應用鍋爐連續排污降低脫硫再生工序蒸汽消耗

葉圣超

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

脫硫工藝是冶煉廠、煤電廠等工業生產中至關重要的環節，它能有效減少廢氣中的硫氧化物排放，保護大氣環境［1］。然而，脫硫工藝再生階段卻需要消耗大量的蒸汽作為能源供應，這不僅增加了企業的能源成本，也對可持續發展提出了新的挑戰［2］。傳統的鍋爐連續排污通常將廢水排向地溝或污水處理設備，這樣做既不利于現場管理，也浪費了寶貴的資源。因此，探索一種能夠將鍋爐連續排污運用至脫硫工藝再生階段的方法，具有重要的實踐意義和經濟價值。

1 工藝簡介

鍋爐排污如圖1所示，鍋爐連續排污是一種常用的排污方式，用于清除鍋爐內部積存的雜質和污垢，以維持鍋爐的正常運行和水質的穩定［3］。其工藝過程為：（1）排污口設置：在鍋爐適當位置設置連續排污口，通常位于鍋爐底部或污水箱；（2）連續排放：通過調節控制裝置，將一定比例的鍋爐水連續地排放出去。這樣可以持續排除水中的懸浮物、油質和被濃縮的雜質，防止其在鍋爐內積聚；（3）排污量控制：連續排污量可通過控制閥門或調整排污泵的運行來實現。排污量的控制通常根據鍋爐的運行參數和水質監測結果進行調整；（4）處理排放水：排放的污水經過必要的處理后，可以進行環境合規的排放或進一步處理。

圖1 鍋爐排污示意圖

通過連續排污，鍋爐內的雜質和污垢得以持續排除，從而保持鍋爐的水質穩定。這種排污方式可有效降低鍋爐的運行成本，提高鍋爐的熱效率，并減少對環境的影響。

脫硫再生塔再生工藝如圖2所示，在脫硫工藝中，采用有機胺液對SO2氣體進行吸收和解吸，其中循環吸收法是一種常用的方法［4］。該方法在低溫條件下吸收SO2氣體，然后在高溫減壓條件下將SO2釋放出來，以實現有機胺液的循環使用。

圖2 脫硫再生塔再生工藝示意圖

解析過程中，采用蒸汽間接加熱方式來實現SO2的解吸和有機胺富液的再生。具體過程為：（1）吸收：SO2氣體被有機胺液吸收，形成富液，在低溫下，SO2氣體與有機胺發生反應，生成相應的絡合物；（2）加熱：將富液經過加熱器加熱，使用蒸汽作為熱源，蒸汽間接加熱使得富液溫度升高；（3）解吸：加熱后的富液進入解吸器，在高溫減壓條件下，SO2從絡合物中解吸出來，形成SO2氣體，同時有機胺液失去SO2而再生；（4）再循環：SO2氣體被收集并進一步處理，而有機胺液則回流到吸收器中，再次用于吸收SO2。

通過蒸汽間接加熱方式，能夠實現SO2的解吸和有機胺富液的再生，有效地循環利用有機胺液，減少了脫硫過程中的化學藥劑消耗，并降低了對環境的影響。同時，該工藝還具有能耗低、操作方便等優點［5］。

2 存在問題及對策實施

2.1 存在的問題

通過對現場作業情況進行調查和分析，我們發現閃速爐鍋爐和轉爐鍋爐在連續排污和定期排污水處理方面存在一些問題。通常情況下，排污水為4.5 MPa的飽和水，溫度約為250℃。然而，這種排污方式一直將污水外排至地溝，造成能源的浪費，并且對現場管理不利，也對作業現場的美觀造成影響。因此，我們需要改善這種排污方式，尋找更加貼合可持續發展的方法來處理這些排污水。

同時，對脫硫再生工序的調查數據顯示，該工序需要消耗大量的低壓蒸汽，每小時約為10.5 t。然而，動力車間提供的蒸汽量不足，有時甚至需要額外購買電廠的蒸汽來確保脫硫再生的效果。這極大地增加了脫硫系統的運行成本。此外，蒸汽供應的不穩定也會導致脫硫再生效果下降，這在單個月份中可能需要增加離子液的添加量。因此，我們需要解決這些問題，確保脫硫系統的運行穩定性和經濟性。

2.2 對策實施

在脫硫再沸器蒸汽入口管道增設一個蒸汽接入端口，將閃速爐和轉爐鍋爐的連續排污匯總后引入再沸器，利用排污所產生的蒸汽引入其中，鍋爐汽包排污去脫硫再生工藝如圖3所示。這樣可以利用排污所產生的蒸汽能量，提高再沸器的熱效率，減少能源浪費。

圖3 鍋爐汽包排污去脫硫再生工藝示意圖

這樣一套系統的設計，可以實現將閃速爐和轉爐鍋爐的排污蒸汽引入再沸器，以提高能源利用效率和降低污染排放。在設計過程中需要考慮以下幾個方面：第一是蒸汽接入端口設計，在脫硫再沸器蒸汽入口管道上增加一個蒸汽接入口，可通過合適的管道連接和閥門控制來實現。需要設計合適的接入口尺寸和位置，以確保蒸汽的供應和控制；第二要對排污蒸汽預處理，將閃速爐和轉爐鍋爐的連續排污和定期排污匯總后引入再沸器，需要對排污蒸汽進行一定的預處理。過程包括去除懸浮物和油質等雜質，以保證蒸汽的質量符合再沸器的要求。可以采用過濾、分離和沉淀等技術進行；第三要對再沸器結構調整，根據排污蒸汽的流量和溫度，需要設計合適的再沸器結構和尺寸。可以考慮增加蒸汽通道面積、優化蒸汽分布和增加傳熱面積等方式，以確保排污蒸汽能被充分利用并提高熱效率；最后要完善控制與監測系統，一是要加強對鍋爐水質的監督，了解排污水的成分是否會對管道結垢造成影響。二是增加相應的控制與監測系統，以監測排污進入再沸器的蒸汽入口溫度、壓力和流量等參數，并根據實際情況進行調整和優化。安裝溫度、壓力和流量傳感器等設備，并與自動控制系統相連，實現對再沸器運行參數的實時監測和調整。

總之，設計蒸汽接入端口、預處理排污蒸汽、調整再沸器結構和尺寸，并加強控制與監測系統的建設，可以實現將閃速爐和轉爐鍋爐的排污蒸汽引入再沸器，并提高能源利用效率和降低污染排放的目的。同時需要根據具體情況進行方案優化和技術改進。

3 實施效果

2022年4月完成項目實施，將鍋爐的排污接入脫硫再生工序后，我們對數據進行了觀察并得出以下發現，脫硫再生工序的蒸汽使用量明顯減少，如圖4所示。這表明通過回收利用鍋爐排污中的熱能，脫硫再生工序可實現更加高效的能源利用，減少了對外部能源的依賴。

圖4 再生蒸氣月消耗量

其次，我們注意到脫硫再生工序中離子液的濃度呈現上升趨勢，如圖5所示，這是脫硫再生工序有效運行的重要指標之一。這可以歸于脫硫再生工序獲得穩定持續的蒸汽供給后，整個再生流程得到了加強。穩定的蒸汽供給能夠提供足夠的熱能，促進脫硫再生工序中的化學反應，進而提高離子液的濃度。高濃度的離子液表明脫硫再生工序效果良好，因為高濃度的離子液具有更強的脫硫性能和更高的效率。

圖5 每月離子液濃度變化

此外，我們還觀察到單月有機胺添加量的減少，如圖6所示。有機胺衍生物所含有的特殊官能團是濕法煙氣脫硫工藝所采用的吸收劑，其因具有再生效果好、吸收容量大、蒸發損失少等特點。減少有機胺添加量的現象表明脫硫再生工序的穩定性得到了提升。這可能是由于鍋爐排污的接入使得脫硫再生工序的循環更加穩定，減少了對外部添加劑的需求，提高了工藝的經濟性。

圖6 單月有機胺添加量

綜上所述，通過將鍋爐的排污接入脫硫再生工序，我們觀察到蒸汽使用量的減少、離子液濃度的增加以及有機胺添加量的降低。這些結果表明脫硫再生工序的運行更加高效、穩定，并對環境保護和資源利用產生積極影響。因為脫硫再生工序在獲得穩定持續的蒸汽供給后，整個再生流程得到了強化。穩定的蒸汽供給能夠提供更充分的熱能，促進脫硫再生工序中的化學反應，提高了離子液的濃度。再生后的離子液濃度越高，說明脫硫再生工序的效果越好。高濃度的離子液具有更強的脫硫性能，提供更多的活性物質，增強了脫硫反應的速率和效率。

4 結語

本論文的研究對于提高脫硫工藝的能源利用效率、降低能源消耗具有重要的意義。通過充分利用廢熱資源，將鍋爐的連續排污與脫硫再沸器相結合，不僅可以顯著降低企業的能源成本，還能減少對外部蒸汽的需求，實現資源的循環利用和環境的可持續發展。通過本論文的研究，相信可以為相關企業提供有益的參考和指導，促進能源的高效利用，推動環境保護和可持續發展的進程。