周黎琴 石亮 胡兆斌
(酒泉鋼鐵集團公司焦化廠)
酒鋼焦化廠5#、6#搗固焦爐于2011年建成投產(chǎn),焦炭產(chǎn)量年產(chǎn)110 萬t 以上,荒煤氣發(fā)生量平均在5.0 萬m3/h ~6.2 萬m3/h,而荒煤氣凈化脫硫工段采用HPF 工藝。它以氨為堿源、ZL 為催化劑的濕式液相催化氧化脫硫脫氰,采用三塔三槽式HPF法脫硫。主要分為脫硫凈化段、脫硫液氧化再生段、硫膏回收段,設(shè)計煤氣處理能力為5.4 萬Nm3/h,硫化氫脫除指標150 mg/Nm3以下。它具有設(shè)備投資成本低、工藝簡單及運行成本低的優(yōu)點[1]。
自2014年以來,由于配煤比及結(jié)焦時間的調(diào)整,5#、6#搗固焦爐煤氣量達到5. 5 萬Nm3/h ~6.7 萬Nm3/h,超過煤氣處理設(shè)計值。塔前硫化氫含量也隨之波動,亦超過系統(tǒng)的處理能力,致使硫化氫指標頻繁出現(xiàn)超過150 mg/Nm3,脫硫效率偏低。為此,專門成立提高脫硫效率攻關(guān)小組,對脫硫系統(tǒng)進行全面分析及改造,利用2015年4月中旬脫硫系統(tǒng)年修期間,對所出現(xiàn)的問題進行分析并采取相應(yīng)的解決措施。
5#、6#搗固爐產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)橫管式初冷器冷卻后溫度降低至22 ℃~25 ℃,經(jīng)鼓風機加壓,煤氣溫度上升至35 ℃~40 ℃,再經(jīng)電捕焦油器捕集煤氣中的焦油,將煤氣中焦油含量降低至50 mg/m3以下進入脫硫工段。在HPF 法脫硫工段,首先經(jīng)橫管式煤氣預(yù)冷塔將煤氣溫度降低至27 ℃~32 ℃,依次串聯(lián)加入進入3 個脫硫塔進行HPF 法脫硫。正常運行中,各脫硫塔阻力一直保持在0. 2 kPa ~0.5 kPa,入脫硫塔煤氣溫度控制在27 ℃~32 ℃,脫硫液溫度控制在35 ℃~38 ℃。脫硫完的荒煤氣進入噴淋式飽和器脫氨及洗油脫苯工段,達標后的凈煤氣出廠。
我廠三座脫硫塔配套運行的單臺脫硫液貧、富液泵,在超額定電流的情況下脫硫液循環(huán)泵量僅能維持在1050 m3/h 左右。若按6 萬Nm3/h 荒煤氣處理量、液氣比25 L/Nm3~30 L/Nm 核算,循環(huán)量應(yīng)達到1450 m3/h ~500 m3/h。由此可知,在荒煤氣處理量超設(shè)計值時,脫硫液循環(huán)量明顯不足。
由于原設(shè)計的液體分布器存在一定缺陷,貧液在塔內(nèi)分布不均勻,致使脫硫塔頂層輕瓷填料利用率降低,輕瓷填料容易堵塞,影響脫硫效率。此外,貧液長期分布不均也會造成脫硫液塔內(nèi)煤氣偏流,會影響脫硫塔阻力。
塔內(nèi)填料的作用是為氣、液兩相提供充分的接觸面,氣、液接觸面越大,傳質(zhì)系數(shù)越高,脫硫液吸收煤氣中硫化氫的反應(yīng)越充分。2014年10月份脫硫系統(tǒng)年修時已完成設(shè)計要求的50 層填料填充,但按照目前脫硫系統(tǒng)在超負荷運行情況下,塔內(nèi)輕瓷填料高度不滿足實際生產(chǎn)的需求。
一般情況下,硫泡沫在再生塔內(nèi)停留時間不宜過長,最好不超過30 min。因為停留時間過長就會開始萎縮、變小甚至破碎,硫泡沫上黏附的單質(zhì)硫顆粒就可能沉淀下去,造成脫硫液中懸浮硫含量增加,影響脫硫液質(zhì)量,進而影響脫硫效率。
堵塞的原因是再生槽下部的沉積硫越來越多,當達到與噴射器的尾部附近的高度時,就不同程度的影響了自吸噴射器的空氣量,使再生不完全,再生效果差。
脫硫塔捕霧段采用聚丙烯階梯環(huán),亂堆方式。由于煤氣處理符合增大,加之花環(huán)結(jié)構(gòu)容易積渣,而導(dǎo)致脫硫塔阻力頻有超設(shè)計阻力1.0 kPa。一般情況下,2#3#脫硫塔大約20 天需要反沖洗一次捕霧段,阻力過快速增長會影響煤氣安全、穩(wěn)定輸送。
針對以上影響脫硫效率的因素,我們利用2015年4月中旬脫硫系統(tǒng)停工檢修期間需采取以下措施。
脫硫液循環(huán)量增加將提高脫硫效率,提升再生噴射效果,泡沫溢流情況和脫硫液質(zhì)量將得以改善。將原設(shè)計5 臺貧液泵、5 臺富液泵,原設(shè)計的三開兩備,實際操作時,將2#脫硫塔實行貧富液雙泵運行方式,以增加脫硫液的循環(huán)量。事實證明,2#脫硫塔循環(huán)量有原來的1040 m3/h 左右提高到1450 m3/h左右后,硫泡沫豐富且溢流良好,并且硫化氫的吸收效果明顯有改善。
利用停工檢修期間,將原設(shè)計的塔內(nèi)“十字”環(huán)槽式液體分布裝置改造為盤式引流滿流式貧液分布器,這樣既便于檢修施工亦可使脫硫貧液均勻分布。目前,液體分布器運行正常,液體分布均勻。改造前、后的塔內(nèi)貧液分布器如圖1 所示。
將2#、3#脫硫塔每層增加5 層輕瓷填料,填料鋪設(shè)至近人孔平齊處來增加氣液接觸面積,以提高脫硫效率。
圖1 塔內(nèi)貧液分布器示意圖
硫泡沫突然增多,未及時調(diào)節(jié)液位,控制好硫泡沫的溢出量,會造成硫泡沫進入脫硫塔,使脫硫液懸浮硫含量增加,影響脫硫效果。崗位職工需經(jīng)常根據(jù)吸風量或倒噴情況,檢查噴射器是否有堵塞,防止液位大幅度波動和翻浪,以保證硫泡沫的正常溢流。
脫硫塔噴射再生器始終存在堵塞現(xiàn)象,正常生產(chǎn)時影響吸風量的供給及脫硫液的再生效果,目前,除了對噴射器定期進行疏通也無其他辦法。由于疏通工作是承包外圍單位進行,應(yīng)該跟蹤噴射器疏通質(zhì)量維持時間長短,做好相關(guān)評價。
定期利用貧液反沖洗捕霧層,以緩解阻力。落實好班組對捕霧段沖洗的執(zhí)行情況。
自4月10日至4月23日本系統(tǒng)停工檢修,直到4月25日脫硫系統(tǒng)恢復(fù)正常生產(chǎn)。截止目前,由生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析顯示,硫化氫化驗平均值100 mg/Nm3,低于設(shè)計指標值150 mg/Nm3,硫化氫脫除率由檢修前的96.7%,提高到98.3%。經(jīng)過檢修改造后,脫硫效率明顯提高。硫磺產(chǎn)量由檢修前每天平均7.0 t 左右,增加至每天平均9.0 t 左右。
一般而言,脫硫效率的高低既因荒煤氣發(fā)生量大小、配煤硫含量高低等系統(tǒng)外在因素的影響,也因脫硫循環(huán)液循環(huán)量、溫度、壓力等系統(tǒng)內(nèi)在因素的影響[2-3]。但企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身的實際情況,綜合考慮各方面的因素,在認真分析比較、科學(xué)考察論證的基礎(chǔ)上進行適當改造或調(diào)整,并制定出一套適合自身的脫硫操作工藝,不斷積累生產(chǎn)經(jīng)驗,建立專門的脫硫系統(tǒng)技術(shù)管理臺賬。
[1]趙春輝,王新雷,王瑞,等.HPF 法焦爐煤氣脫硫工藝的生產(chǎn)實踐[J].氣體凈化,2012,12(3):12 -15.
[2]晁偉,王煥符,李東濤,等. 提高HPF 脫硫工藝效率的實踐[J].首鋼科技,2011(2):29 -32.
[3]林憲喜,祝仰勇.從脫硫原理分析影響HPF 法脫硫效率的因素[J].山東冶金,2005,27(6):149 -151.