明晟環(huán)保氨法脫硫：活性焦煙氣凈化工藝超溫分析及控制措施

明晟環(huán)保氨法脫硫：活性焦煙氣凈化工藝超溫分析及控制措施

引言

活性焦煙氣凈化技術能夠在脫硫的基礎上實現(xiàn)低溫脫硝，同時對粉塵、重金屬等污染物有一定的脫除效果。此外，脫硫副產(chǎn)物為高品質硫酸，可回收硫資源，符合循環(huán)經(jīng)濟的理念，是當前世界公認的最具前途的多種污染物綜合治理技術。

在活性焦煙氣凈化系統(tǒng)中，吸附塔活性焦床層溫度是影響活性焦吸附系性能的關鍵因素，床層溫度一般控制在１３０～１４０℃。由于活性焦吸附過程是一個放熱和蓄熱過程，活性焦床層溫度高于１５０℃時，煙氣穿過床層無法帶走過多的熱量，導致熱量累積，吸附塔內活性焦床層會出現(xiàn)整體超溫現(xiàn)象。如不及時采取保護措施，活性床層溫度會在短時間內升至４００℃以上，達到活性焦的著火點，從而嚴重影響整個系統(tǒng)的正常運行。因此，床層溫度控制及出現(xiàn)超溫情況下的應對措施是活性焦煙氣凈化工藝需著重解決的問題。

１超溫工況及判定

１.１超溫工況介紹

某鋼廠采用活性焦煙氣凈化工藝治理燒結煙氣，由于操作失誤，溫度＞１５０℃的燒結煙氣進入吸附塔，通入時間約３０ｍｉｎ，導致吸附塔出現(xiàn)大面積超溫。吸附塔內活性焦床層出現(xiàn)超溫后，短時間（約１００ｍｉｎ）內迅速升至４００℃，活性焦床層升溫速約４℃／ｍｉｎ，此時吸附塔外排煙氣溫度＞１５０℃。采取措施后，吸附塔內溫度開始下降。經(jīng)過７０ｍｉｎ后活性焦床層溫度降低至約１００℃。

活性焦床層超溫時，從吸附塔內排出的活性焦物料。超溫時從吸附塔底部排出的活性焦顆粒呈灰白色，且現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)排出物料中粉體物料比重明顯增加，說明超溫引起活性焦燃燒及粉化。活性焦粉化可導致吸附性能下降和活性焦損耗。粉化后的活性焦積累在吸附塔中導致塔體阻力增加，系統(tǒng)能耗上升，同時導致吸附塔下料不暢，容易形成死角。如出現(xiàn)超溫時間過長或者吸附塔反復超溫會縮短吸附塔壽命，容易造成吸附塔結構變形，嚴重影響煙氣凈化系統(tǒng)的安全運行。

１.２超溫工況判定

活性焦煙氣凈化系統(tǒng)運行時，可將以下條件作為超溫判據(jù)，以便出現(xiàn)超溫工況后，操作人員迅速采取應對措施：１）活性焦床層內任意一個測溫點溫度超過１４５℃，且升溫速率≥０.２℃／ｍｉｎ；２）煙氣經(jīng)過活性焦床層后，溫升超過１０℃且升溫速率≥０.２℃／ｍｉｎ；３）現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)塔體保溫層變灰白色，保溫層外壁溫度超過１２０℃；４）在吸附塔底部物料輸送設備觀察到有炙熱發(fā)紅活性焦。

２超溫原因分析

———入塔煙氣溫度過高。污染物在活性焦表面的吸附將大量放熱，使活性焦床層溫度升高［１］，煙氣穿過活性焦床層后溫度會略有增加（約２℃），當進入吸附塔煙氣溫度高于１５０℃，煙氣不能及時帶走反應放熱，導致熱量累積，造成床層超溫。

———吸附塔結構設計不合理。吸附塔為為空塔結構，在活性焦床層部位設置內撐桿和分料擋板等結構。如結構設計不合理，容易造成吸附塔內活性焦流動不順暢，形成死角。在死角區(qū)域，反應放熱不能通過物料循環(huán)等方式帶走，導致熱量累積，造成床層超溫。

３超溫控制措施

３.１超溫預防措施

將進入吸附塔的煙氣溫度控制在１４０℃以下，可有效的預防活性焦床層超溫?？刹扇〉臏囟瓤刂拼胧┯校?

———兌入冷空氣降溫。在煙道負壓段開孔，并設置調節(jié)型閥門。煙氣溫度過高時，打開閥門，利用管道負壓將環(huán)境空氣抽入煙氣系統(tǒng)與原高溫燒結煙氣混合，從而達到降溫的目的。兌入冷空氣可迅速有效的降低煙氣溫度，但同時會增加下游風機和吸附塔的負荷，增加系統(tǒng)能耗和投資；煙氣量增加會降低煙氣與活性焦床層的接觸時間，影響凈化效果。

———噴水降溫。在煙道直管段安裝噴頭，煙氣溫度過高時，向煙道內噴入霧化水，通過水霧的蒸發(fā)吸熱，使煙氣降溫。噴水降溫在降低煙氣溫度時，不會造成煙氣量明顯增加。但噴水降溫存在腐蝕性問題，下游煙氣管道、風機、吸附塔等設施需提高防腐等級，同時煙氣中水含量增加會降低氮氧化物去除效果［２］。

———余熱利用。將燒結機高溫段的煙氣引至余熱鍋爐進行熱交換產(chǎn)生蒸汽，蒸汽并入全廠蒸汽管網(wǎng)，或供給汽輪發(fā)電機組發(fā)電，經(jīng)過換熱后的煙氣再與燒結機低溫段煙氣混合，保證進入活性焦煙氣凈化系統(tǒng)的煙氣溫度在１４０℃以下。余熱利用工藝在控制煙氣溫度的同時，可有效的回收煙氣中的熱量，如產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電，發(fā)電量約為２～３ｋＷ˙ｈ／ｔ燒結礦，該工藝降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，符合節(jié)能減排的發(fā)展趨勢。

———煙氣內循環(huán)工藝。煙氣內循環(huán)工藝是將燒結機機尾高含氧量的高溫度煙氣和燒結機頭部局部高含氧量低溫煙氣混合，經(jīng)除塵處理后通過引風機重新返回燒結料面再次利用的工藝。煙氣內循環(huán)工藝重新利用高溫段煙氣顯熱，降低燒結燃料消耗，達到降低外排煙氣溫度的目的。該工藝在控制燒結煙氣溫度的同時還可實現(xiàn)：大幅減少燒結煙氣的外排總量；大幅度降低燒結煙氣處理設施（含污染物質脫除裝置）的投資和運行費用；降低單位產(chǎn)品的有害物質排放量；提高熱利用率，降低固體燃料消耗等。

３.２超溫應對措施

一旦活性焦床層出現(xiàn)超溫，需要采取的措施：關閉吸附塔煙氣進、出口閥門，并打開保護氮氣，使吸附塔內充滿氮氣并維持塔內微正壓（０～２００Ｐａ之間）。暫停未超溫吸附塔物料循環(huán)，加大發(fā)生超溫的吸附塔的物料循環(huán)，密切注意吸附塔內溫度和進出氣溫度變化趨勢，如升溫速度明顯降低或溫度不再上漲，則維持吸附塔物料循環(huán)。一直維持通氮氣直至吸附塔塔內所有活性焦完成一個循環(huán)且塔內各點溫度回歸正常值后，恢復正常運行。如開啟保護氮氣并加大物料循環(huán)后，焦層升溫速度無明顯變化升溫仍超過０．２℃／ｍｉｎ，則需對超溫床層進行間歇噴水降溫，噴水時間不超過２ｈ。停止降溫水后，重新開啟吸附塔保護氮氣。如超溫床層溫度在３００℃以上或塔壁出現(xiàn)穿孔，能觀察到明火的情況下，停止吸附塔物料循環(huán)，根據(jù)超溫部位所在位置，現(xiàn)場在塔壁開孔，從消防栓引水至開孔處直接噴淋降溫。以上措施為吸附塔活性焦床層超溫應對措施，一般來說，開啟保護氮氣并加大物料循環(huán)可有效降低活性焦床層溫度，噴水降溫為應急保護性措施。

４結語

控制活性焦床層溫度，避免出現(xiàn)超溫工況是活性焦工藝運行過程中需要重點關注的問題。為避免出現(xiàn)超溫工況，活性焦煙氣凈化系統(tǒng)在設計時，應優(yōu)化吸附塔結構設計避免形成物料流動死角。運行過程中應嚴格控制入塔煙氣溫度在１４０℃以下，可有效的預防活性焦床層超溫。煙氣溫度控制措施選取時，余熱利用和煙氣內循環(huán)工藝為主要措施，兌入冷空氣降溫和噴水降溫措施為輔助措施。一旦活性焦床層出現(xiàn)超溫，需及時開啟保護氮氣并加大物料循環(huán)。如塔內溫度持續(xù)升高，需向吸附塔內噴水，以降低活性焦床層溫度。只有綜合采取以上措施，才能避免出現(xiàn)超溫工況，保證活性焦工藝系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

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