MGGH技术在氨法脱硫湿烟气治理中的应用_邱祖军.pdf

硫酸工业Sulphuric Acid Industry第 11 期2022 年 11 月No.11Nov.2022MGGH 技术在氨法脱硫湿烟气治理中的应用邱祖军1，张峰2*1.贵州磷化（集团）有限责任公司，贵州贵阳 550000；2.瓮福紫金化工股份有限公司，福建龙岩 364200摘要：介绍了 MGGH 烟气换热系统的技术原理、工艺流程及在氨法脱硫装置上的应用情况。针对氨法脱硫尾气腐蚀烟道、烟囱钢筋混凝土，烟囱有白色烟羽拖尾等问题，某磷化工企业采用 MGGH技术对氨法脱硫出口湿烟气进行加热升温，使烟气温度高于露点，减轻对混凝土烟道、烟囱的腐蚀，同时取得较好的消除白色烟羽效果。与采用其他热源加热达到相同效果比较，MGGH 系统可节约标准煤量2 066 t/a，减少二氧化碳排放 5 075 t/a。关键词：制酸尾气硫酸生产烟囱腐蚀氨法脱硫烟气换热中图分类号：X701.3 文献标志码：B 文章编号：1002-1507(2022)11-0051-03Application of MGGH technology in wet flue gas treatment of ammonia desulfurizationQIU Zujun1,ZHANG Feng2（1.Guizhou Linhua Group Co.,Ltd.,Guiyang,Guizhou,550000,China；2.Wengfu Zijin Chemical Co.,Ltd.,Longyan,Fujian,364200,China）Abstract:The technical principle,process flow and application of flue gas heat exchange system(MGGH)in ammonia desulfurization unit are introduced.In view of the problems that the tail gas of ammonia desulfurization corrodes the reinforced concrete of the flue and chimney,and the chimney has white plume trailing,a phosphorus chemical enterprise uses MGGH technology to heat the wet flue gas at the outlet of ammonia desulfurization,so that the flue gas temperature is higher than the dew point,reduce the corrosion of the concrete flue and chimney,and achieve a good effect of eliminating white plume.Compared with other heat sources to achieve the same effect,MGGH system can save 2 066 t/a of standard coal and 5 075 t/a of carbon dioxide emissions.Key words:sulphuric acid tail gas;sulphuric acid production;chimney corrosion;ammonia desulfurization;flue gas heat exchange氨法脱硫技术以 NH3和 SO2反应为基础，在脱硫塔中，烟气中 SO2被吸收氧化为硫酸铵，再经蒸发浓缩结晶，获得硫酸铵产品。由于氨水碱性强于石灰石，对 SO2脱除效果更好，可在较小的液气比条件下实现较高的 SO2脱除率。脱硫副产品硫酸铵为重要的化肥原料，可用于下游化肥生产。氨法脱硫技术是资源循环利用的环保工艺，广泛应用于化肥行业配套燃煤锅炉烟气脱硫装置。氨法脱硫工艺脱硫塔出口为 50 左右的饱和湿烟气。GB 500512013烟囱设计规范将湿法脱硫后湿度为饱和状态、温度小于等于 60 的烟气规定为强腐蚀性湿烟气。饱和湿烟气进入下游烟收稿日期：2022-08-22。作者简介：邱祖军，男，科技管理部部长，主要从事磷化工生产技术、磷化工环保治理技术研究。*通信作者：张峰，男，贵州磷化（集团）有限责任公司工程师。电话：18650831665；E-mail：。道、烟囱降温冷凝后，产生含有硫酸铵的冷凝水，对烟道、烟囱混凝土结构会产生严重腐蚀，造成重大安全风险。同时，饱和湿烟气在烟囱出口会产生白色烟羽，拖尾严重，产生较差的视觉感观。1技术原理MGGH（Mitsubishi Gas-gas Heater）烟气换热烟气脱硫脱硝硫酸工业522022 年第 11 期系统包含 2 组换热器，分别为脱硫塔前原烟气侧的冷却器及脱硫塔后净烟气侧的再热器。该系统利用热媒水将脱硫塔前高温原烟气的热量吸收，用于加热脱硫塔后的净烟气，提升净烟气温度，确保净烟气在烟道、烟囱内不再结露，减轻对烟道、烟囱造成的腐蚀。净烟气温度升高，高于露点，与环境空气混合不易结露，达到有效治理白色烟羽的目的。2工业应用情况2.1装置现状某磷化工企业热电联产 2130 t/h 循环流化床锅炉烟气采用氨法脱硫工艺。脱硫塔入口烟气平均温度为 126，出口烟气平均温度为 50，脱硫装置烟气数据见表 12。表1脱硫塔入口烟气参数项目数值烟气温度/126烟气流量/(m3h-1)280 000粉尘()/(mgm-3)50表2脱硫塔出口烟气参数项目数值烟气温度/50粉尘()/(mgm-3)10(SO2)/(mgm-3)35(NOx)/(mgm-3)50脱硫塔出口烟道为混凝土结构，烟囱采用单筒钢筋混凝土结构设计。湿烟气对烟道、烟囱造成严重腐蚀，使钢筋混凝土结构膨胀粉化，造成严重安全风险，影响企业安全生产。前期技术人员通过对烟道、烟囱内壁涂刷玻璃钢树脂，增加不锈钢内衬套筒等防腐措施，同时采用锅炉部分二次风加热湿烟气至 55，均未能有效解决湿烟气对烟道、烟囱的腐蚀问题和烟囱排气的拖尾现象。2.2改造方案MGGH 烟气换热系统包含原烟气冷却器、净烟气再热器、稳压系统、加药系统、清洗系统五部分。原烟气冷却器布置在脱硫塔入口汇总水平烟道处，净烟气再热器布置在脱硫塔出口水平烟道上。原烟气冷却器及净烟气再热器均采用氟塑料材质。氟塑料化学性能稳定，抗蚀性能好。氟塑料换热器主要用于工作压力 0.20.5 MPa、工作温度 200 以下的各种强腐蚀性介质的换热，如硫酸、腐蚀性极强的氯化物溶液、醋酸和苛性介质的冷却或加热等。氟塑料换热管表面光滑，有适度的挠性，使用时微有振动，不易结垢、积灰。MGGH 系统工艺流程见图 1。图1MGGH系统工艺流程MGGH 系统利用热媒水作为媒介，先从高温原烟气中吸收热量，再传递给低温净烟气。系统运行过程中，烟气冷却器将 126 的高温原烟气冷却至 100，烟气再热器将脱硫塔出口净烟气加热至72。热媒水通过冷却水循环泵在冷却器、再热器之间循环，实现热量传递，热媒水循环量为 95 t/h。热媒水 pH 值控制在 9.09.5，电导率控制在5 000 S/cm以下。冷却器、再热器主要技术参数见表3。表3冷却器、再热器主要技术参数项目冷却器再热器设备阻力/Pa343316换热器内烟气流速/(ms-1)8.67.7烟气流量/(m3h-1)280 000290 000原烟气入口温度/126原烟气出口温度/100净烟气入口温度/48净烟气出口温度/72热媒水流量/(th-1)9595热媒水冷端温度/7979热媒水热端温度/9898换热器功率/MW2.342.332.3运行效果MGGH 系统投入运行后，锅炉正常生产负荷工况下，实现了烟气冷却器对脱硫塔入口原烟气平均降温 26.31，烟气再热器对脱硫塔出口净烟气平均升温 24.41，烟囱尾气平均温度为 72.4。MGGH 烟气冷却器对脱硫塔入口的原烟气冷却降温，烟气进入脱硫塔内，蒸发带走的水分减少，脱硫塔出口净烟气含水量比 MGGH 系统投运前降（下转第56页）硫酸工业562022 年第 11 期等设备的进水压力控制，液位控制以及对回收热水泵的变频开度进行控制。所有检测及控制信号进动力站原有 DCS 控制系统，在 DCS 监控画面中可以完成过程监控、工业参数调整、历史曲线查询、报警、流程图画面显示等功能。现场设有仪表控制箱，可根据日常生产的需要就地控制放散蒸汽回收设备的启停，控制箱按隔爆设计，控制箱的控制、指示信号引自原有控制系统。3现场应用效果放散蒸汽回收装置主要用于对 5 台除氧器和 1台连排扩容器放散蒸汽进行回收，设计每台除氧器回收蒸汽量为 0.5 t/h，连排扩容器回收蒸汽量为 2 t/h，水汽混合比最大值为 161。装置改造完成后，对回收装置效果开展现场测试，并对节能效果进行计算，采用回收热水总量减除盐水给水量来测算回收蒸汽总量。运行测试期间凝结水回收总量为 803.16 m3，即放散蒸汽回收总量为 803.16 t，累计运行时间为 103 h，平均每小时回收放散蒸汽量凝结水量为：803.16 m3103 h=7.80 m3/h，回收量大于设计值 4.50 t/h。除盐水进板式换热器前的温度为 38，回收热水温度约为 66.3，除盐水用水量为 23.53 m3/h，水汽比约为 31，远小于最大设计值 161说明汽水混合器性能优良，能最大限度地回收放 散 蒸 汽。每 小 时 回 收 热 量：23.531 0004 200（66.3-38）=2.797106 kJ。每千克标准煤热值为29 307 kJ，则每小时节约能耗：2 797 000/29 307=95.43 kg标准煤。热水回收泵变频电机功率为37 kW，正常运行时频率约为50%，则每小时用电量为37 kWh，则算标准煤为4.54 kg，则平均每小时节约能耗 90.88 kg标准煤。4结语针对天然气净化厂动力站放散蒸汽的特点，制定切实可行的技术方案，利用技术优化、设备研发、现场实施，实现了动力站放散蒸汽的高效回收利用，为普光气田打造世界一流的化工企业提供了技术支撑，为其打下了坚实的基础，同时也为其他能源化工企业的类似装置节能优化开展提供了借鉴。参考文献：1 王德勇.除氧器乏汽回收系统泵控制优化J.化工设计通讯,2019,45(6):95-96.2 屈建宁.化工装置乏汽回收利用J.石化技术,2020,27(7):1-2,16.3 王国昱,张鹏飞.空分蒸汽加热器的乏汽回收装置J.化工设计通讯,2018,44(2):124.4 韩潇,王晓飞.乏汽回收装置在除氧器上的应用J.大氮肥,2017,40(5):351-353.低。同时再热器对净烟气加热升温，进一步降低了净烟气的相对湿度，净烟气在烟道、烟囱内不结露。MGGH系统投入运行后，烟道、烟囱内干燥，未出现冷凝水流出，避免了冷凝水对烟道、烟囱混凝土造成的腐蚀。同时取得了很好的尾气消白效果，烟囱排烟温度高于烟气露点，除冬季低温阴雨天气，烟囱出口基本没有白色烟羽拖尾现象。原烟气经烟气冷却器冷却后，烟气温度降至100，进入脱硫塔浓缩段，满足硫酸铵浆液蒸发浓缩所需的热量。系统投用后，不影响硫酸铵的浓缩、结晶，硫酸铵出料正常。根据系统运行数据计算，热媒水循环量 95 t/h，再热器入口水温 98，出口水温 79。水媒传递热量为 7.5106 kJ/h，折算成标准煤量为 258.3 kg/h。3结论1）MGGH 投用后，经再热器加热的净烟气温度大于 70，高于烟气露点，为不饱和烟气，在烟囱内不形成冷凝水，解决了湿烟气对烟道、烟囱混凝土造成的腐蚀问题，保证烟道、烟囱的结构安全。2）通过对净烟气加热，达到了较好的消白效果，烟囱排气视觉效果得到了较好的改善。3）MGGH 系统利用脱硫塔前高温烟气的热量对脱硫塔后的低温湿烟气加热，除了水媒循环泵需少量用