一种防止尾气处理装置结垢和结垢监控的方法与流程

15.(3)n2o5+h2o
→
2hno316.在反应区的上方，hno3从喷淋床层的冷却吸收塔的垂直单元进行洗涤吸收。洗涤液的ph值维持在7.0。如反应(4)所示，由于尾气/液体强力的接触，故而有效地脱除硝酸。
17.(4)hno3+naoh
→
nano3+h2o
18.另外，尾气/液体强力接触，也有效地脱除粗颗粒和进行脱硫。喷淋过后的水沿四壁往下流到塔釜，再排入内部再循环罐。
19.冷却吸收塔中如有任何过量的o3都将亚硫酸氢盐和亚硫酸盐转成硫酸盐，但冷却吸收塔再循环回路内需要维持至少3000ppm的亚硫酸盐和亚硫酸盐氢盐，借以最大程度地降低烟囱中o3的下降量。如有必要，可添加亚硫酸氢盐，以保持维持这个最小量。
20.洗涤塔需要用到新鲜水作为补充水，新鲜水里的钙离子会不断浓缩富集，部分钙离子以ca(oh)2的形式存在，导致ph值升高，ca(oh)2与尾气中的co2、so2反应生成caco3以及caso4，碳酸钙、硫酸钙等与粉尘混合在一起附着在设备上，形成致密的垢物，会造成喷嘴堵塞、机泵叶轮结垢、管线堵塞等问题。
21.双碱法脱硫过程会发生的反应如下：
22.1)sox吸收过程
23.(1)na2so3+so2+h2o
→
2nahso3(ph＝5～9时)
24.(2)2naoh+so2→
na2so3+h2o(ph＞9时)
25.(3)2naoh+so3→
na2so4+h2o
26.其中，式(1)是运行过程中的主要反应式；式(2)(3)是再生液ph较高时的主要反应式。
27.2)再生过程
28.(4)2nahso3+ca(oh)2→
na2so3+caso31/2h2o+3/2h2o
29.(5)2nahso3+ca(oh)2+h2o
→
4naoh+2caso31/2h2o
30.(6)na2so4+ca(oh)2+2h2o
→
2naoh+2caso42h2o
31.由于caso4在水中溶解度远远大于caso3的溶解度，式(6)的反应在再生阶段不易进行，需要溶液中的ca
2+
浓度保持在较高浓度条件下才能发生。
32.洗涤塔内设备的结垢和堵塞，可造成吸收塔、喷嘴、除雾器设备、热交换器结垢和堵塞。其原因是尾气中的氧气将caso3氧化成为caso4(石膏)，并使得石膏饱和，产生沉淀吸附在管线和吸收洗涤塔内设备零器件上，影响吸收洗涤塔对nox和so2的吸收效果。
33.尾气处理装置因尾气中含有h2s、so2、硫醇等含硫化合物，在湿式环境下容易形成酸性物质，一般尾气处理装置所选设备要具有抗腐蚀材料，如304、316等高等级不锈钢；为了减轻腐蚀，设计院设计要求：尾气处理装置洗涤塔内浆液ph值控制在7～9，但带来一个问题，浆液在弱碱性环境下有盐生成，使尾气处理装置设备结垢，影响装置的长周期运行。
34.因此，研究尾气处理装置的防结垢方法具有十分重要的意义。工业上目前没有涉及防结垢和监控的方法，往往选取单一方法或任几种方法进行随机混合，不能有效将不同阻垢手段结合到一起，故而很难达到预计的处理效果。同时，不当的阻垢手段还会对管线设备造成一定的损坏。


技术实现要素：

35.发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种防止尾气处理装置结垢和结垢监控的方法，该方法用于对尾气处理装置系统中的设备器件和管线等的防结垢以及设备结垢情况的监控。本发明通过监控浆液循环泵出口电流a，泵出口压力b，急冷喷嘴压力c，滤清模块喷嘴压力d，来判断循环浆液浓度的变化情况及结垢情况，通过调节相关点的ph值来减缓或消除结垢；通过对吸收洗涤塔底循环浆液模块和滤清模块 ph弱酸性控制，达到防止尾气脱硫脱硝装置系统管线和塔内器件结垢的现象，又避免设备的腐蚀；在尾气排放时，可以将nox和so2的指标更好的控制在设计范围之内。
36.技术方案：本发明的目的通过下述技术方案实现：
37.本发明提供了一种防止尾气处理装置结垢和结垢监控的方法，包括以下步骤：含硫化物的尾气经烟道水平进入到吸收洗涤塔急冷单元和塔中部滤清模块单元；控制塔底循环浆液ph值6.5～7.0，滤清模块ph值6.0～6.5；塔底循环浆液通过泵循环，与进入吸收洗涤塔的尾气逆向接触进行冷却和饱和；滤清模块以环状布置在急冷单元喷淋塔的上部内；在滤清模块顶部的喷淋箱中，通过喷嘴产生的高密度喷淋进行过滤，将水雾细粉尘清除；吸收塔底浆液循环泵出口外排含粉尘、含亚硫酸钠盐的浆液；
38.通过浆液循环泵出口电流a、泵出口压力b、急冷喷嘴压力c、滤清模块喷嘴压力 d的变化，监控系统结垢情况，相应调整各个单元的ph值，防止结垢。
39.优选地，为了保证吸收效果，所述烟道的入口温度为180～250℃。为了避免露点腐蚀，烟气温度控制在露点温度以上即可。所述吸收洗涤塔的塔底工作温度为50～70℃，高于浆液的结晶温度。
40.优选地，本发明具体包括以下步骤：
41.(1)尾气经烟道水平进入吸收洗涤塔急冷单元的洗涤器中，采用一个或多个喷嘴，以可达到雾化状态的流速喷射水或浆液，对尾气进行急冷，并均匀冲洗内壁，保证尾气温度≤65℃；
42.(2)在洗涤器的喷淋塔区域设置多个级别的喷射，每个级别设置一个或多个喷嘴，分阶段清除so2；每个级别的喷嘴，以可达到雾化状态的流速喷射循环浆液，使气体/ 液体密切接触，保证充分的吸收粉尘和发生反应，塔底循环浆液的ph值保持在6.5～ 7.0；
43.(3)尾气经过喷淋塔区域后，分配至多个滤清模块，滤清模块以环状布置在急冷单元喷淋塔的上部内；在滤清模块顶部的喷淋箱中，通过喷嘴产生的高密度喷淋进行过滤，将水雾细粉尘清除；控制滤清模块ph值6.0～6.5，达到充分洗涤尾气中细粉尘的目的；
44.(4)通过滤清模块后，尾气进入若干水珠分离器；所述分离器设置在烟囱周围，将气体中的自由水滴清除；
45.(5)吸收洗涤塔通过补水泵补入新鲜水至尾气脱硫，来控制循环浆液浓度30％～40％；
46.(6)为了控制浆液浓度，由吸收洗涤塔浆液循环泵出口外排含粉尘、含亚硫酸钠盐的浆液，保证浆液浓度控制在30％～40％；
47.(7)通过监控浆液循环泵出口电流a，泵出口压力b，急冷喷嘴压力c，滤清模块喷嘴压力d，来判断循环浆液浓度的变化情况和系统结垢的情况。
48.为进一步防止装置结垢的趋势，通过监控吸收洗涤塔底浆液循环泵及滤清模块循
环泵出口压力和电流改变，能及时了解到循环浆液浓度的变化以及系统结垢的情况。浓度上升，会导致浆液循环泵电流和泵出口压力上升，造成塔底循环浆液急冷喷嘴及滤清模块喷嘴压力升高，喷嘴堵塞，增加结垢的风险；如管线有结垢情况，循环浆液急冷喷嘴及滤清模块喷嘴压力会有所下降。在操作过程中，监控浆液循环泵出口电流a，泵出口压力b，急冷喷嘴压力c，滤清模块喷嘴压力d。当发现循环浆液泵出口电流＞a，泵出口压力＞b，急冷喷嘴压力＞c，滤清模块喷嘴压力＞d时，确定为浓度上升，可以通过增加外排含盐废水量，提高补充新鲜水量来稀释吸收洗涤塔中循环浆液浓度，达到防结垢的目的。如急冷喷嘴压力《c，滤清模块喷嘴压力《d时，确定管线已有结垢现象，可以通过降低系统ph值来溶解垢物，达到溶解结垢的目的。
49.进一步优选地，对于具有脱硫脱硝功能的尾气处理装置，在吸收塔急冷单元入口注入臭氧，将尾气中的二氧化硫氧化成三氧化硫，一氧化氮氧化成二氧化氮。
50.进一步地，所述步骤(3)中，每个滤清模块设置有一个喷嘴或多个喷嘴，喷出来的液体排放到循环槽；所述喷嘴设置在滤清模块上方。
51.更进一步地，所述步骤(3)中，滤清模块增设逆喷喷嘴，每个滤清模块的入口对应增加一台喷嘴，用来强化滤清模块脱粉尘效果。
52.进一步地，本发明还包括以下步骤：通过一条专门的管线分离水，将水从水珠分离器底部排放至循环槽；不含水滴的尾气流进烟囱的底部；所述烟囱底部设置有排水管，将从气体流和冷凝水蒸汽中排放出来的水滴收集起来，通过管道排放至循环槽。
53.优选地，本发明还包括以下步骤：吸收塔底浆液鼓入空气对脱硫废水中的亚硫酸盐进行氧化，氧化后出水的ph值维持在6.5～7.0；或将塔底浆液抽出进入单独设置的氧化设施进行氧化，达到出水的ph值维持在6.5～7.0。
54.进一步地，本发明具体包括以下步骤：
55.(1)浆液缓冲池上清液泵入氧化塔内，鼓入空气对脱硫废水中的亚硫酸盐进行氧化，以降低其中的假性cod；废水在氧化罐中经过氧化处理后，浆液ph值降低，用 ph在线分析仪监测氧化罐出水的ph值，通过碱液管道上的调节阀控制加碱量，使出水ph值维持在6.5～7.0；
56.(2)经氧化罐氧化后的处理废水，在ph和cod达标后，自流至排液池，用排液泵外排至污水处理场；
57.(3)从澄清池底部排到过滤箱的污泥，经过滤箱进一步浓缩干化后，污泥外运处理，过滤箱过滤出的废水返回浆液缓冲池。
58.优选地，通过控制水性的苛性碱溶液用量，调节塔底循环浆液ph值、滤清模块ph 值、氧化后出水ph值；所述苛性碱溶液为naoh溶液、ca(oh)2溶液或氨水。
59.本发明中，尾气水平进入到吸收洗涤塔急冷单元和塔中部滤清模块单元；塔底循环浆液对尾气进行冷却和饱和，尾气与液体强力接触，有效地脱除粗颗粒和进行脱硫；滤清模块以环状布置在急冷单元喷淋塔的上部内，在每个滤清模块的文氏管截面内，由于饱和气体膨胀，导致水薄膜在细粉尘上凝结，发生聚结。在过滤模块顶部的喷淋箱，通过每个喷嘴所产生的高密度喷淋进行过滤，从而将水雾细粉尘清除；吸收洗涤塔浆液循环泵出口外排含粉尘、含亚硫酸钠盐的浆液。而尾气中的氧气将caso3氧化成为caso
4 (石膏)，并使得石膏饱和，产生沉淀，造成管线和吸收段喷嘴结垢，吸收效果变差，通过控制吸收洗涤塔的循
环浆液模块ph值和滤清模块ph值显弱酸性，达到将caso
4 (石膏)快速溶解，防止结垢的目的。
60.为防止脱硫脱硝系统管线和吸收洗涤塔喷嘴的结垢，将吸收洗涤塔的塔底循环浆液 ph值控制在6.5～7.0，塔上部滤清模块ph值控制在6.0～6.5，保证一定的弱酸性，降低结垢的可能性；塔底浆液循环模块和滤清模块通过注入水性的苛性碱溶液，用于维持循环浆液模块的ph值控制在6.5～7.0，滤清模块ph值控制在6.0～6.5。
61.尾气中夹带的粉尘含有ca
2+
，将以ca(oh)2的形式存在，除了与尾气中的so2反应以外，还将与尾气中的co2，发生再碳化反应，重新生成caco3沉积；而ca(oh) 2
与so2反应生成caso31/2h2o的软垢，进而会氧化生成caso42h2o。caso42h2o的溶解度很小，易从溶液中结晶出来，在管壁和器件表面上形成很难处理的硬垢。
62.由于ph值越低，caco3和caso42h2o的溶解速率越大。采用本发明防结垢的方法后，通过对吸收洗涤塔底循环浆液ph值控制弱酸性，达到防止尾气脱硫脱硝装置系统管线和塔内器件结垢的现象，在尾气排放时，可以将nox和so2的指标更好的控制在设计范围之内。
63.有益效果：
64.本发明通过控制不同部位的压力变化，以及机泵的电流变化来监控结垢程度，只要通过控制塔底循环浆液模块和滤清模块注入水性的苛性碱溶液的量来调节ph值弱酸性，就可以有效防止管线和器件的结垢，降低操作的复杂性和设备的再投入，同时也能降低洗涤塔尾气排放中nox、so2和粉尘的排放量，使环保排放达标。
附图说明
65.图1为尾气处理装置防结垢的工艺流程图。
66.附图标记：1、急冷区；2、尾气；3、洗涤器；4、急冷区入口；5、臭氧；6、喷淋塔区域；7、滤清模块；8、水珠分离器；9、管线；10、排水管；11、补水泵；12、浆液循环泵；13、絮凝剂；14、浆液澄清池；15、滤液箱；16、氧化塔；18、调节阀；20、排液泵；21、浆液缓冲池；22、循环槽。
具体实施方式
67.下面通过具体实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
68.实施例1炼油企业的催化裂化装置脱硫脱销装置
69.参见图1所示的尾气处理装置防结垢的工艺流程图，一种防止尾气处理装置结垢和结垢监控的方法，其流程为：
70.(1)在急冷区1，产生的尾气2经烟道水平地进入洗涤器3中。采用一个喷嘴，以可达到雾化状态的流速喷射循环浆液，对尾气2进行急冷，气体经过高密度的水帘，被雾化了的水滴以交叉流的方式移动，将气体流的整个横截面覆盖，并均匀地冲洗整个内壁，保证尾气温度≤65℃；
71.(2)通过在急冷区入口4注入臭氧5，将尾气2中的二氧化硫氧化成三氧化硫，一氧化氮氧化成二氧化氮。
72.(3)在喷淋塔区域6设置5个级别的喷射，分阶段清除so2；每个级别均设置有一个喷嘴，在洗涤塔中以达到雾化状态的流速喷射循环浆液(不包括流向急冷区1的量)，使气
体/液体密切接触，从而有效地将粗粉尘清除及进行脱硫。塔底循环浆液的 ph值保持在6.5～7.0。喷射出来的液体顺着壁向下流，流到塔底。
73.(4)尾气2经过喷淋塔区域6后，被分配至21个滤清模块7中。这些滤清模块以环状布置在急冷单元喷淋塔的上部内；在每个滤清模块的截面内，由于饱和气体膨胀，导致水薄膜在细粉尘上凝结，发生聚结。在滤清模块7顶部的喷淋箱中，通过每个喷嘴所产生的高密度喷淋进行过滤，从而将水雾细粉尘清除；控制滤清模块ph值6.0～6.5，达到充分洗涤尾气中细粉尘的目的；
74.(5)每个滤清模块7上部设置了一个独立的喷嘴，喷出来的液体排放到循环槽22，喷嘴在滤清模块7上方。在前期滤清模块7新增逆喷喷嘴，每个滤清模块7的入口对应增加一台逆喷喷嘴，用来强化滤清模块脱粉尘效果。
75.(6)通过滤清模块7后，尾气2进入水珠分离器8；水珠分离器处理一部分烟气，通过离心力分离从尾气中去除游离水滴。各水珠分离器入口处的粗糙叶片迫使气体旋转。水滴收集在壁上，处理后的尾气排往允许没有水滴的尾气通过的围堰。所收集的水继续冲干净水珠分离器并在该工艺中再循环。
76.(7)通过一条专门的管线9分离水，将水从水珠分离器8底部排放至循环槽22。管线9在液面下排放，构成一层密封，防止气体绕过水珠分离器8。不含水滴的尾气经过整理后流进烟囱的底部。烟气的速度较低(烟囱效应，烟气上升的速度低不足以携带大量的冷凝水即可)，以便使冷凝水向下流回到洗涤器中。烟囱底部设置排水管10，将从气体流和冷凝水蒸汽中排放出来的水滴收集起来。这些水通过管道排放至循环槽 22。该管道也有一个液体密封件，可防止气体绕过水珠分离器8。
77.(8)吸收洗涤塔通过补水泵11补入新鲜水至尾气脱硫，来控制循环浆液浓度 30％～40％；
78.(9)由吸收洗涤塔浆液循环泵12出口外排的含粉尘、含亚硫酸钠盐的浆液，与来自絮凝剂泵的絮凝剂13混合后送至浆液澄清池14，在澄清池中沉降分离，下部催化剂浆液进入滤液箱15，上部的含盐水自流进入氧化塔16。为加强沉淀效果，采用计量泵加入絮凝剂，絮凝剂根据实际情况选用固态或液态絮凝剂。
79.(10)通过监控浆液循环泵出口电流a，泵出口压力b，急冷喷嘴压力c，滤清模块喷嘴压力d，来判断循环浆液浓度的变化情况和系统结垢的情况。(由于选择机泵的功率、扬程不同，电流和出口压力不一样，监控刚投用时的电流、压力作为初始电流、压力，后期运行与初始压力、电流相对比即可。)
80.(11)通过氧化风机鼓入空气对脱硫废水中的亚硫酸盐进行氧化，以降低其中的假性cod。废水在氧化罐中经过氧化处理后，浆液ph值降低，用ph在线分析仪监测氧化罐16出水的ph值，通过碱液管道上的调节阀18，控制30％naoh溶液量，使出水 ph值维持在6.5～7.0。
81.(12)经过氧化罐16氧化后的处理废水，在ph和cod达标后，用排液泵20外排至公司污水处理场。
82.(13)从浆液澄清池14底部排到滤液箱15的污泥，经滤液箱进一步浓缩干化后，污泥外运处理，滤液箱15过滤出的废水返回浆液缓冲池21。
83.具体在本实施例中，请参照图1，图中虚线部分是此次防结垢的优化控制方案，吸
收洗涤塔底部循环浆液模块的ph值控制在6.5～7.0，滤清模块ph值控制在6.0～6.5，氧化罐处ph值控制在6.5～7.0。通过塔底浆液循环，吸收洗涤塔的塔底工作温度在 55℃，烟道入口温度在230℃。
84.尾气在经过吸收洗涤塔时，需要检测现场浆液循环泵12、滤清模块洗涤液泵出口压力和电流来判断系统是否有结垢现象，同时也能排查尾气中夹带粉尘的多少，更好的保证装置的安全运行。当发现浆液循环泵出口电流＞a，泵出口压力＞b，急冷喷嘴压力＞c，滤清模块喷嘴压力＞d时，确定为浓度上升，可以通过增加外排含盐废水量，提高补充新鲜水量来稀释吸收洗涤塔中循环浆液浓度，达到防结垢的目的。如急冷喷嘴压力《c，滤清模块喷嘴压力《d时，确定管线已有结垢现象，可以通过降低系统ph值来溶解垢物，达到溶解结垢的目的。
85.高盐水自排液池送至污水处理车间，要控制好cod含量和ph值在6.5～7.0，这样可以保证此条管线内不会产生硬垢而堵塞，而在弱酸条件下，可以更好的溶解掉因ca (oh)2与so2反应生成caso31/2h2o的软垢，达到防结垢的目的。
86.本发明在维持合适的ph值范围内，合理的使用水性的苛性碱溶液，同时使外排的含粉尘、含亚硫酸盐高盐水ph值能达到排放指标要求，降低了苛性碱溶液使用量；不再需要额外的投入，也不需要对流程进行改动，只需要控制好吸收洗涤塔浆液循环模块 ph值和滤清模块ph值，就可以实现脱硫脱硝装置器件和管线防结垢的目的，也能实现装置的长周期运行。
87.本发明中，针对现有的设备现状，尾气经过吸收洗涤塔时，发生的一系列反应和尾气中所含有的钙离子等是无法改变的，但是通过本发明，可以大大的降低脱硫脱硝装置器件和管线的结垢。
88.如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。