浅析烧结机头烟气除氟脱硫系统高效化运行

　　对于石灰石石膏湿法烟气脱硫而言，结垢、腐蚀、浆液中毒是影响脱硫系统稳定、高效运行的关键环节。包钢四烧除氟脱硫净化系统投产以来饱受这些不利因素困扰，系统长周期运行稳定性差、可用率低，严重时可造成装置停运。因此如何避免上述现象的发生，大幅提升装置运行稳定性和效率是石灰石- 石膏湿法烟气脱硫研究的一个重要课题。
　　1 工艺设计
　　1. 1 工艺系统概况
　　本烟气脱硫系统采用石灰石粉为脱硫剂，将石灰浆液经给浆泵供入脱硫塔，烟气通过塔内旋流气喷管进入浆液段，浆液在塔内浆液段与烟气反应，吸收烟气中的二氧化硫、氟、粉尘，净化后的烟气排放。脱硫生成的产物主要是石膏。整个系统由石灰石浆液制备系统、烟气系统、吸收系统、石膏脱水系统、工艺水系统、废水处理系统、压缩空气系统组成。
　　2 影响系统稳定运行因素
　　2. 1 结垢堵塞现象
　　在四烧FGD 系统中，结垢是影响系统稳定运行的主要因素。脱硫塔内上升管、隔板、气喷管、除雾器的结垢有滚雪球现象，即一旦发生结垢，便迅速发展扩大，系统压力损失陡增，气( 液) 流量、脱硫效率下降。运行不到2 个月系统压差很快又从3. 3 kPa上升到5. 0 kPa，而且压差增长时间逐渐缩短，停机频繁，设备同步运行率降低。
　　2. 2 腐蚀现象
　　四烧FGD 的腐蚀主要集中在反应塔侧进式搅拌周围、回流管、浆液冷却泵、增压风机、预处理段出入口及烟囱。严重时需要长时间停机修复，烧结机需要同步停机。
　　2. 3 浆液中毒现象
　　运行初期由于管理经验不足、废水系统故障不能及时排放废水、工艺调整控制方面不及时等原因，在出现轻微浆液中毒征兆时没有采取积极应对措施，导致系统出现浆液中毒，被迫停机进行浆液置换。另外鼓泡塔的工艺缺陷、氧化风机及石膏排出泵设计能力不足、工艺除尘后粉尘超标等也加重该现象的发生。
　　3 改进措施
　　3. 1 工程措施
　　3. 1. 1 上隔板下冲洗的改造
　　改造前采用清水喷淋间断性冲洗方式来解决隔板和上升管的结垢问题，可缓解结垢和堵塞。但由于不是连续性冲洗，系统长期运行，还是会导致结垢和堵塞现象。本次改造利用石膏排浆泵回塔管路增加冲洗管道，并对冲洗的喷嘴型号及数量进行优化，调整喷嘴角度，以期达到空间的全覆盖。改造后隔板可实现连续冲洗，增强冲洗减轻结垢的效果，进一步提升预处理段的效率。
　　3. 1. 2 氧化风管在塔内的改造
　　改造前氧化风管在塔内的布局采用单点喷散式分布于四个搅拌器附近，利用搅拌器的旋转打碎气泡，其弊端在于氧化风利用率低，副产物CaSO4含量低，而且氧化风在塔内冲击力大，导致气喷管晃动大，严重时可致气喷管掉落，影响系统的稳定运行。本次改造优化氧化风管在塔内的布局，采用延伸式、小气泡喷散、多孔布局的方式。通过对产物化验对比，改造后的副产物CaSO4较之前提高了5% 左右。
　　运行三个月后开塔检修发现，格栅板和气喷管的掉落几率明显减小，整体来看，氧化风管的改造对系统的稳定运行起到了促进作用。
　　3. 1. 3 废水处理系统的改造
　　改造前废水处理系统能力不足，设备故障率高，废水一直超量、超标排放。本次改造从优化工艺入手，减少废水来源，只处理真空皮带机滤液，一级冷却残留水全部回塔利用。另外，废泥采用真空皮带机直接脱水处理取代板框压滤机，解决了框压滤机处理能力低、故障率高的问题。
　　3. 2 运行参数的控制
　　湿法烟气脱硫工艺涉及一系列化学和物理过程，传质过程十分复杂，脱硫效率和稳定性取决于很多因素，从工艺特点和管理方面考虑，对几个重要参数进行控制。
　　3. 2. 1 L /G 的控制
　　L /G 的确定既要保证吸收性能又要保证无垢运行，随着L /G 的增大，石膏过饱和度下降，使循环浆液吸收的SO2量不超过10 mmol /L，是防止石膏过饱和度超过1. 4 产生结垢一项重要措施。四烧脱硫采用气喷漩冲法鼓泡反应原理，通过液位的波动控制L /G，实践表明液位控制在5. 6 m，脱硫效率可以达到95%左右，而且可以长时间稳定运行。
　　3. 2. 2 pH 的控制pH 值对脱硫塔浆液中HSO -3 、SO2 -3 、CO2 -3 、SO2 -4 、Ca2 +、Mg2 +、CL - 等离子相互之间反应影响很大，它直接影响到系统的脱硫效率、石灰石的溶解、硫酸盐的氧化、石膏的结晶、脱硫系统的腐蚀。根据在线监测数据和现场实际结垢情况，四烧脱硫pH 值控制在4. 5   5. 5 之间效果最佳。
　　3. 2. 3 浆液密度的控制
　　脱硫浆液的密度受浆液中可溶性固体含量影响较大，当密度大于1 150 kg /m3 时脱硫率会下降，严重时可导致浆液中毒; 而浆液密度过低时启动石膏排出，将导致CaCO3含量增高，石膏品质下降，而且浪费了脱硫剂，四烧脱硫运行浆液密度控制在1 080   1 150 kg /m3之间。
　　3. 3 改造效果
　　3. 3. 1 结垢明显减轻
　　改造前上升管、气喷旋冲管结垢堵塞严重，反应塔压力损失大，液位不能提高，经常非计划检修，设备同步运行率和脱硫效率低，改造后结垢现象明显减轻。
　　3. 3. 2 废水排放量大幅减少
　　浆液中毒不再发生，浆液品质和石膏品质大幅度提高，浆液不需要频繁置换，废水外排量从先前的30 t /a 降低到15 t /a。
　　4 结束语
　　腐蚀、结垢、和浆液中毒是湿法烟气脱硫中常遇到的问题，只有寻求合理的解决方法，才能实现烧结生产工艺和烟气脱硫工艺有机结合，通过设备改造与参数控制，这些问题已经逐步得到控制，脱硫设备的连续稳定运行和脱硫效率得以提升。