201-炼化企业烟气湿法除尘钠法脱硫工艺包WGS、EDV、Turb-Venturi三者比较分析

      本技术贴主要针对石油炼化企业之烟气湿法除尘钠法脱硫一体化三大工艺包WGS、EDV、Turb-Venturi各自特点进行比较分析，并针对各自补缺重点进行探讨，与同行一起加深对湿法除尘钠法脱硫一体化工艺理解把握。

       在炼化行业，无论是FCC装置、脱硫装置、动力站锅炉等装置烟气除尘脱硫脱硝工艺，对技术的成熟度、设备可靠性、工程设计和施工要求都很苛刻，目前几乎都采用效率高的湿法洗涤除尘钠法脱硫一体化技术，主要包括WGS工艺包（主要在中石油系统推广应用）、EDV工艺包（在中石油和中石化部分企业应用）、湍冲文丘里Turb Venturi工艺包（主要在中石化系统推广应用）。我很赞同中石化宁波工程公司陈工同行的看法。

      尽管WGS工艺包最早由EXXON公司开发后经中石油引进消化二次开发主要在中石油系统北方冬季季候严寒区域推广使用，而EDV工艺包最早由DUPONT BELCO公司开发后经中国国内公司获得授权解包在部分中石油和部分中石化系统使用，TURB VENTURI工艺包最早由GEA提出却中断开发而中石化宁波工程公司最终完成工艺包并在中石化系统推广应用。
      统计国内炼化企业各主要装置烟气湿法除尘、钠法脱硫近百套装置所采用的WGS工艺包、EDV工艺包、湍冲文丘里Turb Venturi工艺包，会发现其共同点，即均包含“预处理”、“再处理”、“精处理”和“分离”四大环节。不同点在于，各工艺包在不同环节优势和特点不一样。从而需要针对各自工艺弱项环节确立补缺重点，这是同行们需要加以重视和着力之处。

        关于WGS工艺包、EDV工艺包、湍冲文丘里Turb Venturi工艺包各自四大环节异同优劣，请见下图表：

      三大工艺包的“预处理”环节，主要目的是为了实现激冷降温和预除尘，采用循环液与高温烟气直接混合，以同时实现激冷降温、润湿预除尘。
      WGS工艺包在“预处理”环节，采用单、双或多个文丘里气液固混合器，通过高效喷嘴以逆流和切错流高速喷入循环液，从喷嘴高速喷出的液体分散效果好，且气液相界面高速持续更新，其“预处理”效果最好。
      TURB VENTURI湍冲文丘里工艺包在“预处理”环节，采用激冷塔内设喷嘴以逆向高速喷入循环液，气液相界面也是高速持续更新，但液沫对气流的覆盖率及有效性不如WGS在“预处理”环节采用的文丘里，TURB VENTURI湍冲文丘里工艺包“预处理”效果居中。
      EDV工艺包在“预处理”环节，采用简易入口总成内设喷嘴以垂直于气流错流高速喷入循环液，气液相界面也有持续更新，但更新效果不及TURB VENTURI湍冲文丘里工艺包在“预处理”环节采用的逆向混合，故EDV工艺包“预处理”效果居后。

      三大工艺包的“再处理”环节，主要目的是为了实现吸收脱硫和再除尘，采用循环液与中低温烟气直接逆流喷淋，以同时实现对大部分酸性气体吸收反应和再洗涤除尘。
       EDV工艺包在“再处理”环节，采用复层数量多的专利喷嘴布设以逆向喷洒高分散于气流进行酸性气吸收反应和再除尘，EDV工艺包在“再处理”效果最佳。
       WGS工艺包在“再处理”环节，也采用复层多数量的专用喷嘴布设以逆向喷洒高分散于气流进行酸性气吸收反应和再除尘，但WGS工艺包在“再处理”效果不及EDV工艺包而居中。
       TURB VENTURI湍冲文丘里工艺包在“再处理”环节，采用数量不多的大口径专用喷嘴布设以逆向喷洒分散于气流进行酸性气吸收反应和再除尘，但其对循环液分散效果不及WGS工艺包在“再处理”效果，其“再处理”实际效果居后。

       在“精处理”环节，主要目的是为了对烟气残存的酸性气和细微粉尘实现深度精细处理。
       EDV工艺包在“精处理”环节，采用滤清模块+独立碱液循环系统，而滤清模块是数量众多的文丘里旋流管束集成模块，其采用独立设置的碱液对文丘里管束气流实行逆喷，独立碱液系统直接添加苛性钠形成的碱性远强于循环浆液，其吸收反应更易和再除尘效果很好，真正体现出“湿法除尘、钠法脱硫”一体化工艺精华。EDV工艺包在“精处理”效果佳。
       湍冲文丘里工艺包在“精处理”环节，采用文丘里管束模块+独立碱液循环系统，本质上与EDV采用的滤清模块和独立设置的碱液对文丘里管束气流实行逆喷效果一样，与EDV工艺包一样在“精处理”效果不相上下。
       WGS工艺包在“精处理”环节，采用单独填料层而没有设置独立的碱液洗涤系统，对烟气残留酸性气吸收反应推动力和粉尘稳定脱除力度较EDV和湍冲文丘里工艺包相对偏弱。

       在“分离”环节，主要目的是对烟气进入烟囱前脱除烟气携带的大量液滴液沫及其携带的浆液溶解盐碱，避免烟囱口排放烟气出现“漂水”“下盐”甚至排放气超标排放问题。
       WGS工艺包，由于在“精处理”环节没有设置独立碱液喷淋系统的有利方面一是投资节省，二是烟气带液量较低，这也是WGS工艺包的优点之一，很利于北方冬季季候严寒环境中的炼化企业选择该工艺。由于过分着眼于这有利的两方面，在气液分离上以“精处理”填料兼作气液分离除沫器，一器两用，而两用却是分别是“两相混合”和“两相分离”，二者机制截然相反，折中的结果，勉强扯平“精处理”就必然牺牲“分离”，导致“分离”环节效果差。
       EDV工艺包在“精处理”环节，采用滤清模块+独立碱液循环系统，“精处理”效果好，但随之而来的弊端体现在高强度喷淋导致烟气带液量远高于WGS工艺包烟气带液量。EDV工艺包的这一特点，就圈定了EDV工艺包的客户在南方冬季季候温高多降雨的区域。北方冬季季候严寒环境温度客户选择EDV工艺包则需要谨慎，并做好应对预案。正如大家所知，EDV工艺包在“分离”环节以前的标准设置是水珠分离器，通过运行压差为能量旋转分离，但由于旋转半径大而角速度不足，分离效果不佳。有同行通过计算推断，在相同烟气原始工况下，EDV工艺之水珠分离器运行效率甚至不及WGS工艺之填料。最近些年，EDV工艺商在解包优化时，又用折流板取代水珠分离器，在北方企业的使用效果反馈也不正面。
       湍冲文丘里工艺包在在“精处理”环节与EDV工艺包本质一样，因而也就同样圈定了TURB VENTURI工艺包的客户在南方冬季季候温高多降雨的区域。北方冬季季候严寒环境温度客户选择湍冲文丘里工艺包则需要谨慎，并做好应对预案。正如大家所知，湍冲文丘里工艺包在“分离”环节，最早标配为折流板除沫器而烟囱存在“跑水”，近年来又在折流板除沫器后面增设高压静电除尘器用于捕捉3微米以下的稳定荷电粉尘，这对于低湿度区域企业烟气超低排放是种选择，但需要做好高电耗高运行维护费用的心理准备。

       通过上述分析讨论并结合国内外装置运行经验总结看，WGS工艺包更适合北方冬季季候严寒环境中的炼化企业优先选择该工艺，而EDV工艺包和湍冲文丘里工艺包更适合在南方冬季季候温高多降雨的区域，尤其是低湿度区域企业烟气超低排放可优先选择湍冲文丘里工艺包的高压静电除尘器方案，但需要做好高电耗高运行维护费用的心理准备。北方冬季季候严寒环境温度客户选择湍冲文丘里工艺包则需要谨慎，并做好应对预案。
       下图是WGS、EDV、湍冲文丘里各工艺包流程简图，供大家讨论分析和参考：

      对于处于南方冬季季候温度高、多降雨区域的炼化企业，只要把控住CEMS排放指标合格便可。至于烟囱烟气“跑水”、“下盐”等问题，环境温度高可以把烟气“跑水”落到地面的液滴很快蒸发掉，留下一些浅黄色结晶盐碱粉末也会很快被雨水冲刷，难以让周边居民和地方环保部门取证。炼化企业地理区位对企业烟气除尘脱硫工艺选择空间有明显影响。
      下图就是某南方炼化企业催化装置烟气排放图片。仅从烟羽分布外形看，烟囱排放的烟气本应在热力拔升作用下向上扩散，而图片所示烟气下沉明显，甚至低于烟囱口，可推测其烟气含水过大甚至“跑水”才会出现如此烟羽形状。

      对位于北方冬季季候严寒温度、低湿度、少降雨区域的炼化企业，不仅需要把控住CEMS排放指标合格，还需要把控烟囱烟气“跑水”、“下盐”等问题。尤其寒冬季节环境温度远低于冰点温度，烟气“飘水”会在塔架、管线挂冰，以及装置周边地面上结冰，烟气“飘水”夜以继日，塔架挂冰和地面结冰越来越严重、越来越厚，不仅对塔架管线负重带来安全隐患，且地面结冰极易造成装置操作巡检人员滑倒摔伤安全风险。这也就是北方区域的炼化企业对烟气湿法除尘、钠法脱硫装置烟囱“飘水”问题极为重视并进行技术升级改造的内外在动因。

       我们的工作重点放在对北方区域冬季严寒温度、低湿度、少降雨区域的炼化企业烟气湿法除尘钠法脱硫装置调研和技术升级改造上。
       在我们的调研中发现，EDV工艺包和TURB VENTURI工艺包在北方区域冬季严寒温度、低湿度、少降雨区域的炼化企业烟气湿法除尘钠法脱硫装置上也有较少装置在应用。
      

      由于北方区域冬季严寒温度、低湿度、少降雨区域的炼化企业烟气湿法除尘钠法脱硫装置绝大多数采用WGS工艺，本身在技术工艺路线选择方向上是正确的，其排放烟气CEMS指标也达标。主要的问题是烟气“跑水” 在夏季晴日出现“太阳雨”，寒冬季节塔架、管线挂冰以及装置周边地面上结冰带来的安全隐患。
       下图是盛夏季节某北方炼化企业烟囱排放烟气远观情形，大家可以推测其烟气带液情况。

      这里还有一张盛夏季节装置现场烟气下“太阳雨”图片，烟气飘落的液沫在阳光下闪闪发光，如果以苦为乐的话，还有一些美轮美奂的现场感觉。

       下图是冬季某北方炼化企业烟气脱硫装置，烟囱排烟含水过高，导致烟气下沉，在装置周边空间中形成的悬浮雾气结晶。如果有树就成雾凇了。

      下图是东北某炼化企业烟气脱硫装置烟囱“飘水”导致装置周边地面结厚冰，车间不得不组织安排员工每周1-2次人力除冰现场图片。但烟气在夜以继日作负贡献，奈何人力太渺小，无济于事。

      烟气“跑水”飘落在装置周边场地的下水道井盖上的冰晶，对铸铁井盖也有一定腐蚀。可见，烟脱系统运行不够稳定，烟气“跑水”呈酸性有腐蚀。
       请见下图井盖照片：

      下图则是西北某炼化企业烟气脱硫装置烟囱“飘水”导致装置周边地面结厚冰，车间组织安排员工每周人力除冰现场图片。现场装置操作人员说，结成的冰块又厚又大，砸碎运输都挺费劲的。还得及时清理，否则间隔天数稍长，结成的冰块就更厚更难清理。

       目前，采用羽叶分离除雾器技术，对WGS工艺包装置洗涤塔“分离”环节最后一道指标把关环节的填料除沫器完美技术升级改造，在西北区域的炼化企业已有3套装置连续稳定运行至今超过4年。
       下图是采用羽叶分离除雾器的烟气脱硫系统在零下20多度的环境温度下运行时，业主拍摄现场往年需要清除又厚又大冰块的地面现在无任何结冰而呈现的混凝土地面照片。

      我方正与EDV工艺和湍冲文丘里工艺的炼化企业，针对湿法除尘钠法脱硫装置合作，进行“分离”环节技术升级改造技术方案。希望用羽叶分离除雾器专利技术，为更多炼化企业烟脱洗涤系统解决气液固分离难题。关于羽叶分离除雾器更多技术信息，请登录诺卫能源技术（北京）有限公司分离技术专网或直接与公司寻求技术支持合作。