钢骨架支撑复合管在烟气氨法脱硫中的运用

陈乾荣 易继斌 周辉 王贵鲜

(贵州赤天化桐梓化工有限公司贵州桐梓563200)

钢骨架支撑复合管在烟气氨法脱硫中的运用

陈乾荣 易继斌 周辉 王贵鲜

(贵州赤天化桐梓化工有限公司贵州桐梓563200)

贵州赤天化桐梓化工有限公司锅炉烟气脱硫采用液氨吸收烟气中的SO2、然后生产硫酸铵的氨法脱硫工艺。按照三炉一塔设计，锅炉为煤粉炉(2用1备)，设计单台锅炉蒸发量在220 t/h，排烟温度控制在130～160℃，进入脱硫塔的烟气量约为500 000 m3/h，入塔气中SO2质量浓度为6 000～9 000 mg/m3(标态)。氨法脱硫装置主要包括烟气系统、吸收循环系统、氧化空气系统和后续出料包装系统。

1 工艺流程

烟气氨法脱硫工艺流程如图1所示。

图1 烟气氨法脱硫工艺流程

烟气首先进入脱硫塔浓缩段进行降温，在降温的同时不断浓缩硫酸铵浆液，使烟气温度降至45～60℃后进入吸收段。在吸收段，一级泵(A和B)将加氨小室反应生成的(NH4)2SO3从吸收段上部喷淋下来，与烟气逆流接触吸收SO2;然后烟气通过氧化段下层一级泵(C)喷淋出的(NH4)2SO4溶液对其洗涤，再经脱硫塔上部除雾器去除其中液滴，然后进入净烟道随烟囱排放。

液氨通过加氨小室进入氧化段，与吸收段吸收烟气中SO2后形成的(NH4)HSO3充分混合反应，生成(NH4)2SO3，再由一级泵(A和B)升压至吸收段吸收烟气中的SO2。产生的亚硫酸铵通过氧化段底部进入的氧化风将其氧化成硫酸铵，再由一级泵(C)升压后送至浓缩段浓缩，通过二级循环不断蒸发形成含固量达20%(质量分数)左右的硫酸铵浆液，再经结晶泵送至后系统离心进行分离和干燥包装，制得硫酸铵产品。

2 二级循环存在的问题

二级泵进、出口管及浓缩段回流管设计采用5 mm厚玻璃钢管，管道投运初期运行情况较为良好。半年后，管道陆续出现渗漏，尤其是管道外弯头处，对其修补后很快又出现渗漏。

二级喷淋管主管及其支管采用5 mm厚玻璃钢管，内衬3 mm碳化硅涂层;喷头材质为碳化硅，连接方式采用玻璃钢直接包裹支管与喷头。整个喷淋层采用玻璃纤维固定在支撑钢梁上，并且在玻璃纤维外刷玻璃钢硬化后固定。使用半年后，每次停车时均发现二级喷淋支管有不同程度的断裂、主管泄漏和喷头堵塞冲脱等情况。二级喷淋损坏直接影响了喷淋均匀性，间接造成结晶颗粒变小、出料困难，损坏处直接冲刷支撑钢梁和塔壁，造成支撑钢梁断裂和塔壁穿孔。2012年脱硫装置停运统计见表1。

表1 2012年脱硫装置停运统计

由表1可看出，因二级循环原因造成脱硫装置停运检修次数占总停运次数的60.0%，二级循环出现的此类问题已极大影响了脱硫装置长周期稳定运行。另外，硫酸铵产品颗粒变细后，使离心机筛网磨损加大，导致出力降低、流化床干燥效果降低、蒸汽耗量增加以及维护成本不断提高等不良后果，且管道、塔壁泄漏和二级支撑钢梁断裂都会给操作人员带来较大安全隐患。

3 原因分析及改进措施

3.1 原因分析

设计初期，考虑到二级循环输送介质为高腐蚀带颗粒硫酸铵浆液(pH在2.0～3.5)，故采用环氧树脂玻璃钢管道输送以解决管道腐蚀问题，二级喷淋管内衬碳化硅涂层，使其在支管流速增加的情况下减少对管道的磨损。但运行过程中，由于浆液温度长期保持在50～60℃，一定程度上降低了环氧树脂层的耐磨性。硫酸铵浆液颗粒含量越高，颗粒粒径越大，对管壁冲刷磨损越严重，尤其是在结晶泵出口弯道处，受离心力作用的影响，对外弯侧管壁冲刷非常严重，结晶泵出口弯管经常穿孔泄漏;加之环氧树脂在加工凝固过程中，不可避免出现微小气泡，一旦颗粒将保护层磨掉后，浆液就会渗出玻璃钢管而泄漏。

二级喷淋管未安装膨胀节，无法抵消二级泵启、停时因流量波动而造成的振动冲击，管道晃动较大。另外，硫酸铵颗粒和塔壁脱落的玻璃鳞片防腐材料很容易堵塞喷头，造成部分喷头流量和流速增大，喷头末端摆动增大。由于碳化硅层与环氧树脂层粘连效果受硫酸铵浆液和外烟气温度差及2种材料传热性能的影响，使粘连度变弱，导致二级喷淋管每运行1个月左右就会出现喷头脱落和堵塞、管道泄漏和断裂等情况。断裂后的喷淋管直接对着支撑钢梁和塔壁防腐层冲刷，支撑钢梁和塔壁玻璃鳞片防腐层很快被冲破，支撑钢梁和塔壁碳钢无法耐受腐蚀和冲刷很快断裂和穿孔。

3.2 钢骨架支撑复合管介绍及改进措施

高密度钢骨架支撑复合管是用高强度钢丝网骨架和热塑性塑料聚乙烯为原材料复合热塑而成，钢丝缠绕网作为聚乙烯塑料管的骨架增强体，以高密度聚乙烯为基体，采用高性能的改性黏结树脂将钢丝骨架与内、外层高密度聚乙烯紧密地连接在一起，使之具有优良的复合效果。因为有了高强度钢丝增强体被包覆在连续热塑性塑料之中，因此此种复合管克服了钢管和塑料管各自的缺点，而又保持了钢管和塑料管各自的优点。

钢丝网骨架聚乙烯复合管采用的管件是聚乙烯电熔管件。连接时，利用管件内部发热体将管材外层塑料与管件内层塑料熔融，把管材与管件可靠地连接在一起。因为其特定的机构方式使得钢骨架支撑管具有抗蠕变性能好、持久的机械强度高、双面防腐性及耐磨性能优越、内壁光滑不易结垢、管道阻力较小、耐冲击力、尺寸稳定性好、有适度的柔性等特点，适用于二级循环管。

3.3 改进试验

由于结晶泵出口管弯头经常出现磨损泄漏，将其更换为钢骨架复合管，采用法兰连接玻璃钢管。2012年起使用，通过1年的运行，表现出其优越性:原弯头平均2月修补1次，改进后1年内无泄漏情况，大修时拆开检查，管道表面依然光滑如初，管壁厚度无较大明显减薄的情况，证明二级循环管道均可更换为钢骨架支撑复合管。

4 改进措施及效果

2013年初，氨法脱硫装置大修，将二级泵进口管、出口管及浓缩段回流管按照原尺寸更换为钢骨架支撑复合管。2015年初，将原二级喷淋管全部更换为钢骨架支撑复合管，喷头与钢骨架支撑复合管采用法兰连接，并在连接后在外包裹玻璃布并刷好玻璃钢隔离层，加固连接。

二级泵进、出口管在使用2年以来，除2次因为管道连接螺栓松动而出现法兰处泄漏外，其余部分未出现任何泄漏事故，在多次清理二级泵进口滤网过程中，对其管道检查，管道内壁光滑、富有弹性，无明显减薄情况。浓缩段回流管，由于增加了管道抗腐蚀橡胶膨胀节，消除了管道与循环槽之间的流量冲击振动，循环槽进口膨胀节振动降低，管道与循环槽再未出现拉伤进料口防腐层、腐蚀尽管焊缝等问题。2015年3月，氨法脱硫装置停运检查，二级喷淋管主管及支管无断裂泄漏情况，喷头未发现脱落等情况，耐温效果好。塔壁和钢梁在运行2个多月中，未出现因喷淋管断裂冲刷钢梁和塔壁等情况，效果非常好。

钢骨架支撑复合管由于其高密度的聚乙烯层彻底阻碍了低pH浆液中高浓度的Cl－，Fe3+，F－等离子的渗透，钢骨架优越性无任何减弱。高密度聚乙烯层具有较强的弹性，当硫酸铵结晶颗粒对其冲击时，能反弹抵消其磨损力，使其在输送硫酸铵浆液时的流体阻力稍大于玻璃钢管道，改管时应考虑流量损失的特性。另外，其优越的耐温效果好，脱硫塔内温度长期恒定在50～60℃，二级喷淋管完全能满足其使用要求。经试验，钢骨架支撑复合管以其良好的优越性能完全满足氨法脱硫高腐蚀、高磨损及较高温度的环境。

2015-03-25)