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     【摘要】根據(jù)我國(guó)目前煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展情況，削減工業(yè)鍋爐煙氣中SO2的排放量，控制大氣SO2污染，保護(hù)大氣環(huán)境質(zhì)量，是一項(xiàng)重要課題。本文簡(jiǎn)述了長(zhǎng)春市新誠(chéng)供熱經(jīng)營(yíng)有限責(zé)任公司氧化鎂濕法脫硫的技術(shù)改造方案，并在2019年開始實(shí)施改造并投入使用，在此基礎(chǔ)上根據(jù)新誠(chéng)供熱公司58MW熱水鍋爐的設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，通過技術(shù)改造前和改造后的運(yùn)行狀況進(jìn)行對(duì)比。

     【關(guān)鍵詞】新誠(chéng)脫硫系統(tǒng) 堵塔  SO2 環(huán)保排放

1、新誠(chéng)公司鍋爐系統(tǒng)簡(jiǎn)述：

       長(zhǎng)春市供熱（集團(tuán)）有限公司新城鍋爐房，位于長(zhǎng)春市南關(guān)區(qū)，供熱總面積約500萬(wàn)平方米。目前鍋爐房總裝機(jī)有6臺(tái)80ton/h（58MW）鏈條式熱水鍋爐，每臺(tái)爐后配一臺(tái)長(zhǎng)袋低壓脈沖噴吹式布袋除塵器、一臺(tái)離心引風(fēng)機(jī)、一套濕式鎂法脫硫系統(tǒng)，每臺(tái)塔3層噴淋、2層除霧，6臺(tái)爐公用一根煙囪。2018—2019采暖期運(yùn)行期，新誠(chéng)分公司總耗煤量151724噸，收到基硫份平均0.4%，共消耗脫硫劑氧化鎂約1218噸，高峰期脫硫系統(tǒng)日耗水600～700噸。

2. 改造前裝置運(yùn)行存在的主要問題

    1）脫硫系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，SO2排放濃度（折算后）超過允許值400 mg/Nm3（干基、9% O2）。

    2）整個(gè)脫硫系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，無(wú)法監(jiān)測(cè)各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，依靠人工經(jīng)驗(yàn)運(yùn)行，運(yùn)維工作量大，無(wú)法連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

    3） 脫硫漿液制備系統(tǒng)不完善，制漿能力不足，不能正常運(yùn)行，不能保證制取符合技術(shù)要求的脫硫漿液。

    4） 漿液輸送系統(tǒng)堵塞、磨損（包括管道、輸送泵、閥門、儀表、噴嘴），系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

    5） 脫硫塔底部沉積、堵塞嚴(yán)重，影響漿液排放及置換。

    6） 部分煙道及脫硫塔內(nèi)腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致系統(tǒng)漏風(fēng)并有安全隱患，#4-#6脫硫塔及出口煙道腐蝕相對(duì)較嚴(yán)重，#1-#3相對(duì)較輕。

    7） 除霧器沖洗不正常運(yùn)行，影響除霧效果。

    8） 脫硫漿液排放后，處理系統(tǒng)不能有效實(shí)現(xiàn)固液分離，系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

3、裝置存在問題的實(shí)驗(yàn)研究分析

       針對(duì)脫硫系統(tǒng)工藝堵塔的問題，邀請(qǐng)長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化工專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了如下幾方面的實(shí)驗(yàn)分析：對(duì)氧化鎂吸收劑的質(zhì)量（粒度）進(jìn)行了分析；對(duì)脫硫產(chǎn)物的組成進(jìn)行了分析；同時(shí)對(duì)氧化鎂吸收劑的最佳制備工藝條件進(jìn)行了分析，從而總結(jié)出脫硫裝置堵塔的原因。

具體的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:

       綜合酸性亞硫酸溶液中的溶解度變化及釋放氣體情況，判斷黃色堵塔物質(zhì)的主要是MgSO3。造成堵塔的原因，一方面是由于投料中MgO過量，導(dǎo)致吸收完成后一部分MgO未反應(yīng)，生成白色堵塔物質(zhì)；另一方面MgO過量導(dǎo)致系統(tǒng)pH值為堿性，MgSO3在堿性環(huán)境中微溶，易發(fā)生沉淀，產(chǎn)生黃色堵塔物質(zhì)。

       經(jīng)過分析比對(duì)發(fā)現(xiàn)堵塔物質(zhì)為MgO和Mg(OH)2、MgSO3的混合物。造成堵塔的原因是MgO相對(duì)SO2過量，使吸收體系呈堿性，由于脫硫產(chǎn)物MgSO3微溶于中性及堿性溶液，生成沉淀造成堵塔。

       經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定，調(diào)整吸收液系統(tǒng)的pH值為6，可以增加MgSO3溶解度，減少沉淀的生成。以利于工藝的穩(wěn)定進(jìn)行；MgO熟化適宜的工藝條件，60 oC，1.0h，其質(zhì)量濃度為3-5%時(shí)，懸浮液具有相近的堿度。此時(shí)氧化鎂懸浮液的穩(wěn)定性好，有利于脫硫過程。

4、對(duì)后續(xù)脫硫系統(tǒng)工藝改造的有關(guān)建議

     根據(jù)前述的分析及氧化鎂法脫硫的原理及脫硫工藝實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，后續(xù)工藝改造中應(yīng)重點(diǎn)注意以下問題的解決：

     1）適宜的氧化鎂吸收液的制備是關(guān)鍵：氧化鎂吸收液的濃度高低是影響裝置脫硫效率及裝置工藝過程穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素,因此在后續(xù)的工藝改造中,應(yīng)重點(diǎn)解決如下問題,將目前的手動(dòng)制吸附液的裝置改成自動(dòng)控制裝置,實(shí)現(xiàn)氧化鎂稱重、運(yùn)送及制漿過程的溫度、流量等的自動(dòng)控制；同時(shí)將適當(dāng)加大制漿容器的體積，以滿足最大處理負(fù)荷下工藝過程對(duì)氧化鎂吸收劑量的工藝要求。同時(shí)氧化鎂溶液的濃度要適宜，不是越高越好，建議氧化鎂吸收劑的濃度不超10%，能滿足吸收塔循環(huán)液的pH值為6左右即可。為保證對(duì)吸收循環(huán)液酸堿度的控制，應(yīng)對(duì)塔底吸收液進(jìn)行實(shí)時(shí)的pH值監(jiān)控。

     2）、關(guān)于塔底沉淀的控制措施問題。根據(jù)前面所做的實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果，目前塔底單位沉淀物主要是未反應(yīng)的氧化鎂、氫氧化鎂（由于吸收劑過量產(chǎn)生）和脫硫副產(chǎn)物亞硫酸鎂，在正常情況下，亞硫酸鎂會(huì)通過曝氣氧化為硫酸鎂，而由于目前的工藝中，無(wú)氧化設(shè)備及工序，且由于亞硫酸鎂在堿性條件下微溶，因而導(dǎo)致了大量沉淀生成，累積，從而堵塔。因此在后續(xù)改造中，必須要增加脫硫產(chǎn)物氧化裝置，同時(shí)在塔底要安裝固體擾動(dòng)裝置、液位指示裝置及pH監(jiān)測(cè)裝置，以保證塔底沉淀物的及時(shí)有效處理和循環(huán)液技術(shù)指標(biāo)（pH值和固含量等）滿足工藝使用要求；同時(shí)為脫硫產(chǎn)物的利用奠定基礎(chǔ)（亞硫酸鎂不能直接作為化工原料使用，而硫酸鎂則可以）。

     3）、關(guān)于脫硫產(chǎn)物的回收利用問題。

嚴(yán)格意義講，脫硫產(chǎn)物的處理與脫硫凈化過程本身同樣重要。脫硫產(chǎn)物處理不當(dāng)，會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染問題，同樣會(huì)受到政府環(huán)境監(jiān)管部門的問責(zé)及監(jiān)督。因此貴公司要認(rèn)真重視脫硫產(chǎn)物的無(wú)害化及資源化處理問題。在后續(xù)的改造中，要恢復(fù)脫硫產(chǎn)物過濾、分離工序。同時(shí)增加結(jié)晶、干燥工序，得到符合工業(yè)或化肥使用標(biāo)準(zhǔn)的硫酸鎂產(chǎn)品，銷售給生產(chǎn)復(fù)合肥等企業(yè)作為原料，這樣就達(dá)到了資源化和無(wú)害化的目標(biāo)。

5、改造方案

     脫硫部分具體改造方案

     5.1主要技術(shù)參數(shù)表

                                                                             不同入口SO2濃度對(duì)應(yīng)物料消耗表

     5.2.改造后脫硫系統(tǒng)各部分說明

     根據(jù)脫硫的工藝過程，把整個(gè)脫硫系統(tǒng)分為以下5個(gè)部分：

     A區(qū)：氧化鎂供應(yīng)和漿液制備部分；

     B區(qū)：脫硫主體部分；

     C區(qū)：工藝給水部分；

     D區(qū)：漿液氧化部分；

     E區(qū)：廢水預(yù)處理部分(業(yè)主另案處理)。

    （1）A區(qū)：氧化鎂供應(yīng)和漿液制備部分

       袋裝氧化鎂粉，（200目，純度≥85％），經(jīng)人工破袋或自動(dòng)破袋機(jī)后，通過新增的氣力輸送系統(tǒng)（羅茨風(fēng)機(jī)等設(shè)備），將氧化鎂粉輸送至新增的總?cè)莘e30m3氧化鎂料倉(cāng)。料倉(cāng)底部設(shè)置旋轉(zhuǎn)卸料閥、螺旋輸送機(jī)等輸送設(shè)備，將氧化鎂粉末送至熟化罐中。

       根據(jù)前面的“物料耗量計(jì)算”，30m3的氧化鎂料倉(cāng)（密度按1.2t/m3）可以滿足6臺(tái)機(jī)組（每臺(tái)煙氣量230000m3/h）序號(hào)1工況，約2天使用量，序號(hào)3工況，約3天使用量。其它入口SO2濃度氧化鎂的使用時(shí)間，可以進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。

       在人工送料口附近設(shè)置負(fù)壓吸塵裝置，可改善送料時(shí)物料飛散狀況。

       根據(jù)“物料耗量計(jì)算”，在最大工況序號(hào)1-6臺(tái)機(jī)組平均1小時(shí)需要20%濃度氫氧化鎂量約3.977噸，氧化鎂在60℃熟化成氫氧化鎂需要3小時(shí)，則需要每次可以制備3.977x3=11.931噸的容量的制備罐。故原氧化鎂熟化罐（有效容積約4.3 M3）不能滿足系統(tǒng)需求。

       將現(xiàn)有的熟化罐和存儲(chǔ)罐拆除，按需求容量設(shè)置相應(yīng)儲(chǔ)罐。經(jīng)計(jì)算和綜合衡量將熟化罐和存儲(chǔ)罐的有效容積分別定為12m3和18m3。同時(shí)將熟化罐和存儲(chǔ)罐仍然放置在現(xiàn)有位置。罐周圍的管路需要拆除重新配管，漿液供給泵（2用1備）建議更換為新品。現(xiàn)有水罐保留不動(dòng)繼續(xù)按水罐使用。

    （2） B區(qū)：脫硫塔主體部分

       脫硫塔整體利舊，不再改動(dòng)，只對(duì)破損處進(jìn)行修復(fù)處理。經(jīng)檢查脫硫塔防腐破損較多，嚴(yán)重的部分多處已經(jīng)腐蝕穿孔，對(duì)整個(gè)脫硫塔做全面電火花掃描，對(duì)腐蝕處清理干凈后重新做玻璃鱗片防腐，必要處做防腐加強(qiáng)。

       脫硫塔入口煙道，作為煙氣干濕交界面，溫度高濕度大，不適合采用玻璃鱗片防腐處理，在脫硫塔入口2米范圍內(nèi)做不銹鋼內(nèi)襯處理，材料雙相不銹鋼2205或C276。

       保溫部分：對(duì)于已經(jīng)污染、破損的保溫棉和彩鋼板進(jìn)行全部更換。

       脫硫塔入口處的預(yù)噴淋有不同程度損壞堵塞，重新布置噴嘴位置和形式。

       脫硫塔內(nèi)部漿液噴淋層，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，噴嘴有不同程度堵塞、磨損、缺失，管路開焊等情況，更換或修復(fù)3層噴淋管路。

       漿液循環(huán)泵：原每臺(tái)脫硫塔漿液循環(huán)泵2用1備，經(jīng)核算液氣比2可以滿足脫硫效率要求。

       漿液循環(huán)管道：多處破損更換，并設(shè)置PH計(jì)。

       脫硫塔漿液溢流管道：利舊保留不動(dòng)。

       塔底擾動(dòng)裝置：為防止脫硫塔底部固體沉積堵塞，在循環(huán)泵出口，引出一路漿液管路，深入到脫硫塔底部椎體結(jié)構(gòu)部分，進(jìn)行擾動(dòng)底部漿液區(qū)。

在脫硫塔漿液池增加壓力式液位計(jì)，監(jiān)測(cè)液位情況。

    （3）C區(qū)：工藝給水部分

       利用原有的工藝水箱不動(dòng)繼續(xù)使用，對(duì)每臺(tái)漿液循環(huán)水泵加裝密封冷卻水循環(huán)水管路。

    （4） D區(qū)：漿液氧化部分

       氫氧化鎂和二氧化硫反應(yīng)生成的亞硫酸鎂，亞硫酸鎂為沉淀鹽類，容易堵塞管道和后續(xù)水處理的需要，需要進(jìn)一步氧化成溶解性硫酸鎂。在脫硫塔漿液區(qū)底部增加氧化空氣，氧化空氣由新增的羅茨風(fēng)機(jī)提供，1#~3#脫硫使用1組羅茨風(fēng)機(jī)（1用1備），4#~6#脫硫使用1組羅茨風(fēng)機(jī)（1用1備），氧化用羅茨風(fēng)機(jī)初步方案放置脫硫塔附近煙道下方泵房?jī)?nèi)。

    （5） E區(qū)：廢水預(yù)處理部分

       廢水處理部分目前采用沉淀池沉淀，上清液回收循環(huán)利用，如環(huán)保部門無(wú)另做要求可繼續(xù)采用。

       5.3電氣、自控部分說明

       為了保證整個(gè)脫硫系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，脫硫系統(tǒng)采用1套PLC控制系統(tǒng)（FGD_PLC）可以分別對(duì)每一臺(tái)鍋爐的脫硫系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。

脫硫島控制系統(tǒng)FGD_PLC的監(jiān)控范圍至少包括：

       — FGD裝置（吸收系統(tǒng)、FGD供水及排放系統(tǒng)等）；

       — 公用系統(tǒng)（氧化鎂制漿等）；

       — FGD電氣系統(tǒng)（低壓電源回路的監(jiān)視和控制等）；

       脫硫島控制系統(tǒng)FGD_PLC按照功能分散和物理分散相結(jié)合的原則設(shè)計(jì)，其功能包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）等，另外需要增加的設(shè)備有：

       脫硫塔循環(huán)漿液PH計(jì)，需增加沖洗管路。

       增加馬達(dá)控制柜1面；就地操作箱 1只；  

       增加動(dòng)力和儀表信號(hào)電纜。

       增加相應(yīng)的電纜橋架

       更換布袋除塵器脈沖噴吹就地控制箱上按鈕，并增加按鈕專用防塵罩，旋轉(zhuǎn)開關(guān)加防水罩。

       在馬達(dá)控制盤上，增加脫硫塔入口煙氣溫度顯示儀表。

       增加脫硫塔內(nèi)液位變送器。

       增加PLC及上位機(jī)HMI，并重新設(shè)計(jì)、完善脫硫控制邏輯，改進(jìn)控制程序。

6、改造后取得的效果

       改造后保證整個(gè)脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放：參照用戶要求及《GB 13271-2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,明確改造后執(zhí)行的排放標(biāo)準(zhǔn)如下：煙塵≤50mg/m3SO2＜200mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、9%O2）；

       保證改造后系統(tǒng)能夠連續(xù)穩(wěn)定自動(dòng)運(yùn)行(氧化鎂投料為人工投入)，減少人工操作及運(yùn)行維護(hù)工作量，整個(gè)脫硫系統(tǒng)的監(jiān)視、控制及操作均由PLC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)運(yùn)行更加優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)運(yùn)行模式；

       充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)及設(shè)備，盡量減少改動(dòng)工作量，按照經(jīng)濟(jì)適用原則，降低脫硫運(yùn)行成本費(fèi)用。