燃煤锅炉烟气氨法脱硫装置技术优化

罗俊国 何建伟

摘 要：四川天华股份有限公司供热项目于2010年12月建成投产，包括2×220t/h+75t/h三套循环流化床锅炉装置、三套电袋复合除尘装置、两套锅炉烟气氨法脱硫装置。锅炉烟气氨法脱硫装置采用江南环保塔内饱和结晶氨肥法工艺，用15%左右的氨水吸收锅炉烟气中的二氧化硫生产硫酸铵料液，并利用原烟气热量实现料液的浓缩提浓;硫酸铵浆液送入硫铵处理系统处理生产硫酸铵;脱硫后的净烟气由塔顶直接排放。

关键词：燃煤锅炉;烟气氨法;脱硫;技术优化

氨法脱硫技术以水溶液中的NH3和SO2反应为基础，在脱硫塔的吸收段氨水将锅炉烟气中的SO2吸收，得到脱硫中间产品亚硫酸铵或亚硫酸氢铵的水溶液;在脱硫塔的氧化段，鼓入压缩空气进行亚硫铵的氧化反应，将亚硫铵直接氧化成硫铵溶液。

1 脱硫塔入口烟道系统研究创新

1.1 脱硫塔入口烟气挡板门密封技术研究改造

经研究后将脱硫塔入口烟气挡板门改为电动插板阀，在阀板与阀座密封面之间增加填料密封，确保脱硫塔入口烟气阀门无泄漏，实现两套脱硫装置能可靠隔离、独立运行和安全检修，有效解决备用脱硫塔的正常隔离维修问题。

改进后挡板门介绍：插板门下部安装滚轮的锁紧装置布置在侧面，锁紧轴设计为3组，锁紧轴材质为3Cr13不锈钢;密封面保证一定的平面度，在平面上设盘根槽，在盘根槽内装有陶瓷纤维盘根，门板紧贴在密封面上;推拉门板的丝杆螺母设在壳体外部，以保证在传动时无卡阻现象发生，门板的开和关采用两根拉杆。

1.2 脱硫塔内部烟道檐口吊板材质防腐蚀技术研究

经多次研究后将脱硫塔入口烟道顶板、伸入脱硫塔内部烟道顶部檐口吊板材质均改为耐腐蚀、磨损效果更好的纯254SMo不锈钢板，且易于施工和检修维护。

2 脱硫塔系统技术研究创新

脱硫塔循环段作用：二级循环泵将循环槽中稀硫铵液提升到循环段，通过喷淋装置将硫铵液与烟气进行热量交换，使硫酸铵溶液蒸发至饱和结晶生产出一定浓度的硫酸铵浆液;同时分离出烟气中夹带的水滴。

2.1 脱硫塔二级喷淋系统硫铵液分布技术研究开发

2.1.1 硫铵液分布器原设计情况

硫铵分布器玻璃钢管道成树状布置，主管采用DN400变径DN300变径DN200，支管采用DN150变径DN100，与主管90°交叉布置，支管到每个喷嘴需要经过两个以上90°弯头，且未均匀布置。

2.1.2 原结构存在的主要问题

管道树状布置对管道冲刷磨损较大，共有29个管道垂直交叉接口，形成3个四通、23个三通，二级泵出口流量达到900m3/h，流速约1.5-2m/s，多次变径后流速不均匀，20%下固含量的硫铵浆液含较多和较大硫铵晶体颗粒，在三通、四通口位置及附近对管道磨损、冲刷加剧，管道磨损穿孔，造成浆液在穿孔处直接喷出，对支撑梁、塔壁及周围玻璃钢管冲刷、损坏、腐蚀;对烟气不能有效拦截，塔壁易超温。

2.1.3 硫铵分布器研究改造方案

在目前处理烟气量和二级硫铵循环泵额定流量工况下，结合硫铵结晶颗粒冲刷程度及浓缩段塔壁易冲刷穿孔部位，为减少磨损，进行如下改造：将树状管道布置改为环状管道;玻璃钢管道选用壁厚不小于15mm，内衬碳化硅耐磨层不小于5mm;现主管采用DN400沿原主管走向布置，不再变径，前端盲板，盲端距离塔壁1000mm，原DN400主管保留600长做为现换主管接;支管采用DN200环管环形布置，由内向外布置2圈，以DN9000塔体中心为基准，第一道环管中心线ø2800（内环管），第二道ø6200（外环管）;为保证不喷到塔壁，有意让喷头布置圆减少200mm。

2.2 脱硫塔二级喷淋系统硫铵液喷头选型及喷头布置研究开发

2.2.1 硫铵液喷头原设计情况

在树状支管上沿烟气进塔流向分三层横向布置23个切线空心喷头，氨水和硫铵浆液通过喷头喷淋与烟气中的二氧化硫进行混合、发生吸收反应和进行热交换。

2.2.2 原结构存在的主要问题

23个空心喷头选型及布置不合理，原设计喷头选用空心切线喷嘴，出口口径ø75，喷嘴流体仅仅是一个圆环，且23个喷头基本按矩形布置，漏喷点较多，导致雾滴分布严重不均匀，吸收率不高。

2.2.3 硫铵液喷头设计选型及喷头布置方案研究

在实际处理烟气量和二级泵额定流量工况下，结合硫铵结晶颗粒冲刷程度及浓缩段塔壁易冲刷穿孔部位，为减少磨损，对喷头选型及布置进行改造。

2.3 脱硫塔二级喷淋系统支撑架安装方式研究

2.3.1 原喷淋系统支撑架设计情况

主管方向纵向安装6根单梁（Q235矩形管200×10），

中间两根加横向梁，用玻璃丝布缠绕防腐;

2.3.2 原支撑方式存在的主要问题

支撑架因浆液腐蚀长期穿孔断裂，钢结构基体基本腐蚀殆尽，每次修复只能更换部分钢梁短节再缠绕玻璃丝布防腐，因此强度较差，已无再利用价值;且原有设计支架影响环状布置，需全部取消，重新调整安装分布器支撑架梁。

2.3.3 喷淋系统支撑架研究改造

沿主管方向纵向安装2根主梁（Q235矩形管250×10），中心线间距2200;在主梁和塔壁之间横向安装呈“H”型侧支架梁（Q235矩形管200×10）共8根;在主、侧支架梁之间设置联系梁（Q235矩形管120×10）共9根;支撑梁垫板制作及焊接、支撑梁制作安装及焊接，按原设计硫铵分布器支撑架部件图技术要求施工，不允许损坏塔内其他部件。安装后所有梁及垫板对接焊缝处同塔体整体做防腐。

2.4 二级循环泵改造

硫铵液喷淋喷头磨损严重，经分析主要原因是原设计循环泵扬程偏大（运行扬程是38m，到喷头处的扬程有18m），与喷头设计压力（压力0.7kg）不匹配，后将叶轮切割部分（叶轮直径由580mm减到525mm）后将泵扬程降低与喷头匹配，解决喷头冲刷磨损问题。

2.5 研究新增一个硫铵液循环槽系统

研究改造后的循环槽流程。新增一个循环槽A（ø6×7m，容量为198m3）;二级循环泵由3台增加到4台，新增加的泵按扬程32m、流850m3/h选取，分别为两台循环泵对应一个循环槽，一个循环槽的两台泵互为备用;结晶泵由2台增加到3台，中间一台泵作公共备用（即两开一备）;实现一个循环槽对应一个脱硫塔（原有循环槽与2#脱硫塔对应，新增加槽与1#脱硫塔对应），保证两套系统相对独立、可隔离运行和检修，实现“一开一备”的目的，有效解决共用系统问题引起装置停运脱硫塔可独立运行，有效解决共用系统问题引起装置停运。

3 结语

整套烟气脱硫装置设计是“一开一备”，当其中一套脱硫塔出现故障后能倒换运行、隔离检修，从而确保锅炉装置的连续运行，包括烟气系统、吸收循环系统、氧化空气系统、吸收剂供应系统、工艺水系统、硫铵干燥造粒系统等。

参考文献：

[1]洪超.刍议燃煤锅炉烟气对环境污染治理技术[J].科技资讯，2020（09）.

[2]柳俊霞.关于燃煤锅炉烟气治理技术的探讨[J].建材与装饰，2017（27）.

[3]闫鹏飞，张栋.燃煤锅炉烟气脱汞技术综述[J].低碳世界，2017（28）.

[4]许艳.燃煤锅炉烟气治理技术及应用[J].资源节约与环保，2016（01）.

作者简介：

罗俊国（1967- ），男，四川合江人，汉族，工程硕士，化工机械高级工程师，四川天华股份有限责任公司，研究方向：化工机械。

何建伟（1970- ），男，四川合江人，汉族，本科，化工机械工程師，四川天华股份有限责任公司，研究方向：化工机械。