活性焦脱硫系统再生气低温输送管道改造

付圣江

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424)

1 引言

江铜集团贵溪冶炼厂硫酸车间制酸一系列脱硫系统自2010年2月运行已1年多，主要作用是回收冶炼烟气制酸后尾气中少量的二氧化硫，使硫酸尾气烟囱二氧化硫含量从500ppm下降130ppm以内，确保硫酸尾气低浓度排放，达到国家“十二五”环保要求。由于活性焦干法脱硫近几年才投入工业化，有些设备性能在设计上还不能满足工业生产的需要，如再生气出口管道原设计是采用SUS材质(不锈钢)，而再生气是含有较高浓度并带有一定酸度的SO2高温气体，对管道的腐蚀非常严重，多次造成再生气管渗漏而停车处理，大大降低了脱硫系统的作业率。为此车间技术人员通过充分验证和实验，决定将再生气冷却至80℃以下后再通过FRP管(即玻璃钢管)进入净化工序回收利用。通过此次改造，明显减少了再生气管道的检修频率，提高了脱硫作业率及脱硫效率。

2 活性焦脱硫再生气管道存在的问题及分析

一年多的生产实践表明，脱硫再生气管道存在较多问题，主要有以下几点:

(1)再生塔内中部的活性焦温度必须达到300℃以上，活性焦的脱附效果才能达到设计要求，这就会导致被再生风机抽出的再生气温度在200℃左右[1]，原设计采用的SUS材质输送管道虽然满足了耐高温的要求，系统每次停车后再次开车都会在管道支撑点或法兰连接处腐蚀漏液，这是由于在较大的热应力作用下，金属材料的原子处于不稳定的高能状态，同时制造和安装过程中进行了焊接以及焊后热处理的设备，可能会使材料发生敏化。由于敏化易产生晶间腐蚀倾向，同时也会增加应力腐蚀破裂的敏感性，在特定的腐蚀介质如含高浓度SO2的稀硫酸作用下，原子容易失去电子而使材料遭受腐蚀，进而发生脆裂，即产生微裂纹[2]。在净化部分的再生气温度偏低，低于再生气中硫酸的露点温度[3]而冷凝，造成金属的腐蚀，所以漏点都是在接近净化区域的管道上。

(2)再生塔中有活性焦粉尘，再生风机抽再生气时，不可避免的会把活性焦粉尘带入再生风机出口管道，随着设备的不断运行，活性焦粉尘会不断沉积在管道内，同时会结块，严重时管道的容积只有原管道的三分之二，增加了再生风机出口管道阻力，再生塔中部压力达不到生产要求。管道内活性焦粉尘结块后也不便于用水清洗掉，必须将管道切割开进行人工清理。

(3)将SUS材质管道改用玻璃钢管道需考虑玻璃钢管道的耐热温度，因为玻璃钢不能在高温下长期使用，通用聚酯FRP在50℃以上强度就明显下降，一般只在100℃以下使用[4]。为保险起见，应使保证进入玻璃钢管道的再生气温度低于80℃。

3 改进措施

针对以上问题，通过多次研讨，采取了以下改进措施:

(1)在再生风机出口设置一降温洗涤塔，采用再生气从降温洗涤塔顶部进入，循环液从降温洗涤塔中部逆流喷入，类似动力波塔形式，根据双膜理论利用气液两相间形成的液膜和气膜进行热量的传递，使气相中的显热变成液相中的潜热，达到再生气降温的目的[5]。冷却后的再生气由原送往混合烟道改为送往一级动力波出口，再生气界区阀在DWⅠ出口烟道二楼平台。

(2)在经再生气降温洗涤塔后再生气管道上增设温度计，将信号接入仪表室监控，设置温度点联锁值为80℃，因低温输送塔本体和再生管道都是玻璃钢材质，当温度超过80℃或循环泵停止时，再生气输送风机联锁停止，防止高温烟气进入玻璃钢材质损坏设备和管道。

(3)再生气降温洗涤塔系统增设一个循环液储槽和两台循环泵，一开一备，当循环泵停止后，再生风机会联锁停止。循环液一部分进入再生气降温洗涤塔冷却烟气用，一部分通过循环液储槽液位控制将液送入再生气管清洗管道后进人净化工序二级动力波，可作调节净化酸浓用途。

(4)再生气降温洗涤塔共设置四个喷嘴，正常运行是开 1#、2#、3#喷嘴阀门，4#喷嘴阀门全关作为备用。1#、3#喷嘴管路介质为循环液，2#喷嘴管路介质为制酸一系列循环水(制酸一系列循环水跳电，再生气风机立即停止运行，脱硫系统停车)。循环槽液位通过6#自动阀控制，6#阀控制信号为原增湿塔自动补水阀信号，通过开6#阀，部分循环液送至厕所上部再生气管后通过5#阀(5#阀在二级动力波旁)流向二级动力波，5#、7#阀正常生产全开。再生塔低温输送系统流程图如图1。

图1 脱硫再生气冷却系统图

4 效果评价

(1)玻璃钢材质由于它的相对密度在1.5～2.0之间，只有碳钢的1/4～1/5，可是拉伸强度却接近，甚至超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比，具有轻质高强的优越性，便于制作安装[6]。同时玻璃钢具有较强的耐稀酸腐蚀性能，在稀酸区域得到广泛应用。改造后的再生气管在运行近半年来没有出现过腐蚀穿孔的情况，现场环境卫生状况也得到明显改善。

(2)再生塔中部压力平稳，能通过再生风机变频控制，经过再生气低温输送塔循环液的清洗，不会对管道造成腐蚀，再生气管道内部积灰结垢现象得到彻底改善，同时再生风机的低频运转也节约了能源降低了生产成本。

(3)通过理论计算，再生气低温输送塔补充冷却水量为5m3/h左右，吸收的热量通过循环泵输送部份液进入净化工序二级动力波将热量转移，达到热量平衡的目的。运转一段时间以来，再生气经冷却后的温度低于60℃，完全满足设备材质要求。同时再生气低温输送塔补充的冷却水利用后进入净化二级动力波，替代原二级动力波补净化水量，达到了节能减排的目的。

5 结论

将再生气出口不锈钢管更换成玻璃钢管后，再生气管道再也没有出现渗漏的状况，定修时检查管道内部情况也没有结垢现象，充分证明了使用玻璃钢管的优越性。大大的保证了设备的正常运行，提高了脱硫系统的作业率。同时由于改造后系统自动化程度和联锁保护装置增多，对员工的技能水平提出了更高的要求。

[1]刘静，翟尚鹏，岺祖望，等.活性焦吸附法硫酸尾气脱硫装置的设计与运行[J].硫酸工业，2010(3):28－31.

[2]胡方.化工设备中奥氏体不锈钢的应力腐蚀和防护[J].化工设备与管道，2002(3):52.

[3]李彦;武彬;徐旭常.SO2、SO3和H2O对烟气露点温度影响的研究[J].环境科学学报，1997(1):126－127.

[4]王国荣，武卫莉，谷万里.复合材料概论[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2000:8.

[5]李小兰，李灶福，龙志军.动力波技术应用于治理酸解尾气的研究[J].科学技术与工程，2006，6(19):47.

[6]刘锡礼.玻璃钢产品设计[M].哈尔滨:哈尔滨市科学技术协会，1985:43.