焦炉烟气脱硫脱硝系统运行调优探讨

张福杰

摘要：随着国家相关法律法规的完善以及环保技术的开发应用，烟气脱硫脱硝除尘设施已基本成为催化裂化装置的标准配置。国内钢铁企业也通过不断地对烟气净化装置进行升级改造或者引进一些新技术处理烧结烟气，满足日益严厉的环保要求。

关键词：焦炉烟气；脱硫脱硝系统；运行调优

引言

在设备和技术进步的推动下，催化裂化装置的检修周期不断延长，国内很多装置已经能够达到四年一修的水平，据悉国外最好水平已达六年一修。与此同时，各地环保部门对环保设施与主体装置同步运行的要求日益严苛，如何实现脱硫脱硝除尘设施的安稳优长周期运行已成为设计研发和生产经营单位的重要研究内容。

1脱硫脱硝除尘反应机理

该套装置是脱硫脱硝除尘技术国产化的典型代表，其脱硝单元采用选择性催化还原法(SCＲ)脱硝技术，除尘脱硫单元主要采用的是中石化宁波工程公司与大连石油化工研究院合作开发的湍冲型筛网文丘里洗涤技术，由湍冲洗涤工艺技术和格栅式文氏组件洗涤技术组合而成。

1．1脱硝原理

装置采用选择性催化还原法(SCＲ)脱硝技术。SCＲ脱硝技术是指在催化剂的作用下，作为还原剂的(气态)氨经蒸发器蒸发加热;氨气和稀释空气混合，通过喷氨格栅喷入SCＲ反应器上游的烟气中;充分混合后氨气和NOx在SCＲ反应器中催化剂的作用下发生反应，大部分的NOx被去除。选择性是指还原剂NH3和烟气中的NOx发生还原反应，而不与烟气中的氧气发生反应。

1.2烟气除尘脱硫洗涤系统工艺原理

该技术主要是利用格栅式文丘里洗涤器对烟气降温、除尘、达到预脱硫效果。其原理是在收缩管和喉管中气液两相间的相对流速很大，从喷嘴喷射出来的液滴在高速气流冲击之下，进一步雾化成为更细的雾滴。同时气体被水所饱和，尘粒表面附着的气膜被冲破，尘粒被水润湿，因此在尘粒与液滴之间或尘粒之间发生激烈的碰撞、凝聚。在扩散管中，气流速度的减小和压力的回升，使这种以尘粒为凝结核的凝聚作用发生得更快。凝聚成较大粒径的含尘液滴，容易被捕集下来。该技术其主要原理是根据撞击学理论。其基本构思是使两股气体或气液———颗料或滴粒两相沿着同轴相向流动撞冲，由于惯性颗粒穿过撞击面渗向反向流，并来回做减幅振荡运动。其结果，颗粒经历相向相对速度极高的条件并延长了在气流中停留的时间，这种方法对强化热、质传递过程非常有效。技术关键是利用设计独特的喷头和合理的装置，从喷嘴口喷出的液体，由于在截面上不同位置而不同的自身旋转离心力的作用下，均匀呈辐射状扩散，由中向外封住逆喷塔筒体，并且使液体在微观上旋转翻腾，提高表面更新能力，同时与气体强烈湍冲接触，充分分散、乳化，便产生颗粒捕集、反应吸收和气体急冷等作用，达到气体净化处理的目的。

2激波吹灰运行中的露点腐蚀情况

实际运行中脱硫脱硝装置的露点腐蚀最为典型及常见的是激波吹灰系统管线硫化物露点腐蚀。脱硫脱硝装置自2020年开始在激波吹灰系统上频繁出现漏点，统计分析现场实际处置情况，自2020年12月以来，激波吹灰系统共出现了16处露点腐蚀。

2.1腐蚀的基本情况

通过对现场实际处理的激波吹灰系统管线漏点进行分析，初步判断腐蚀的基本类型为点蚀，腐蚀由内而外发生，腐蚀的频发部位为进激波发生器前弯头及直管段等温度相对较低、烟气易发生冷凝的部位，在系统保护的水保护段最为常见，初步分析为硫化物的低温露点腐蚀。

2.2硫化物的低温露点腐蚀分析

催化裂化装置来的高温烟气中含有大量的SO2和SO3等硫化物，受到不平衡压差的影响，高温烟气从炉膛反串到激波吹灰管线中，并在激波吹灰管线的低温部位冷凝，最终氧化生成硫酸，产生硫酸露点腐蚀，影响激波吹灰系统的稳定运行。脱硫脱硝激波吹灰系统发生露点腐蚀的时间受装置运行负荷、装置连续运行时间及原材料性质变化的影响。露点腐蚀常常发生在装置负荷较高、运行周期的中后期，当原油更换为高硫原油后的一段时间里，也更容易发生硫的露点腐蚀。露点腐蚀常常发生在余热锅炉的高温段，在水保护段中尤为常见，这与硫的低温露点腐蚀并不矛盾。硫的低温露点腐蚀是指烟气在激波吹灰管线内温度低于烟气的露点温度，从而发生腐蚀;而更易发生在余热锅炉的高温段是因为温度较高的情况下SO2更容易被氧化。余热锅炉各系统中最常见的部位为激波吹灰管线及筒体。

3运行过程出现的主要问题及采取的措施

3.1　烟气闸板门工序

要解决这一影响因素，需在安装时充分考虑到烟道高度与闸板门高度二者的关系，使得闸板门高度与烟道深度充分吻合。因此，在烟道的施工过程中，应避免外界因素导致现有烟道结构变形。如果在烟道底部遗留有砖块等建筑物料，就会导致闸板门卡阻无法继续向下关闭。判断闸板门是否完全关闭，可以通过如下方法：其一，在引风机出口烟气总管及烟气分散排放的三焦1号烟囱测量点、三焦2号烟囱测量点、四焦烟囱测量点这4个测量点进行人工采集烟气样，将测量数据进行分析对比，以判断闸板门是否完全关闭。如果烟囱测量点的烟气浓度明显大于引风机出口的烟气浓度，则表明烟道闸板门关不严实，有气体直接串漏至烟囱；如果二者的数据较为接近，则表明闸板门关闭严实。另外，可以将现场采集样品所得的烟气浓度分析结果与CEMS在线监控系统的数据进行比对，从而判断CEMS在线监控数据的准确性。其二，在烟道DN600的人孔处，将内窥镜伸入烟道底部，将烟道底部的实时情况传送至电脑，这样可以清晰地观察到闸板门底部是否关闭到位。

3.2引风机工序

经过技术人员逐一排查原因发现，用于气力输灰系统的气动阀，如仓泵进料阀、仓泵排气阀、仓泵出料阀的气缸，以及位于布袋除尘器顶楼的提升阀气缸的上下限位磁性开关信号感应器的控制电源，与引风机工序的高压电机冷却风机、高压电机稀油站、氨水输送泵、烟气稀释风机等的控制电源共用。一旦气缸的磁性开关信号感应器发生故障短路，会产生一股冲击电流，该冲击电流会干扰到在此控制电源下的设备开停信号，进而错误地发出引风机停机信号，从而联锁动作，导致闸板门错误打开。采取的措施：为避免该现象发生，可以将引风机、变频器、高压电机冷却风机、稀油站、闸板门等重要设备设施的控制电源作为一路，经UPS取电后单独控制；将气力输灰系统的各类型阀门气缸、顶楼布袋除尘器的提升阀气缸磁性开关信号感应器、氨水输送泵、烟气稀释风机、研磨系统的控制电源作为一路，该控制电源不经过UPS控制，使二者的控制电源取电方式完全分开，避免次要设备发生故障时影响重要设备的正常运行，规避设备信号误发的不安全因素。

3.3脱硫单元

除尘脱硫主要采用的是湍冲型筛网文丘里洗涤技术，该单元主体设备包括激冷塔和综合塔，主要塔内件为文式格栅、逆喷喷头、消泡器、人型捕沫器等。原设计中综合塔顶设有圆筒除雾器，主要采用环形填料进行除雾，开车后压降上升较快，对烟机和锅炉长周期运行影响较大，技术管理团队在与设计单位对接并综合评估后于2013年将其拆除，实际拆除后外排烟气中颗粒物浓度未受影响，此后脱硫单元整体运行良好。

结语

随着国家环保法规的实施及完善，脱硫脱硝除尘系统与催化裂化主体装置同步运行是大势所趋，其安稳优长周期运行是一个重要研究方向，湿法碱洗技术为环保提升做出重要贡献，但与之而来的高盐水处理问题以及消蓝白烟等课题已列入实质性攻关，此外若后续环保指标进一步收紧后技术路线的优化与研发也已成为一项可预见的课题。

参考文献

［1］龚望欣．催化裂化烟气脱硫除尘脱硝技术问答［M］．北京:中国石化出版社，2015．

［2］赵鹏，周志航，李玉飞，等．激波吹灰器在催化裂化装置运行中存在的问题与应对措施［J］．石油化工设备技术，2018，39(2):35－37+6－7．

［3］张洁，马骏彪，胡永峰，等．选择性催化还原法烟气脱硝关键技术分析［J］．华电技术，2010，32(12):71－74+87．