钠碱法脱硫装置超净排放技术改造

2021-10-11孔令亮

硫酸工业 2021年6期

孔令亮，李丹，周凯

（江苏新宏大集团有限公司，江苏兴化225721）

烟气脱硫的方法有很多种，一般分为湿法和干法，其中湿法脱硫技术的应用约占整个工业化脱硫装置的85%，而石灰石-石膏法约占湿法脱硫的80%，在当今脱硫技术中占主导地位，但存在脱硫塔容易结垢甚至堵塞的弊端。与石灰石-石膏法相比，钠碱法脱硫技术具有以下优点：大大减少结垢现象；钠基清液吸收SO2速率快，可用较小的液气比达到较高的脱硫效率；具有吸收其他酸性气体（如HCl，HF，HBr）的良好性能；可以对脱硫液进行再生利用，生成亚硫酸钠产品[1]。因此，钠碱法广泛应用于中、小型的脱硫装置中，如循环流化床锅炉、余热锅炉、催化裂化及硫酸工业的烟气治理项目。然而，随着国家环保政策的日益严格，对脱硫装置外排烟气中SO2浓度、硫酸雾浓度和颗粒物含量的要求越发严格，许多钠碱法脱硫装置无法满足新的排放标准。

江苏新宏大集团有限公司（以下简称新宏大集团）通过不断地研究探索，成功开发出超净排放的钠碱法脱硫除雾除尘一体化工艺，并在上海某石化公司烟气脱硫装置成功应用。

1 原脱硫装置存在的问题

上海某石化公司尾气治理原采用单塔钠碱法脱硫工艺，尾气进入洗涤吸收塔内，经过2级喷淋洗涤后，再经过折流板除雾段除雾，最后经烟囱排入大气。原脱硫塔结构示意见图1。

图1 原脱硫塔结构示意

实际生产过程中该装置的尾气排放超标，分析其原因主要有以下几点：

1）折流板除雾段除雾效果差，折流板除雾段只对直径大于等于15 μm的雾沫起作用，而对于直径小于15 μm的雾沫除雾效率只有40%~50%，所以大量的硫酸盐及硫酸雾无法被捕集排出塔外，造成尾气排放超标。

2）饱和水蒸气是尾气的主要组成部分，大量的有害物质溶解于饱和水蒸气内而被夹带到塔外，降温后又析出为固体物，使得烟囱有拖尾现象。

3）大量的反应后料浆颗粒被气体带出，不仅堵塞折流板除雾段，还使得颗粒物随烟气排出烟囱。

2 脱硫装置改造

针对原有脱硫装置存在的问题，新宏大集团采取针对性措施进行改造。将原脱硫装置塔体从大小头处切除，上端重新增加1段塔体。在原喷淋液上方增加2层屋脊式折流板除雾段，用于除去烟气中携带的部分颗粒物，降低料浆颗粒被携带到下游而出现堵塞的风险。在折流板除雾段上面设置1层疏松纤维除雾段，疏松纤维除雾段对于直径大于等于3 μm的雾沫除雾效率达到100%，对直径小于3 μm的雾沫除雾效率达到80%~99%，可以大大降低尾气中酸沫的含量。在疏松纤维除雾段上面，增加1层阻水层折流板除雾段，以有效阻止气体带出冲洗时产生的水雾。

改造后脱硫塔结构示意见图2。

图2 改造脱硫塔结构示意

气体经过2道洗涤液进一步洗涤，洗涤液的温度比气体温度约低10 ℃。气体经过再次洗涤和降温有2个作用：①低温洗涤液对饱和水蒸气的降温作用，一般可使气体温度降低8~10 ℃，从而降低了气体中的含水率；②大量细小颗粒物进入冷凝水而被捕集，气体温度更接近于大气温度，可明显改善烟囱的白烟视觉污染。

经过洗涤的烟气再通过2层折流板除雾段进行除雾，定期对折流板除雾段进行冲洗，以保持折流板除雾段的除雾能力。为了正常可靠使用，疏松纤维除雾段也需定期进行冲洗再生。

3 改造后运行效果

该脱硫装置于2020年3月开始改造，2020年5月投产。使用1年时间来，该装置运行平稳，改造效果明显，各项指标都有改善。经第三方检测，烟囱出口硫酸雾 (ρ)≤ 15 mg/m3，颗粒物 (ρ)≤ 8 mg/m3，达到了超净排放要求。改造前后装置运行指标见表1。

生产实践表明，该套超净排放钠碱法脱硫装置具有以下特点：①分离效率高，直径大于1 μm的雾滴和尘的去除率不低于95%；②除雾除尘器段压降低于350 Pa；③冲洗除雾器的工艺水最终作为脱硫塔底的补充水，并且在烟气降温过程将烟气中大量饱和水冷凝为液态水，作为凉水塔的补充水；④使用寿命长，中途不需要检修，维护成本低。