煤化工企業(yè)硫回收尾氣處理裝置改進技術(shù)研究

謝樹明　周榮福

摘 要：硫回收裝置，設(shè)有主燃燒爐一臺，常規(guī)克勞斯催化劑兩段，第三段加氫催化劑，第四段選擇性氧化催化劑，尾氣焚燒爐一臺，為進一步實施減排目標，滿足最新排放標準（SO2 200mg/m3），特對硫回收尾氣實施二次脫硫排放技術(shù)改造。

關(guān)鍵詞：克勞斯；硫回收；尾氣處理；裝置改進

引言

將硫回收第四段催化劑后焚燒前尾氣送動力島1#、2#260t/h煤粉鍋爐摻燒，將尾氣中少量的H2、CO、CS2、H2S、COS、S等燃燒后，與鍋爐煙氣一同進入脫硫脫硝裝置，達到煙氣達標排放的目的（達到DB37/664-2013山東省火電廠大氣污染物排放標準超低排放第2號修改單：SO2 35 mg/m3）。1#、2#煤粉鍋爐為一開一備，每臺爐子單獨運行均能滿足摻燒要求。確保尾氣摻燒后不影響鍋爐產(chǎn)氣量及安全穩(wěn)定運行[1] 。

1 工藝方法研究

1.1原始設(shè)計流程

液硫捕集器D1202出口管線FG-1216-10"-A5B-ST70與液硫池噴射器J1201出口排放氣管線PG-1218-3"/5"-A6B/A1B-JS40，在焚燒爐FH1202爐前合并后送入焚燒爐燃燒。

1.2改造后流程

液硫池噴射器J1201出口排放氣管線PG-1218-3"/5"-A6B/A1B-JS40，空分外管廊，管線總廠約1700米，送至動力島1#2#煤粉鍋爐前1米，1米范圍內(nèi)至鍋爐上二次風風口位置，由武漢鍋爐集團工程有限公司設(shè)計施工[2] 。熱動分部鍋爐，進爐前尾氣管線，設(shè)置總過濾器、快速切斷閥、氣動調(diào)節(jié)閥、放空閥、溫度壓力壓差流量測點、燃燒器、阻火器、氣體泄漏監(jiān)測儀、DCS聯(lián)鎖等安全保護裝置，確保尾氣摻燒過程中，鍋爐和燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，以及事故情況下的聯(lián)鎖切斷。

因D1202出口尾氣溫度為120℃，沿途采用夾套管保溫，熱動分部要求在進爐前增加一臺尾氣加熱器，位號E1001，采用鍋爐1.0MPaG的蒸汽將硫回收尾氣加熱至150℃以上，確保進爐前尾氣中水為氣態(tài)，硫磺顆粒為液態(tài)。避免造成對爐壁的冷擊和硫磺結(jié)晶堵塞過濾器。如遇熱動鍋爐故障或其他原因需將尾氣切回焚燒爐時，人工現(xiàn)場至高空開啟焚燒爐切斷閥（①閥）用時較長且不方便，極易造成硫回收系統(tǒng)壓力升高，甚至發(fā)生安全事故。所以申請對①閥門增加一臺電動執(zhí)行機構(gòu)，能在硫回收DCS畫面上實現(xiàn)遠程開關(guān)操作；同時手動電動可切換，現(xiàn)場與中控都可以進行調(diào)節(jié)控制。

1.3夾套管設(shè)計流程

尾氣夾套管尺寸為14"*16"，管線號PG-1001-350-A5B-J、S5-1001-400-A1B-H，沿途配備一根4"的蒸汽管線S5-1002-100-A1B-H和一根3"的冷凝液管線SC-1001-80-A1B-H，用來提供尾氣夾套管所需的熱量及回收產(chǎn)生的冷凝液。

夾套管外管設(shè)計50米為一個獨立單元，有一個蒸汽進口和一個冷凝液出口，中間蒸汽用DN40的跨接管連接，沿途共設(shè)計20個蒸汽分配站、20個冷凝液回收站。

1.4蒸汽及冷凝液流程

夾套管蒸汽來自工業(yè)園S5蒸汽管網(wǎng)（0.5MPaG低壓蒸汽），自硫回收S5蒸汽管網(wǎng)甩頭閥門送至動力島鍋爐界區(qū)，夾套管產(chǎn)生的冷凝液送至硫回收冷凝液罐，經(jīng)泵加壓后送至精致回收。

2 工藝設(shè)計數(shù)據(jù)

2.1投用前確認工作

確認熱動鍋爐具備接收硫回收尾氣的條件，尾氣管線所有隔離盲板都已拆除，硫回收系統(tǒng)開車完畢，焚燒爐FH1202運行正常，尾氣送焚燒爐燃燒后，經(jīng)煙囪排放。焚燒爐前甩頭閥門（②閥）關(guān)閉，入爐切斷閥（①閥HV1213）全開。確認硫回收富氧燃燒系統(tǒng)的聯(lián)鎖狀態(tài)，避免系統(tǒng)壓力波動，引起過氧燃燒、設(shè)備超溫損壞事故。

2.2管線置換

打開尾氣管線N3切斷閥門，送至260t/h鍋爐上二次風管線切斷閥前，由熱動崗位人員在爐前管線導淋處取樣分析，直到取樣合格，合格標準為O2≤0.5%，且連續(xù)兩次取樣合格。

2.3冷凝液罐提前投入運行

投用前的準備工作⑴檢查電氣、儀表連接狀況，保證在正常及安全的情況下啟動電源及投入運行，公用工程（循環(huán)水上回水）投用，調(diào)節(jié)罐頂部安裝的自力式壓力調(diào)節(jié)閥，將冷凝液罐的壓力調(diào)節(jié)到0.20MPaG，保持罐內(nèi)壓力穩(wěn)定。

2.4 投用步驟

按下冷凝液罐電控柜電源開關(guān)，動力指示燈亮，有電壓顯示，電控柜上運行開關(guān)轉(zhuǎn)到“手動”檔位置，開尾氣管道冷凝液切斷閥，向罐內(nèi)加水（約50%液位），并關(guān)閉底部排污閥門，打開P01/P02泵進口閥門、增壓回路閥門，循環(huán)冷卻水上回水閥門，關(guān)閉出口閥門。將回路滿水器上的排氣閥打開，排盡回收泵及增壓回路內(nèi)氣體并充滿冷凝水。啟動P01/P02泵，緩慢打開泵出口閥，將冷凝液送至精制回收。觀察泵出口自力閥前壓力表，通知保全，調(diào)節(jié)泵出口壓力，打開自力式壓力調(diào)節(jié)閥上的調(diào)節(jié)螺帽，擰動調(diào)節(jié)螺絲。

2.5尾氣管線充壓

凈化中控人員確認甲醇洗、硫回收系統(tǒng)運行穩(wěn)定，主燃燒爐、焚燒爐壓力、溫度在指標范圍內(nèi)。通知調(diào)度室、班長及熱動分部鍋爐崗位人員，微開焚燒爐前甩頭閥門（②閥）給尾氣管線充壓，將尾氣送至動力島爐前管線，壓力充至約0.03MpaG（主燃燒爐爐膛運行壓力0.06MPaG）。

2.6尾氣在線切換操作步驟

通知熱動人員將爐前管線，手動切斷閥、快速切斷閥打開，調(diào)節(jié)閥微開5%個閥位，重點監(jiān)控主燃燒爐爐膛壓力，當壓力下降時，及時聯(lián)系熱動，停止開大閥門，等待壓力上漲至正常值后，再通知熱動開閥。熱動將尾氣導入動力島鍋爐后，密切觀察爐溫及各項指標，如波動較大，通知車間將尾氣退出，關(guān)閉快速切斷閥。熱動將尾氣導入動力島鍋爐后，若運行穩(wěn)定，將焚燒爐尾氣切出，緩慢關(guān)閉入爐切斷閥，中控人員及時調(diào)整燃料氣及空氣流量，保持焚燒爐溫度，同時減少煙道氣激冷空氣流量，防止煙道管溫度過低。焚燒爐不熄火，保持液硫池內(nèi)的氣體繼續(xù)在焚燒爐內(nèi)焚燒，消除現(xiàn)場惡臭；同時以備熱動鍋爐退氣時能夠迅速切換到焚燒爐，避免系統(tǒng)超壓。尾氣送至鍋爐摻燒穩(wěn)定后，總控人員應(yīng)監(jiān)控焚燒爐后尾氣中的SO2在線分析數(shù)據(jù)不超過70ppm（200mg/m3）。

3 結(jié)論

尾氣送動力島鍋爐摻燒后，受沿途阻力影響，硫回收系統(tǒng)壓力上漲，主燃燒爐壓力正常控制指標為0.06～0.08MPaG，（主燃燒爐及焚燒爐設(shè)計壓力均為0.3MPaG）。保持硫回收系統(tǒng)運行穩(wěn)定，嚴格控制三段出口比值儀成分（H2S≤1.0%Vol，SO2≤0.016%Vol，H2S/SO2≥30），控制H2S、SO2含量在指標范圍內(nèi)，不能造成現(xiàn)場環(huán)境惡臭及煙囪冒黃煙?？刂坪梅贌隣t爐膛溫度，不得低于800℃，及時調(diào)節(jié)燃料氣流量及空氣流量，防止爐膛滅火。嚴格控制選擇氧化段R1204入口的空氣流量，設(shè)計空氣流量為115Nm3/h，正常運行指標為80～100 Nm3/h，防止尾氣管線氧含量超標，超過混合氣體爆炸極限。確保改造管道保溫已全部完成，蒸汽管道暖管及投用期間，開啟閥門要緩慢進行，并站在閥門側(cè)面，作業(yè)人員佩戴安全防護用品，戴防護手套、防護眼鏡。加強現(xiàn)場巡檢，嚴防跑、冒、滴、漏對環(huán)境造成污染。正確判斷和處理異常情況，如SO2、H2S等大量泄漏，須戴空氣呼吸器進行處理，不可冒然前往。

參考文獻：

[1] 王春光.云南某鉛鋅浮選高堿高砷尾礦再選回收硫試驗研究[J].云南冶金，2017，（4）：20-23.

[2] 王斌，魏振軍.硫回收裝置運行概況分析[J].化肥工業(yè)，2016，（3）：23-27.

（作者單位：山東華魯恒升化工股份公司）