朱培春，李明榮

（云南三環(huán)中化化肥有限公司，云南昆明 650113）

隨著國家對環(huán)保要求越來越嚴，硫酸生產裝置增加尾氣脫硫系統(tǒng)已成為行業(yè)降低尾氣排放的有效方法。在氨法尾氣脫硫系統(tǒng)中，隨著使用年限的增加，填料層被硫酸銨結晶物堵塞造成系統(tǒng)阻力上升。硫酸裝置系統(tǒng)阻力上升，是影響硫酸裝置長周期、高負荷運行的關鍵問題。阻力上升不僅增加了硫酸裝置的運行成本，同時也增加硫酸裝置的運行能耗。根據(jù)云南三環(huán)中化化肥有限公司2 套800 kt/a 硫酸裝置尾氣脫硫系統(tǒng)運行阻力上升原因分析，結合生產實踐，技術人員采用鍋爐定排水作為沖洗水，使用酸洗填料層的方法來降低尾氣脫硫塔的阻力。

1 硫酸裝置尾氣脫硫系統(tǒng)介紹

硫酸裝置尾氣脫硫系統(tǒng)在2013 年8 月建成投用，主要承擔2 套800 kt/a 硫酸裝置的尾氣脫硫任務。該系統(tǒng)采用氨法脫硫工藝，即SO2與氨水（NH4OH）反應生成亞硫酸氫氨（NH4HSO3），再進入氧化塔中進一步氧化生成硫酸銨[(NH4)2SO4]。尾氣脫硫工藝流程見圖1。

尾氣脫硫塔是尾氣脫硫的核心設備，采用塔槽一體結構，下層為脫硫循環(huán)槽，中層為SO2吸收段，上層為除霧段。尾氣脫硫塔內尾氣中SO2與脫硫液逆向接觸在填料層被除去，脫硫后氣體經頂部電除霧器除霧后送入煙囪排放。除霧器頂部采用工藝水對填料層進行自動沖洗。吸收段采用聚丙烯（PP）材質波紋填料。

公司2 套800 kt/a 硫酸裝置共用1 套尾氣脫硫塔。尾氣脫硫塔阻力上升后需要對2 套硫酸裝置進行停車處理，且填料更換消耗時間長，對系統(tǒng)整體運行影響較大。近年來尾氣脫硫塔運行中阻力變化情況見表1。

圖1 尾氣脫硫工藝流程

表1 尾氣脫硫塔運行中阻力變化情況

由表1 可知：尾氣脫硫塔投用至今阻力不斷上升，最高為3.70 kPa。

2 尾氣脫硫塔阻力上升原因分析

使用過程中，尾氣脫硫塔阻力上升主要原因有：①尾氣脫硫塔沖洗水采用工藝水，工藝水水質較差，含有部分淤泥，進入系統(tǒng)后易造成填料層或分液器孔板堵塞；②脫硫液不斷濃縮形成結晶物，結晶物附著在填料層的孔板中，使氣路堵塞造成整體填料層阻力上升。硫酸銨晶體無法通過加大循環(huán)量來進行清洗，隨著運行時間延長，被堵塞的空洞逐漸增多，由點即面對整個填料層的吸收影響較大，系統(tǒng)阻力不斷增加。脫硫系統(tǒng)需加大風機風壓才能保證高負荷運行，增加了運行成本。

2018 年尾氣脫硫循環(huán)泵出口流量逐步下降。技術人員對尾氣脫硫泵進口濾板進行檢查，發(fā)現(xiàn)濾板表面附著大量呈淡黃色結晶物，濾板孔洞被嚴重堵塞。對結晶物進行化學分析，分析結果見表2。

由表2 可見：結垢物主要成分是硫酸銨，同時含有大量鈣鎂鐵離子。這說明在結垢物的組成中除硫酸銨有貢獻外，工藝水中雜質對結垢物的組成也有貢獻。2018 年2 套硫酸裝置同時停車，對尾氣脫硫塔進行檢查，在填料層中發(fā)現(xiàn)淡黃色的硫酸銨顆粒附著在填料層上。

表2 尾氣脫硫塔內結晶物分析結果 w/%

尾氣脫硫塔中脫硫液在循環(huán)過程中逐漸被氧化形成硫酸銨結晶物，在經過尾氣脫硫循環(huán)泵進口濾板和尾氣脫硫塔內填料層時附著在孔洞上，當晶體逐漸變大形成顆粒物，最終堵塞孔洞造成脫硫循環(huán)泵出口流量下降、尾氣脫硫塔阻力上升。脫硫循環(huán)液流量下降后影響脫硫效果，且泵負荷過大出現(xiàn)震動情況；脫硫塔阻力上升使整個系統(tǒng)運行成本增加，同時對玻璃鋼材質的尾氣脫硫塔存在較大的安全隱患。

3 尾氣脫硫塔系統(tǒng)阻力優(yōu)化的措施

針對脫硫塔阻力上升問題，技術人員認真分析總結，采取了一系列優(yōu)化措施。

3.1 尾氣脫硫塔沖洗水改為硫酸鍋爐排污水

硫酸鍋爐定期排污水通常被用作脫鹽水補水或硫酸循環(huán)水進行回收。鍋爐排污水與工藝水分析比對情況見表3。

由表3 可見：鍋爐排污水中鈉離子、磷酸根含量較高，排污水電導率、二氧化硅、氯離子、濁度、總硬度均比工藝水低，整體水質好于工藝水。采用鍋爐排污水代替工藝水加入尾氣脫硫塔，可使尾氣脫硫塔補水及噴淋水水質提高，不容易堵塞噴頭及泵進口濾板，減少雜質在塔內填料的沉積，有利于緩解尾氣脫硫塔阻力上升。

表3 鍋爐排污水和工藝水分析對比

3.2 采用低濃度鹽酸對尾氣脫硫塔填料進行清洗

由于公司2 套硫酸裝置共用尾氣脫硫塔，尾氣脫硫塔檢修時間較少，一般情況2～3 年才能有檢修機會。尾氣脫硫塔運行至2020 年5 月，阻力已上升至3.7 kPa，嚴重影響系統(tǒng)運行。利用硫酸裝置停車機會，技術人員采用低濃度鹽酸對尾氣脫硫塔填料層進行清洗。酸洗步驟及方法如下：

1）提前拆除尾氣脫硫塔1.5 m 以下儀表。

2）提前將硫酸銨溶液存入氧化塔、硫酸銨槽，氧化塔、硫酸銨槽液位保持上限，用作開車母液。

3）停車并關閉尾氣脫硫塔進口煙氣閥，停尾氣脫硫泵，并用硫酸銨泵將硫酸銨液送走，待尾氣脫硫塔液位約0.7 m 時停送。

4）開底部排液閥，將尾氣脫硫塔底部硫酸銨液全部排入圍堰內。

5）將分液槽、底部硫酸銨液沖干凈后，封孔，并將尾氣脫硫塔內液位控制在1.0 m。

6）沖洗完成后，先進水提高脫硫塔內液位，控制在1.0 m，從底部排液閥加入鹽酸。

7）配置w(HCl)4%～8% 鹽酸，提前聯(lián)系酸車到現(xiàn)場。尾氣脫硫塔截面積為58 m2，液位在1.2 m，需w(HCl)30% 鹽酸9.3 t。

8）配藥時先通過1 臺尾氣脫硫泵運行混合藥劑，進完藥劑后2 臺尾氣脫硫泵運行，酸洗循環(huán)時間為4～6 h。

9）清洗過程中，每1 h 取樣分析鹽酸濃度，以便補充藥劑，w(HCl) 不能低于1%。

10）清洗完成后，將廢液排入圍堰內，排廢液前需在尾氣脫硫塔加氨水中和。

11）廢液至人孔以下，開打人孔檢查較果。

12）廢液排完后，再次檢查、封孔。進脫硫母液并調整液位、pH 值正常，以便開車。

化學清洗前先對填料層進行采樣，以便清洗前后效果對比。

3.3 酸洗優(yōu)化后裝置壓降變化

酸洗優(yōu)化后尾氣脫硫裝置阻力變化見表4。

表4 酸洗優(yōu)化后裝置阻力變化情況

由表4 可見：系統(tǒng)阻力最高在4.60 kPa，2019年采用鍋爐排污水代替工藝水對填料層進行自動沖洗后，系統(tǒng)阻力降至4.10 kPa ；2020 年采取酸洗填料層的優(yōu)化措施后，系統(tǒng)阻力降至3.20 kPa左右。

4 結論

4.1 減少風機蒸汽消耗

通過對尾氣脫硫塔內填料進行酸洗，相同負荷下風機蒸汽消耗得到減少。根據(jù)廠家提供的KK&K風機性能特性圖及數(shù)據(jù)表，滿負荷運行時，系統(tǒng)總阻力降低1 kPa 即KK&K 風機出口壓力降低1 kPa，風機聯(lián)軸節(jié)功率可降低約73 kW/h，降低蒸汽消耗0.98 t/h。

4.2 降低風機運行成本

電費按0.35 元/kWh 計算，裝置總阻力降低1 kPa，運行費用可降低約20.4 萬元/a。鍋爐排污水替換工藝水后，裝置阻力下降約0.50 kPa ；酸洗填料后，裝置阻力下降1.00 kPa，運行費用可降低30.6 萬元/a。

技術人員將硫酸尾氣脫硫塔沖洗水改為鍋爐排污水，解決了工藝水水質差的問題。采用低濃度鹽酸尾氣脫硫塔填料進行酸洗，可將堵塞填料層的硫酸銨進行清除。系統(tǒng)運行時間較短，目前無法確認酸洗對尾氣脫硫塔中填料的影響，還需繼續(xù)觀察。從目前運行情況看，低濃度酸洗填料降低了尾氣脫硫塔阻力，可滿足硫酸裝置長周期、高負荷運行的要求。