催化装置脱硫脱硝设备的运行问题及对策

王海舰

摘  要：针对催化装置脱硫脱硝设备，首先分析其经常发生的问题及其产生原因，然后在此基础上提出有效的问题解决对策，以此为保证设备安全、可靠运行提供参考借鉴。

关键词：催化装置;脱硫脱硝设备;设备运行问题;问题解决对策

中图分类号：X784 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）02-0123-02

Abstract： Aiming at the desulphurization and denitrification equipment of catalytic unit， this paper first analyzes the frequent problems and their causes， and then puts forward effective countermeasures to solve the problems， so as to provide reference for ensuring the safe and reliable operation of the equipment.

Keywords： catalytic unit; desulphurization and denitrification equipment; equipment operation problems; problem solving countermeasures

在炼油企业中，催化裂化为主要装置之一，为满足环保要求，需对催化烟气进行脱硫脱硝处理，这就需要用到相应的脱硫脱硝设备。然而，脱硫脱硝设备实际运行情况并不乐观，存在很多问题，影响脱硫脱硝效果。

1 催化装置脱硫脱硝设备运行主要问题

1.1 脱硫塔

脱硫塔运行中产生问题的原因包含下列两个方面：其一，衬里脱落导致管线被堵，或筒体因腐蚀而穿孔;其二，烟囱被腐蚀。

（1）脱硫塔由碳钢与内衬复合材料组成，其中，内衬以喷涂聚脲为主，运行中经常产生脱落，使脱硫脱硝不得不停工，导致排放超出标准。导致内衬脱落的主要原因为：施工质量不合格，对塔内壁表面进行的处理没有到位，或根本没有处理，钢板和涂料之间的结合较差;涂料自身有质量问题，在喷涂之后涂料产生明显的分层，导致涂层脱落[1]。（2）因烟气中含有一定量氯化氢和硫化氢，所以会造成一定程度的露点腐蚀。目前，烟囱一般使用304板，如果环焊缝焊接没有达到质量要求，对复合层进行焊接的过程中产生错边，则烟气将进入到板的内部，导致露点被腐蚀而产生泄漏。此外，如果内衬质量较差，在运行后不久将产生脱落，导致内层的钢板被严重腐蚀。

1.2 管道与阀门

（1）为减少成本，很多企业采用碳钢与内衬玻璃钢作为管道材质。但是，玻璃钢在温度变化和低温条件下容易发生脆断，在运行时管道的内衬容易脱落，将过滤装置堵塞;另外，管线在受力后将发生变形，导致泄漏和开裂。（2）刀闸阀作用在于对含有不同颗粒的浆液进行切断。利用刀刃形状的闸板对介质予以切割，相较于普通的闸阀，对密封面有着很高的要求，厚度一般较薄，因受到浆液当中含有的固体颗粒的持续影响，阀板开关力矩明显增大，使开关异常。如今，刀闸阀已实现国产化，而有很多企业反映采用国产的刀闸阀有很多问题，如开关异常和传力机构容易损坏[2]。

1.3 泵动设备

某些企业所用机泵的材质，其等级很低，容易被腐蚀。比如将氯化铝作为絮凝剂，在溶液中含有的氯离子将对不锈钢部件造成腐蚀，使叶轮不断减薄，导致管道泄漏。又以某企业为例，其液下泵因振动相对较大，轴套被严重磨损，其运行周期一般不超过1.5个月。

1.4 锅炉

催化裂化装置中，一氧化碳焚烧炉通常采用微正压操作，其设计压力通常在8kPa左右，安装脱硫装置后，需降低1-4kPa的压力。在这种情况下，需对原锅炉实际承压性能予以核算，同时进行有效的加固，否则将导致烟气泄漏。以某企业为例，它在脱硫脱硝改造过程中，未对一氧化碳的焚烧炉实施同步改造。在运行过程中，炉壁表面产生裂缝，并出现腐蚀穿孔，导致烟气大量泄漏，使排烟的温度快速升高。又有一个企业在脱硝方面采用SCR技术，采用氨水作为还原剂，将其喷入到温度在300℃-400℃范围内的烟道中，受催化剂持续作用后，氨气和氮氧化物发生反应，生成对环境和人体都没有害处的水与氮气。因氨气的喷量相对较大，和烟气当中的过氧化硫发生反应，生成大量的硫酸氢铵，导致省煤器中有大量铵盐结垢。结垢后，余热锅炉运行效率降低，使排烟温度明显升高，并且粘结于内壁的硫酸氢铵还会加剧炉管腐蚀，缩短锅炉整体使用寿命[3]。

1.5 电气仪表

pH计的表头一般都具有自冲洗功能，但实际的冲洗效果不尽理想，容易产生堵塞与结垢，导致测量结果不准确;另外，电除尘系统容易发生故障，实际的除尘效果较差。

1.6 其它设备

（1）对于真空带式脱水装置，其主要问题为故障率相对较高，原因为刷辊与托辊的损坏的速度较快，每个辊都需要在解体之后才可以为内轴加脂;对备件的要求有很多，某些部件每三个月就要换一次新[4]。（2）对于鼓式过滤器，属于专利产品，它最大的问题在于滤芯的消耗极大，且更换需要很高的费用，某些企业光用于滤芯换新的费用就能达到50万元以上。

2 催化装置脱硫脱硝设备运行问题解决对策

2.1 做好工艺路线比选

（1）某厂对锅炉烟气设计采用SNCR法脱硝、半干法脱硫，实际效果良好，一般情况下，排烟中硫的含量不超过35mg/m3，氮氧化物的含量不超过50mg/m3，且粉尘实际排放量不超过5mg/m3，实现了预期的排放目标;另外，PM2.5实际脱除率不低于95%。现阶段，该技术已经在很多试点中开始应用。（2）某厂的脱硫塔内壁严重冲蚀，产生穿孔，使烟气拖尾，加之需对化肥制备系统予以整改，导致装置多次停工。对此，将原采用的氨法更改成钠法，经更改后的系统，其运行保持正常，但出现了一些新的问题，如悬浮物的实际排放量超出标准和外排废水中含有大量的鹽。但通过适当的整改，可以有效解决上述问题[5]。（3）引入低氮燃烧技术，首先，对燃烧器进行适当的改造，减少烟气当中氮氧化物实际排放量，降低烟气氮氧化物实际处理要求。因燃烧器实际运行保持稳定，容易维护，所以能有效提高设备实际运行稳定性和可靠度。以某厂为例，通过对低氮燃烧器的引入，氮氧化物实际排放量能从改造前的95mg/m3减小到30mg/m3，效果十分显著。

2.2 做好运行操作的优化

（1）针对目前常用的SCR技术，需对操作温度进行严格控制，使其处于350℃-400℃的范围内，保证脱硝效率，避免逃逸。在反应温度较高的情况下，催化剂可能烧结，或产生结晶;而在温度较低的情况下，催化剂具有的活性将由于硫酸铵的大量生成而减弱[6]。（2）某厂的氨气喷嘴上有大量结垢，在清除这些结垢后，适当提高进风的温度，使结垢现象明显缓解。（3）通过适当的注碱，使烟囱器壁上的回流液体实际pH值不超过4.5，有效减弱了对烟囱造成的腐蚀。

2.3 更换易腐蚀处材质

（1）某厂的烟气脱硫脱硝设备只投运五个月，其烟囱就产生腐蚀泄漏现象。该烟囱的材质采用复合板，板厚13mm。对腐蚀泄漏处实施定点测厚，结果显示其周围的厚度大幅减小，最薄处仅为5.5mm。导致腐蚀的原因是焊接操作不规范，质量不合格，烟气与夹层接触，产生露点腐蚀的现象。在之后的检修过程中，对烟囱实施材质更换与升级，采用304不锈钢。现在该烟囱的运行状况良好。（2）某厂的综合塔采用聚脲涂料，运行60d后，由于涂层大面积脱落不得不停工，脱落现象集中于M2孔以下2.5m到综合塔的塔底。为此，修复过两次，但每次都不超过3个月就产生大量脱落而停工。之后在检修过程中予以改造，把容易产生脱落的部位，更换为不锈钢材质，经更换后，现在的运行状况良好[7]。（3）某厂的除尘急冷塔热偶反复失灵，经检查发现，导致失灵的原因为套管冲刷与腐蚀，导致热偶丝直接暴露在外。热偶的材质采用316L，需要与pH值只有1-2的催化剂浆液相接触，在这种情况下，冲刷与腐蚀现象往往十分严重。对此，将护套的材质更换为Stellite合金，以此增强抗腐蚀性与抗磨性，更换后，运行状况良好。（4）某厂的静电除尘器由于阴极线反复断裂导致运行异常。经检查发现，阴极线的内芯采用20号钢，用铅制作外层。由于阴极线自身有缺陷，外层存在穿孔，使内芯和介质直接发生接触，而内芯无法抵抗介质腐蚀，发生断裂，无法抵抗设于底部的重锤，导致电场的实际分布无法达到均匀，最终使静电除尘器无法正常工作。对此，需对所有阴极线进行更换，采用更高等级的2205双相钢。

2.4 强化运行维护

（1）某厂的刀闸阀开关十分困难，并伴有内漏，其产生原因为：阀体上用于紧固的螺栓过度预紧，导致筏板卡涩;阀道上积攒了大量的污垢，导致泄漏与卡涩。对此，可采取下列措施来解决：调整螺栓的预紧力;在预留接口中使用冲洗介质对阀道进行冲洗[8]。（2）某厂的洗涤塔烟囱有很大的晃动，摆动幅度最大可以达到100cm以上。通过调查，发现产生这一问题的原因为烟囱被腐蚀而穿孔。为保证设备的运行安全，需对腐蚀的位置实施贴板处理，并在塔以上30m处设置轴向破风翅片，经以上处理后，振幅大量减少，实际的运行状况良好。

3 结束语

通过以上分析可知，对于催化装置的脱硫脱硝设备，不仅在设计与制造方面存在先天缺陷，而且受操作、维护等方面因素的影响，使设备故障发生率普遍较高。对此，应在保证设备制造及安装质量的前提下，对设备实际运行过程中出现的问题进行深入分析，不断总结问题产生原因及解决对策，以此使设备能够长时间的稳定、安全运行。

参考文献：

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[3]马文杰，孙道华.火电厂脱硝逃逸氨对脱硫系统及环境影响分析研究[J].环境科技，2019（05）：1-7.

[4]张云雷，梁大明，孙仲超，等.活性焦脱硫脱硝反应器的模拟及内构件的优化[J].洁净煤技术，2015（11）：55-56.

[5]刘震.火电厂烟气脱硫脱硝技术应用与节能环保[J].价值工程，2019，38（23）：169-170.

[6]喻波，邹明，贾秀凤.宁钢烧结脱硫脱硝系统投运实践[J].浙江冶金，2019（03）：58-60.

[7]刘有军.焦炉烟气脱硫脱硝脱白及烟囱熱备改造技术应用探讨[J].化学工程与装备，2019（08）：301-302+309.

[8]张庆文，常治铁，刘莉，等.SDS干法脱硫及SCR中低温脱硝技术在焦炉烟气处理中的应用[J].化工装备技术，2019，40（04）：14-18.