應(yīng)用鍋爐連續(xù)排污降低脫硫再生工序蒸汽消耗

葉圣超

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

脫硫工藝是冶煉廠、煤電廠等工業(yè)生產(chǎn)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它能有效減少廢氣中的硫氧化物排放，保護(hù)大氣環(huán)境［1］。然而，脫硫工藝再生階段卻需要消耗大量的蒸汽作為能源供應(yīng)，這不僅增加了企業(yè)的能源成本，也對可持續(xù)發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)［2］。傳統(tǒng)的鍋爐連續(xù)排污通常將廢水排向地溝或污水處理設(shè)備，這樣做既不利于現(xiàn)場管理，也浪費了寶貴的資源。因此，探索一種能夠?qū)㈠仩t連續(xù)排污運用至脫硫工藝再生階段的方法，具有重要的實踐意義和經(jīng)濟(jì)價值。

1 工藝簡介

鍋爐排污如圖1所示，鍋爐連續(xù)排污是一種常用的排污方式，用于清除鍋爐內(nèi)部積存的雜質(zhì)和污垢，以維持鍋爐的正常運行和水質(zhì)的穩(wěn)定［3］。其工藝過程為：（1）排污口設(shè)置：在鍋爐適當(dāng)位置設(shè)置連續(xù)排污口，通常位于鍋爐底部或污水箱；（2）連續(xù)排放：通過調(diào)節(jié)控制裝置，將一定比例的鍋爐水連續(xù)地排放出去。這樣可以持續(xù)排除水中的懸浮物、油質(zhì)和被濃縮的雜質(zhì)，防止其在鍋爐內(nèi)積聚；（3）排污量控制：連續(xù)排污量可通過控制閥門或調(diào)整排污泵的運行來實現(xiàn)。排污量的控制通常根據(jù)鍋爐的運行參數(shù)和水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整；（4）處理排放水：排放的污水經(jīng)過必要的處理后，可以進(jìn)行環(huán)境合規(guī)的排放或進(jìn)一步處理。

圖1 鍋爐排污示意圖

通過連續(xù)排污，鍋爐內(nèi)的雜質(zhì)和污垢得以持續(xù)排除，從而保持鍋爐的水質(zhì)穩(wěn)定。這種排污方式可有效降低鍋爐的運行成本，提高鍋爐的熱效率，并減少對環(huán)境的影響。

脫硫再生塔再生工藝如圖2所示，在脫硫工藝中，采用有機(jī)胺液對SO2氣體進(jìn)行吸收和解吸，其中循環(huán)吸收法是一種常用的方法［4］。該方法在低溫條件下吸收SO2氣體，然后在高溫減壓條件下將SO2釋放出來，以實現(xiàn)有機(jī)胺液的循環(huán)使用。

圖2 脫硫再生塔再生工藝示意圖

解析過程中，采用蒸汽間接加熱方式來實現(xiàn)SO2的解吸和有機(jī)胺富液的再生。具體過程為：（1）吸收：SO2氣體被有機(jī)胺液吸收，形成富液，在低溫下，SO2氣體與有機(jī)胺發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)的絡(luò)合物；（2）加熱：將富液經(jīng)過加熱器加熱，使用蒸汽作為熱源，蒸汽間接加熱使得富液溫度升高；（3）解吸：加熱后的富液進(jìn)入解吸器，在高溫減壓條件下，SO2從絡(luò)合物中解吸出來，形成SO2氣體，同時有機(jī)胺液失去SO2而再生；（4）再循環(huán)：SO2氣體被收集并進(jìn)一步處理，而有機(jī)胺液則回流到吸收器中，再次用于吸收SO2。

通過蒸汽間接加熱方式，能夠?qū)崿F(xiàn)SO2的解吸和有機(jī)胺富液的再生，有效地循環(huán)利用有機(jī)胺液，減少了脫硫過程中的化學(xué)藥劑消耗，并降低了對環(huán)境的影響。同時，該工藝還具有能耗低、操作方便等優(yōu)點［5］。

2 存在問題及對策實施

2.1 存在的問題

通過對現(xiàn)場作業(yè)情況進(jìn)行調(diào)查和分析，我們發(fā)現(xiàn)閃速爐鍋爐和轉(zhuǎn)爐鍋爐在連續(xù)排污和定期排污水處理方面存在一些問題。通常情況下，排污水為4.5 MPa的飽和水，溫度約為250℃。然而，這種排污方式一直將污水外排至地溝，造成能源的浪費，并且對現(xiàn)場管理不利，也對作業(yè)現(xiàn)場的美觀造成影響。因此，我們需要改善這種排污方式，尋找更加貼合可持續(xù)發(fā)展的方法來處理這些排污水。

同時，對脫硫再生工序的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，該工序需要消耗大量的低壓蒸汽，每小時約為10.5 t。然而，動力車間提供的蒸汽量不足，有時甚至需要額外購買電廠的蒸汽來確保脫硫再生的效果。這極大地增加了脫硫系統(tǒng)的運行成本。此外，蒸汽供應(yīng)的不穩(wěn)定也會導(dǎo)致脫硫再生效果下降，這在單個月份中可能需要增加離子液的添加量。因此，我們需要解決這些問題，確保脫硫系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

2.2 對策實施

在脫硫再沸器蒸汽入口管道增設(shè)一個蒸汽接入端口，將閃速爐和轉(zhuǎn)爐鍋爐的連續(xù)排污匯總后引入再沸器，利用排污所產(chǎn)生的蒸汽引入其中，鍋爐汽包排污去脫硫再生工藝如圖3所示。這樣可以利用排污所產(chǎn)生的蒸汽能量，提高再沸器的熱效率，減少能源浪費。

圖3 鍋爐汽包排污去脫硫再生工藝示意圖

這樣一套系統(tǒng)的設(shè)計，可以實現(xiàn)將閃速爐和轉(zhuǎn)爐鍋爐的排污蒸汽引入再沸器，以提高能源利用效率和降低污染排放。在設(shè)計過程中需要考慮以下幾個方面：第一是蒸汽接入端口設(shè)計，在脫硫再沸器蒸汽入口管道上增加一個蒸汽接入口，可通過合適的管道連接和閥門控制來實現(xiàn)。需要設(shè)計合適的接入口尺寸和位置，以確保蒸汽的供應(yīng)和控制；第二要對排污蒸汽預(yù)處理，將閃速爐和轉(zhuǎn)爐鍋爐的連續(xù)排污和定期排污匯總后引入再沸器，需要對排污蒸汽進(jìn)行一定的預(yù)處理。過程包括去除懸浮物和油質(zhì)等雜質(zhì)，以保證蒸汽的質(zhì)量符合再沸器的要求?？梢圆捎眠^濾、分離和沉淀等技術(shù)進(jìn)行；第三要對再沸器結(jié)構(gòu)調(diào)整，根據(jù)排污蒸汽的流量和溫度，需要設(shè)計合適的再沸器結(jié)構(gòu)和尺寸?？梢钥紤]增加蒸汽通道面積、優(yōu)化蒸汽分布和增加傳熱面積等方式，以確保排污蒸汽能被充分利用并提高熱效率；最后要完善控制與監(jiān)測系統(tǒng)，一是要加強(qiáng)對鍋爐水質(zhì)的監(jiān)督，了解排污水的成分是否會對管道結(jié)垢造成影響。二是增加相應(yīng)的控制與監(jiān)測系統(tǒng)，以監(jiān)測排污進(jìn)入再沸器的蒸汽入口溫度、壓力和流量等參數(shù)，并根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。安裝溫度、壓力和流量傳感器等設(shè)備，并與自動控制系統(tǒng)相連，實現(xiàn)對再沸器運行參數(shù)的實時監(jiān)測和調(diào)整。

總之，設(shè)計蒸汽接入端口、預(yù)處理排污蒸汽、調(diào)整再沸器結(jié)構(gòu)和尺寸，并加強(qiáng)控制與監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，可以實現(xiàn)將閃速爐和轉(zhuǎn)爐鍋爐的排污蒸汽引入再沸器，并提高能源利用效率和降低污染排放的目的。同時需要根據(jù)具體情況進(jìn)行方案優(yōu)化和技術(shù)改進(jìn)。

3 實施效果

2022年4月完成項目實施，將鍋爐的排污接入脫硫再生工序后，我們對數(shù)據(jù)進(jìn)行了觀察并得出以下發(fā)現(xiàn)，脫硫再生工序的蒸汽使用量明顯減少，如圖4所示。這表明通過回收利用鍋爐排污中的熱能，脫硫再生工序可實現(xiàn)更加高效的能源利用，減少了對外部能源的依賴。

圖4 再生蒸氣月消耗量

其次，我們注意到脫硫再生工序中離子液的濃度呈現(xiàn)上升趨勢，如圖5所示，這是脫硫再生工序有效運行的重要指標(biāo)之一。這可以歸于脫硫再生工序獲得穩(wěn)定持續(xù)的蒸汽供給后，整個再生流程得到了加強(qiáng)。穩(wěn)定的蒸汽供給能夠提供足夠的熱能，促進(jìn)脫硫再生工序中的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而提高離子液的濃度。高濃度的離子液表明脫硫再生工序效果良好，因為高濃度的離子液具有更強(qiáng)的脫硫性能和更高的效率。

圖5 每月離子液濃度變化

此外，我們還觀察到單月有機(jī)胺添加量的減少，如圖6所示。有機(jī)胺衍生物所含有的特殊官能團(tuán)是濕法煙氣脫硫工藝所采用的吸收劑，其因具有再生效果好、吸收容量大、蒸發(fā)損失少等特點。減少有機(jī)胺添加量的現(xiàn)象表明脫硫再生工序的穩(wěn)定性得到了提升。這可能是由于鍋爐排污的接入使得脫硫再生工序的循環(huán)更加穩(wěn)定，減少了對外部添加劑的需求，提高了工藝的經(jīng)濟(jì)性。

圖6 單月有機(jī)胺添加量

綜上所述，通過將鍋爐的排污接入脫硫再生工序，我們觀察到蒸汽使用量的減少、離子液濃度的增加以及有機(jī)胺添加量的降低。這些結(jié)果表明脫硫再生工序的運行更加高效、穩(wěn)定，并對環(huán)境保護(hù)和資源利用產(chǎn)生積極影響。因為脫硫再生工序在獲得穩(wěn)定持續(xù)的蒸汽供給后，整個再生流程得到了強(qiáng)化。穩(wěn)定的蒸汽供給能夠提供更充分的熱能，促進(jìn)脫硫再生工序中的化學(xué)反應(yīng)，提高了離子液的濃度。再生后的離子液濃度越高，說明脫硫再生工序的效果越好。高濃度的離子液具有更強(qiáng)的脫硫性能，提供更多的活性物質(zhì)，增強(qiáng)了脫硫反應(yīng)的速率和效率。

4 結(jié)語

本論文的研究對于提高脫硫工藝的能源利用效率、降低能源消耗具有重要的意義。通過充分利用廢熱資源，將鍋爐的連續(xù)排污與脫硫再沸器相結(jié)合，不僅可以顯著降低企業(yè)的能源成本，還能減少對外部蒸汽的需求，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通過本論文的研究，相信可以為相關(guān)企業(yè)提供有益的參考和指導(dǎo)，促進(jìn)能源的高效利用，推動環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程。