对工业废气进行脱硫处理的设备,以塔式设备居多,即为脱硫塔。脱硫塔初以花岗岩砌筑的应用的为广泛,其利用水膜脱硫除尘原理,又名花岗岩水膜脱硫除尘器,或名麻石水膜脱硫除尘器。
优点是易维护,且可通过配制不同的除尘剂,同时达到除尘和脱硫(脱氮)的效果。现在随着玻璃钢技术的发展,脱硫塔逐渐改为用玻璃钢制造。相比花岗岩脱硫塔,玻璃钢脱硫塔成本低、加工容易、不锈不烂、重量轻,因此成为今后脱硫塔的发展趋势。
另外具有耐腐蚀、耐高温、耐磨损三大优势,也是脱硫塔发展重要趋势之一。经过多年的改进,已发展成文丘里型、旋流板型、旋流柱型、浮球型、筛板型、气动乳化型等各种类型的脱硫塔,设备技术日趋成熟,各有优点和不足,企业可依自身需要选用不同类型。
脱硫要求
烟气脱硫的大型脱硫装置称为脱硫塔,而用于燃煤工业锅炉和窑炉烟气脱硫的小型脱硫除尘装置多称为脱硫除尘器。在脱硫塔和脱硫除尘器中,应含SO2的烟气,对烟气中的SO2进行化学吸收。为了强化吸收过程,提高脱硫效率,降低设备的投资和运行费用,脱硫塔和脱硫除尘器应满足以下的基本要求:
(1)气液间有较大的接触面积和
一定的接触时间;
(2)气液间扰动强烈,吸收阻力小,对SO2的吸收效率高;
(3)操作稳定,要有合适的操作弹性;
(4)气流通过时的压降要小;
(5)结构简单,制造及维修方便,造价低廉,使用寿命长;
(6)不结垢,不堵塞,耐磨损,耐腐蚀;
(7)能耗低,不产生二次污染。
SO2吸收净化过程,处理的是低浓度SO2烟气,烟气量相当可观,要求瞬间内连续不断地高效净化烟气。因而,SO2参加的化学反应应为较快反应,它们的膜内转化系数值较大,反应在膜内发生,因此选用气相为连续相、湍流程度高、相界面较大的吸收塔作为脱硫塔和脱硫除尘器比较合适。
通常,喷淋塔、填料塔、喷雾塔、板式塔、文丘里吸收塔等能满足这些要求。其中,喷淋塔是使用为广泛的脱硫塔类型之一,喷淋塔具有结构简单,工艺成熟可靠的优点,广泛应用于大型电厂,中小型低硫烟气治理;对于高硫烟气治理,有色行业以气动乳化脱硫塔、多层喷淋塔等为主。
造成塔堵,主要是硫堵和盐堵,究其原因,主要有以下几个方面
(1)进塔气体质量差,气体夹带的煤灰、和其它杂质等,长时间积累在填料上,形成塔阻力上升,产生塔堵。
(2)脱硫吸收和析硫反应,80%是在脱硫塔内进行的,塔内析出的硫,不能及时随脱硫液带出塔外,较容易粘结在填料表面,导致气体偏流,时间久了,形成堵塔。
(3)溶液循环量小,形成脱硫塔,喷淋密度降低,一般要求喷淋密度在35-50立方米/㎡h,喷淋密度小,易使塔内填料形成干区,气液接触不好,脱硫效率下降,时间一长,就会形成局部堵塞,气液偏流,塔阻上升,造成塔堵。
(4)脱硫系统设备存在问题,一是脱硫塔填料选择不当,脱硫塔气液分布器、再分布器及除沫器结构不合理或安装出现偏差。脱硫塔在检修时,仅将塔内填料扒出清洗,而未将堵塞在除沫器和驼峰板的两驼降之间的碎填料和积硫及时清理出去,造成除沫器和驼峰板的降液孔不畅通,以致开车后,形成气体偏流,塔阻上升。
二是溶液再生有问题,硫浮选效果差,悬浮硫上升,脱硫效率下降。
主要表现在,再生设备不配套,氧化再生槽设计上存在缺陷。氧化再生槽内无分布板,如西华某公司年产4.5万吨合成氨能力,氧化再生槽为¢8000/9000/10000,高9米,可谓不小,但槽内却无分布板(至少应有1层)。有的厂氧化再生槽分布板孔径过大,一般分布板孔径为8-15㎜,孔距20-25㎜。
空气自吸式喷射器选用及安装不合理,吸空气量小,再生空气量不够,一般吹风强度在50-80立方米/㎡h。空气自吸式喷射器尾管距再生槽底距离过大,一般尾管距槽底距离为600㎜,不**过800㎜,距离过大,易形成槽内死区过多,影响再生效果,如西华某公司,新乡某公司,其空气自吸式喷射器尾管距槽底均在1500㎜以上。
空气自吸式喷射器在安装过程中,要求喷嘴、吸气管、收缩管及混合管中心轴线要一致,同心度≦1.0㎜。
(5)操作和管理不到位。操作中脱硫液温度过高,一般温度控制在38-42℃为宜,**过45℃则气泡易碎,单质硫浮选不好,生成副盐多,一般副盐三项(Na2S2O3\Na2SO4\NaCNS)之总和应小于250g/L。副反应增多,易析出结晶,形成盐堵,发生盐堵后,不仅使塔阻力上升,而重要的是引起设备严重腐蚀。发生盐堵后,再好的催化剂也是无能为力的,即使东狮牌888催化剂也只能对清洗硫堵有效果;氧化再生槽浮选出的硫泡不能及时溢流出去而在液面上停留时间过长,硫泡破碎后下降,形成溶液悬浮硫上升,由脱硫泵带至塔内,沉积在填料上,时间久了形成硫堵;溶液循环量不能保证稳定,调节过频,遇到减量时,可从溶液组份上来作些调整;吹风强度在经过操作摸索后,可稳定在量,一般不宜作过多调节,否则会影响单质硫的浮选,导致再生效果不佳。
(6)催化剂选用不当,劣质催化剂价格虽较低,但在应用过程中,在塔内析出的单质硫不能及时随溶液带出去,时间久了,形成堵塔,严重时影响生产。
检修注意事项总则:
a.制定安全预案。按预案步骤执行准备工作。
b系统停车时设备的降温,降压、置换,必须严格按操作规程进行,不许在容器带压的情况下拆卸螺栓或其它紧固件。
c.水试验过程中如果发现有异常声响,压力下降,油漆剥落或加压装置发生不正常现象时,应立即停止试验,并查明原因
d.新搭设的脚手架必须安全可靠
e.次进入设备时应办理进入设备许可证
f.塔内动火应按照有关规定办理动火手续,尤其注意塔内部一氧化碳、氢气等的含量。
g.进入设备内只准使用不**过12伏电压的行灯照明,检验仪器和维修工具电源**过安全电zuo,必须用绝缘良好的软线,中间不准有接头,要求有可靠的接地线。
脱硫设备检修时
制定安全预案,涉及进塔罐、空、吊装或动火作业时,按相应标准执行作业。工艺人员确认需动火区域管道或设备清洗置换干净相关电气设备作好防护措施,动火垂直下方需铺设防火毯棉等,面积是施工区域的2倍,不得小于2 平方米 ,准备好防火器械或配备消防水。检修人员工作票证齐全,劳保到位方可施工。
(1) 如果是塔壁鳞片破坏需要动火。先将动火处打磨5- 10cm的隔离区,防止焊接时鳞片着火。在动火下方用接火盘(铝皮制作)接住动火的焊接物,同时在下方2-3米区域内需铺设防火毯/棉等(施工前先将棉及防火毯用水打湿)铺设防火毯/棉于塔壁不能有间隙。
(2) 如果是脱硫塔内部梁动火,除按照上述做好安全措施外,要注意梁上部的填料,不能引燃上部填料,不能连续焊接。
(3)如果是加氨小房子氨管线动火,必须将与塔相连接的氨管线与塔断开,保持与塔绝缘。
脱硫系统需要检修时,开启旁路烟道,关闭脱硫塔烟气进、出口阀门,烟气从旁路烟道排放。
1.脱硫塔检修多存在高处作业,检修时必须严格执行《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80- 1991,注意事项简要说明如下:
必须穿戴个人防护用品,佩戴安全帽,系好安全带。安全帽要系好下安全带,安全带要系挂在高处牢固的物体上。不能赤脚或穿拖鞋、硬底鞋、带钉鞋上岗,要穿软底防护鞋。使用的工具应放在工具袋里或工具套内,所用的手持工具必须有安全绳,防止作业时工具坠落。
2.存在动火作业时,必须严格按HG 23011-1999《厂 区动火作业安全规程》或Q/SY 1241-2009 《动火作业安全管理 规范》执行。
a.脱硫塔外动火:工艺人员确认需动火区域管道或设备清洗置换干净。相关电气设备已经做好防护措施,动火垂直下方需铺设防火毯/棉等,面积是施工区域的2位,不得小于2m。准备好防火器械或配备消防水。检修人员工作票证齐全,劳保到位方可施工。
b.脱硫塔内动火:严格执行AQ 3028-2008 《化学品生产单位受限空间作业安全规范》,有毒有害气体的浓度须低于《工作场所有害因素职业接触限值》(GBZ2-2002)。《呼吸防护用品的选择、使用与维护》(GB/T18664-2002) ,工艺人员确认需动火区域管道或设备清洗置换干净。
从工艺水接头处接软管入塔,提前将塔内物件用冲洗水或工业用水泼湿。关闭冲洗水进塔阀门,阀前管道带压,相关安全员,动火检修负责人,车间检修负责人,工艺人员现场监督检修施工,与主操和总控的通讯畅通,脱离动火点1米范围垂直下方需铺设防火毯/棉等,准备好防火器械,检修人员工作票证齐全,劳保到位方可施工。若出现火情,可即时采用消防器械扑灭,亦可打开进塔冲洗水阀进行扑灭。(直接先用水打湿)
c.塔内需登高作业时,严格执行《建筑施工高处作业安全技术规范)GJ80-1991。清理喷头时可以用一架五米长铝制楼梯进塔作业,需三人配合施工,一人 塔外监护,一人塔内扶紧楼梯。
3.吊装作业开展前,施工方必须具备工艺车间所开工作许可票、安全环保部开出高处作业票等;按票证要求及相关标准落实安全措施,需专业吊装人员指导工作,执行标准《Q/CNPC -YGSG326.12-2002大型 设备吊装管理标准》。《吊装作业安全管理标准》。