178-羽叶分离器用于石化企业热电锅炉烟气湿法脱硫塔排放气隐患治理项目技术方案讨论

      本技术讨论贴主要针对石化行业石油炼化企业所建设的蒸汽供热锅炉或热电联产锅炉烟气脱硫脱硝处理装置通常存在的脱硫除尘运行不稳定、工况适应性差、烟囱排放气不稳定达标、烟气带水飘水导致“夏季装置周边地面湿滑、冬季装置周边地面结冰”等隐患治理方案，结合羽叶分离器用于烟气洗涤塔技术升级改造实例进行讨论剖析，为同行提供更多技术信息和经验共享。

      在石化企业建设的热力、热电锅炉，通常都有燃气锅炉、燃油锅炉、燃煤锅炉，或者油气混烧锅炉，因为石化企业的废油气，比如催化干气、重油催化油浆则直接作为锅炉燃料使用了。早年由于炼化装置规模限制，一般建设油气混烧锅炉，但油气混烧比例波动导致锅炉运行不稳，现在基本上将燃气、燃油锅炉单独运行。燃气锅炉，直接以石化企业催化干气为燃料，由于气源及热值因素，一般产汽量较小、蒸汽温压低主要应对夏季用热，锅炉烟气量小、烟气含尘、含N、含S较低处理容易，过去常常将脱硝用氨气直接引入采用氨法脱硫工艺，硫铵结晶外销。燃油锅炉油气混烧锅炉，直接以石化企业重油催化油浆、热渣油为燃料或油气混烧，由于油源及热值因素，一般产汽量中等、蒸汽温压中等，锅炉烟气量中等、烟气含尘、含N、含S适中，过去石化企业常常采用氨法或钠碱法脱硫工艺。

      近年来，由于石化装置规模扩大数倍甚至数十倍，石油炼化装置用热量剧增，原有的燃气燃油锅炉及装置副产油气难以满足用热要求，尤其是冬季用热量很大，企业往往增加燃煤锅炉。燃煤锅炉，以碎煤、粉煤或水煤浆为燃料，由于煤源及热值因素，一般产汽量大、蒸汽温压可达中高压，锅炉烟气量大、但其烟气含尘、含N、含S高，烟气净化处理难度相对于燃气锅炉、燃油锅炉而言棘手得多，石化企业往往采用国内外重油催化烟气净化处理工艺包所用钠碱法湿法脱硫工艺。本帖主要以技术难度最大的石化企业动力站燃煤锅炉烟气处理为例，与大家共同进行分析探讨。

       国家针对锅炉大气污染物排放制定有专门的标准，更对石油炼制工业企业大气污染区排放制定有专门的国家标准。对于石化企业园区内建设的热力锅炉，需要同时满足二者要求并取其交集最严指标要求。因此，如不少环保公司照搬其火电企业锅炉烟气处理工艺技术及设备用于石化企业热力锅炉烟气处理是不合时宜的。需要提示石化企业、环保服务公司对此多加注重，引起重视，否则，在实际运行中会麻烦不断。

      本帖中所举事例涉及到的某石化企业，其动力站所建热力锅炉在1980-2000年之间。燃煤锅炉是在2000年最后建设的。2000年前，国家对环保大气污染物排放要求低，管理流于形式，不少石化企业热力锅炉烟气处理往往由一些参与过火电企业燃煤锅炉烟气处理工作的环保公司负责完成。由这些环保公司参照火电企业燃煤锅炉烟气处理方式建成的烟气脱硫脱硝装置，存在诸如运行堵塞、压降高、能耗及维护费用高、工况适应性差、烟囱排放气不稳定达标、烟气带水飘水导致“夏季装置周边地面湿滑、冬季装置周边地面结冰”等情形，对烟气达标排放、装置安全维护、现场员工安全造成隐患。

      本帖所讨论的这家石化企业的动力站燃煤锅炉烟气处理，采用先脱硝、再脱硫的流程。其原来的脱硝环节，采用SCR催化反应技术脱硝，这就要求烟气在进入脱硝装置前进行良好除尘，以避免粉尘在SCR装置催化剂床层积聚堵塞而影响反应活性、选择性等正常运行。环保公司在此烟气脱硝装置前端设置两台三电场高压静电除尘器。在实际运行中，由于烟气含尘量及其他工况波动大，且由于高压静电除尘器本身工作原理及设备结构因素限制，导致高压静电除尘器工况适应性差、运行维护费用高，除尘效果不佳。

      有环保工程公司针对业主上述烟气脱硝装置前端两台三电场高压静电除尘器在实际运行中存在的问题，提出“电袋复合设施”对静电除尘器进行改造。其具体方案是，将保留第一电场并将其一分为二改造为两个小电场，掏空原来第二、三电场在内布置两个布袋除尘器。大家以为如何？有更好的建议方案吗？
      调整布袋除尘器和电除尘器设置先后顺序，采用“袋电复合”方案更好。

      再来重点讨论“脱硫”环节。该环保公司沿用传统火电厂烟气喷淋脱硫工艺FGD技术，在洗涤塔进气管线设置激冷降温装置，脱硫塔内设置三级循环洗涤除尘脱硫喷淋，洗涤塔顶部采用传统火电厂烟气喷淋脱硫工艺FGD技术所用PP材质挤塑成型的“一级管式除沫器+两级屋脊式除沫器”。
      下图是业主提供的其脱硫洗涤吸收塔简图：

      烟气进入洗涤吸收塔后，先经过三层托盘洗涤喷淋区域。其每层托盘喷淋洗涤管布置如下图。其喷淋管汇、喷头均采用如后FGD工艺包中采用的PP材质的ROOF屋脊式除沫器喷淋管汇和喷头。

      传统火电厂烟气喷淋脱硫工艺FGD技术在烟气通过三级循环洗涤除尘脱硫喷淋后，进入洗涤塔上部布设的PP材质挤塑成型的“雪弗龙光板折流板除沫器”。国外上世纪九十年代所用热电厂锅炉烟气FGD净化技术，是基于当时全球对大气污染排放物影响重要性没有足够认识而只在西方国家有粗略指标系统和处理技术背景下推广实施。FGD技术所采用的除沫内件，通常是低成本的PP材质挤塑成型的“雪弗龙光板折流板除沫器”，对烟气温度耐受性差，因此需要对进塔烟气设置激冷降温系统以及超温旁路切换排放系统。即便如此，由于塑料制品耐候性差，通常使用3-5年产品就脆化损坏而需要定期整体更换维护。国内绝大多数热电企业锅炉烟气净化仍然采用FGD技术及低成本塑料挤塑成型的“雪弗龙光板折流板除沫器”，因种种原因更换周期甚至不足3-5年，烟气带液飘水、排放物超标、甚至因烟气飞温导致PP除沫器变形塌陷情况时有发生。

     下图是国内不少环保行业、化工行业、火电行业还在沿用FGD工艺中采用的PLAIN平铺式“雪弗龙光板折流板除沫器”。这种类型的除沫器分离效率很低，通常只能对35微米至80微米尺寸的重相携带质进行初级分离，不能用于环保分离要求高的精细分离场合。但不少业主对此并不了解。
      

     由于 PLAIN平铺式“雪弗龙光板折流板除沫器”分离效率低，不能满足2000年前后西方国家对火电企业锅炉烟气排放要求，FGD工艺包又升级出ROOF屋脊式折流板除沫器，就是把原来平面布置的折流板除沫器，由单面组队为呈屋脊式两面V型结构增加过流面积以降低气流速度，且又有正V型、反V型、共轭V型、重叠V型、复合V型组态结构，其**轭V型、重叠V型、复合V型结构的分离效率能够从原来35微米~80微米，提升至22微米~37微米分离精度，但仍然不能满足2015年后中国率先在全球绿色环保技术革命中贯彻全球最苛刻标准的大气污染物综合排放标准，尤其是针对烟气带液飘水对周边大气、土壤、河流、人居设施造成的综合性环保影响要求。

      下图是典型的反V型ROOF屋脊式雪弗龙折流板除沫器CFD图片。从图片中可以看到，其所采用的折流板元件结构十分简单，其对应成本低，尤其是采用PP塑料挤出成型的除沫器。结构决定性能！

      其对应的分离性能曲线如下图：

     由于V型ROOF屋脊式雪弗龙光板除沫器分离效率仍然不理想，排放烟气带液量不能满足排放要求，火电企业锅炉烟气处理FGD工艺又在屋脊式雪弗龙板除沫器下面，增设一道“管式除沫器”，如下图所示：

       从结构上可以看出，V型ROOF屋脊式雪弗龙光板除沫器已经较原来的PLAIN平铺式雪弗龙除沫器所占塔内空间更大更高，维护空间很小。增加“管式除沫器”后的二合一“管式除沫器+ROOF屋脊式除沫器”所占空间更大，但是，企业在实际运行中还是出现运行不稳定、分离效率不理想问题。于是，只能尽可能利用空间兼顾控制成本，将原来的布置在“管式除沫器”上侧的“V型ROOF屋脊式雪弗龙光板除沫器”，再更换为“共轭型ROOF屋脊式雪弗龙光板除沫器”，这是目前FGD技术关于除沫器的最高形式结构，如下图所示：

      下图是热电企业正在安装FGD技术“管式除雾器+共轭屋脊式除雾器”现场图片，供大家讨论：

     从照片中可以看到：
1、其ROOF屋脊式除沫器，包含雪弗龙板除沫器、洗涤水管支架、左右两侧洗涤水管汇和喷嘴；
2、所有材质均为PP塑料成型；
3、雪弗龙板除沫器元件、喷嘴都是常规结构。

      安装了“管式除沫器+共轭双屋脊式除沫器”最高级型式的FGD技术设备后的烟气脱硫洗涤吸收塔及烟囱排气情况如何呢？烟囱排放气还是不稳定达标、烟气带水飘水导致“夏季装置周边地面湿滑、冬季装置周边地面结冰”等情形，企业不得不隔天组织员工对冬季烟气带水落地结冰的装置现场进行费力清冰以展示照顾现场员工安全，但是无能为力。下图是业主发来的洗涤吸收塔装置现场组织员工定期清冰照片：

       有的环保公司向业主推荐采用旋流管式除沫器取代FGD技术中的“管式除沫器+屋脊式除沫器”。如大家所知，“旋流管式除沫器”也是常常用于火电企业锅炉烟气脱硫洗涤塔除沫用，在国内某些电力企业使用过。下图即为江苏某企业烟气处理装置中正在安装的旋流管除沫器：