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烟气氨法脱硫装置优化改进总结

[日期:2021-04-14] 来源:《中氮肥》2021年第2期  作者: [字体: ]

宋涛,辛月新,阮彩霞

(陕西神木化学工业有限公司,陕西 神木719000

 

    [摘  要]陕西神木化学工业有限公司600 kt/a煤制甲醇项目配套锅炉系统包括一期375 t/h煤粉锅炉、二期2220 t/h煤粉锅炉,锅炉烟气均采用江苏和亿昌环保工程科技有限公司自主研发设计的氨法(湿法)脱硫工艺(第一代氨法脱硫工艺),系统运行过程中出现了蒸发结晶系统真空度不理想、氨逃逸和气溶胶现象严重、除雾器效率和脱硫浆液氧化率偏低、设计脱硫浆液密度略高、脱硫浆液起泡等问题,在原因分析的基础上,采取一系列优化改进措施后,烟气氨法脱硫装置运行中存在的问题及安全环保隐患得以消除,系统运行的稳定性得以显著提高。

[关键词]烟气氨法脱硫装置;真空度;氨逃逸和气溶胶;除雾效率;脱硫浆液;原因分析;优化改进

[中图分类号]X701.3   [文献标志码]B   [文章编号]1004-9932202102-0077-04

 

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陕西神木化学工业有限公司(简称神木化工)600 kt/a煤制甲醇项目(一期200 kt/a甲醇装置于200310月开工建设,200510月投产;二期400 kt/a甲醇装置于20066月开工建设,20088月试车成功)配套锅炉系统包括一期375 t/h煤粉锅炉、二期2220 t/h煤粉锅炉,锅炉烟气均采用江苏和亿昌环保工程科技有限公司(简称江苏和亿昌)自主研发设计的氨法(湿法)脱硫工艺(第一代氨法脱硫工艺),设计脱硫塔入口烟气SO2浓度为800 mg/m3、出口尾气SO2浓度<50 mg/m3,一、二期锅炉烟气氨法脱硫装置分别设置脱硫岛1座、共用1套硫酸铵回收处理系统,一期3×75 t/h锅炉系统脱硫岛设1台脱硫塔,设计烟气处理量288.5 km3/h,二期2×220 t/h锅炉系统脱硫岛设1台脱硫塔,设计烟气处理量507.3 km3/h;锅炉烟气经脱硫后副产硫酸铵9 630 t/a(年运行时间以8 000 h计)。神木化工烟气氨法脱硫装置(采用第一代氨法脱硫工艺)运行过程中出现了一些较为突出的问题,通过工艺、设备、操作等方面的优化改进,系统运行的稳定性得以显著提升。以下对有关情况作一总结。

1  烟气氨法脱硫装置简介

1.1  工艺原理

烟气氨法脱硫工艺以液氨作为吸收剂,在特定结构的吸收塔内洗涤烟气中的SO2,以达到净化烟气的目的,其工艺过程主要包括SO2吸收与亚硫酸铵氧化及硫酸铵产品形成。总反应方程式为4NH3+2SO2+2H2O+O2====2(NH4)2SO4,可以看出,氨、水、氧气在氨法脱硫工艺过程中起着重要的作用。

1.2  工艺流程

神木化工锅炉烟气氨法脱硫装置(其工艺流程如图1),以液氨作为脱硫剂,运用空塔喷淋、塔内氧化、塔外单效蒸发结晶技术脱除烟气中的SO2,脱硫率达90%以上,达到一定浓度的脱硫浆液(硫酸铵溶液)经蒸发、结晶、分离、干燥后得到最终副产品硫酸铵。

2  系统运行中存在的问题及优化改进

2.1  蒸发结晶系统真空度不理想

保持硫酸铵产出平衡、维持脱硫塔循环浆液适宜的密度,是保障脱硫塔长周期、稳定运行的基础,而保证硫酸铵蒸发结晶系统的蒸汽负荷和适宜的真空度是硫酸铵生产的关键。硫酸铵蒸发结晶系统的工作原理是,通过冷凝器的冷凝和真空泵对不凝气的抽吸作用,使系统保持适宜的真空度(-70-80 kPa),使浆液始终处于饱和状态,促使其发生相变,实现气液分离,浆液也因此而不断浓缩、结晶,最终产出合格的硫酸铵产品。然而,实际生产中蒸发结晶系统的真空度很难维持在-70-80 kPa,被迫减负荷运行。

2.1.1  原因分析

通过观察发现,蒸发冷凝器上、下部温差大,表明冷凝器内有积液现象,积液后,因冷凝液无法及时从冷凝器中顺畅排出,使得冷凝器的有效换热面积减少,冷凝器的换热效率大大降低,冷凝效果差导致系统真空度难以维持。

2.1.2  优化改进措施及效果

1)在冷凝式真空系统中,增设汽水分离器(见图2中的①,汽水分离器底面直径为300 mm、高度为600 mm),并将其与蒸发冷凝器底部液体出口和真空缓冲罐相连,如此一来真空泵能同时对蒸发冷凝器的顶部及底部产生抽吸作用,在保证冷凝器效率的前提下利用气体的流动促使蒸发冷凝器底部排液,保证系统真空度。

2)在蒸发冷凝器上部及下部抽真空管道增设调节阀,在保证换热效果的前提下调节系统上、下部气流的分布,如此既可保证不凝气的抽出,又可促使冷凝液的及时排出。

3)在蒸发冷凝器原抽真空管道及新增抽真空管道上分别设置电动调节阀(见图2中的②、③),以蒸发分离室出口真空度作为测点,DCS系统设置自动调节,通过对调节阀②、③的控制维持系统真空度的稳定。

改造后,蒸发结晶系统真空度从之前的-55-65 kPa升至-70-80 kPa,蒸发结晶系统蒸汽负荷也由之前的6.0 t/h提高至9.5 t/h,成功解决了系统真空度偏低、硫酸铵采出能力不足的问题,实现了硫酸铵采出系统的长周期、满负荷稳定运行。近年来蒸发结晶系统运行状况良好。

2.2  氨逃逸和气溶胶现象严重

烟气氨法脱硫装置投运后,生产过程中氨逃逸和气溶胶现象较为严重,对周边环境造成了二次污染。

2.2.1  原因分析

更多内容详见《中氮肥》2021年第2

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