的重要組成部分。漿液含固量高,溶液呈酸性(pH為4左右),擾動系統不僅需要克服漿液對管道的磨損和腐蝕,還需要克服擾動泵大流量、高壓力對系統的沖擊。直沖式大流量噴射模式導致擾動管道承受很大的沖擊力,對管道的結構強度是一個考驗。

在這種具有腐蝕性和磨損較大的漿液環境下,玻璃鋼材料有耐磨損和耐腐蝕的特性,但是其結構強度無法滿足這種外在強大的沖擊力,使用一段時間就會出現管道斷裂的問題。漿液沉淀堆積,堵塞濃縮段噴嘴,硫銨結晶[3]不暢,硫銨產品無法順利產出,直接導致脫硫系統無法正常運行。

改造前的擾動系統見圖2。

圖2 改造前擾動系統圖

4 圓周切向擾動技術

為解決該問題,需要尋找一種更適合的擾動技術,減少擾動管道受力,保證擾動管道有一定的強度,既不會發生腐蝕斷裂,又能耐得住漿液的磨損沖擊[4]。圓周切向擾動技術的原理為使用離心力使漿液產生旋轉而不沉淀,保證漿液不堆積,擾動管道又有一定的強度,保證擾動系統的長周期運行,從而保證脫硫系統的正常穩定運行。采用圓周切向擾動硫銨漿液,擾動主管采用環管,噴嘴沿圓周布置在環管上,與環管成45°(見圖3)。擾動泵提供動力,液體擾動模式為切向擾動,整個溶液成旋轉狀態,對管道和噴嘴沖擊力小。擾動管道和噴嘴均采用2205雙相不銹鋼材質,該材質耐腐蝕、耐磨損,強度大,不易斷裂。采用該擾動系統,擾動泵耗電低,擾動管道和噴嘴使用時間長,硫銨能夠順利產出,保證了鍋爐正常運行。

圖3 改造后擾動管道

切向擾動模式只是使塔底漿液形成旋流狀態,具有沖擊力小、泵流量小、揚程小、擾動管受力小、運行周期長等特點,具體表現為:

(1) 切向擾動采用圓周切向產生的離心力促使漿液擾動,漿液形成一種旋流狀態,對塔底和擾動管道沖擊小,還能保證漿液不沉淀堆積。

(2) 投資小,運行費用低。切向擾動要求擾動泵的動力更小,擾動泵耗電量更低。

(3) 2205雙相不銹鋼耐磨損、耐腐蝕,強度大,不易斷裂。

(4) 切向擾動使得擾動系統運行周期長,硫銨產出更加順暢。

采用圓周切向擾動,硫銨結晶效果良好,鍋爐煙氣帶出物明顯減少,鍋爐煙氣排放數據達到超低排放標準。出口煙氣粉塵質量濃度為1.36 mg/m3,遠低于設計指標(5 mg/m3);SO2排放質量濃度降低至12.3 mg/m3,遠低于國家排放指標(35 mg/m3)。

2022年12月對脫硫消耗和硫銨產量與上一年同期進行了對比,電耗明顯降低,硫銨產量增加。煙氣排放溫度也穩定在48 ℃左右,整個脫硫系統運行狀態有很大改善,系統運行更加穩定和順暢。

5 結語

鍋爐煙氣氨法脫硫漿液擾動系統是硫銨產出的關鍵環節,直沖式大流量噴射擾動模式會對擾動管道產生很大的沖擊力,易使擾動管道發生斷裂,擾動系統運行周期短,進而影響整個脫硫系統的正常運行。圓周切向擾動采用噴射器原理,擾動液通過切向噴射產生離心力帶動漿液旋轉運動,擾動管道受力小,硫銨結晶效果好,硫銨產出順利,脫硫系統運行周期長。