顏興健

（南寧浮法玻璃有限責任公司 南寧 530409）

0 引言

目前，保證煙氣穩(wěn)定達標的排放是采用石油焦粉為主要燃料的平板玻璃生產線所面臨的一大難題。石油焦是原油經蒸餾將輕重質油分離后，重質油再經熱裂后轉化而成的產品。從外觀上看，為形狀不規(guī)則、大小不一的黑色塊狀（或顆粒），有金屬光澤，具多孔隙結構，主要的元素組成為碳，占有80%以上，含氫1.5%～8%，其余的成分為氧、氮、硫和金屬元素。石油焦灰份中含有的主要元素為鐵、硅、鈣、鋁、鈉、鎂，還含有少量的釩、鈦、鉻、鎳、錳等。根據(jù)含硫量的不同，可分為高硫焦、中硫焦和低硫焦3種，石油焦質量標準（ZBE 44002—86）將生焦分為1號、2號和3號，每個號又分為A焦和B焦兩類，規(guī)定1號焦硫分不大于0.5% （A焦）及0.8% （B焦），2號焦為不大于1.0% （A焦）及1.5% （B焦），3號焦為不大于2.0% （A焦）及3.0% （B焦）。玻璃生產中加入的芒硝以及含硫的石油焦粉燃料，均會形成并釋放SO2。部分SO2會進一步被氧化成SO3，并與煙氣中的水蒸氣結合成硫酸蒸汽，硫酸蒸汽遇冷會冷凝形成硫酸，這種現(xiàn)象在鍋爐末端蒸發(fā)器特別容易形成，從而腐蝕換熱管片。為處理排放煙氣里含有的大量氮氧化物，需加入氨氣對煙氣進行脫硝，此時逃逸的氨氣在鍋爐低溫段與SO3形成的硫酸氫氨也會腐蝕鍋爐換熱管片。本文旨在總結分析煙氣處理系統(tǒng)的故障原因，并提出解決措施。

1 故障原因

1.1 脫硝催化設計不合理

脫硝催化設計不合理，日常維護不到位，導致催化劑失效，促成氨逃逸，形成酸腐蝕。

逃逸的氨氣會在鍋爐低溫段第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組蒸發(fā)器的管片上形成硫酸氫氨，硫酸氫氨酸性極強，其pH值可以達到1，因此對管壁腐蝕很快，管道腐蝕到壁厚只有1.5 mm左右會發(fā)生爆管。在設計脫硝催化劑時，考慮的余量不夠，導致催化劑未到設計年限便失效。再加上日常對催化劑的維護不到位，沒有及時清理催化劑表面形成的大量灰覆蓋，阻隔了脫硝反應的進行，降低了脫硝效率，造成大量得不到反應的氨氣逃逸。

1.2 石油焦灰份大，容易引起鍋爐負壓大

灰份大的石油焦粉在熔窯內燃燒后，剩余不可燃燒的灰份會進入到鍋爐高低溫過熱器，在管間很容易積灰形成搭橋，導致整組蒸發(fā)管迎風面堵塞，煙氣無法通過，最終導致鍋爐被迫停爐清洗。不可燃燒的灰份還會進入到脫硝催化劑中，導致脫硝催化劑中毒，為了控制氮氧化物排放指標，系統(tǒng)會自動加大噴氨量，此時大量逃逸的氨氣，又會在鍋爐低溫段管片上形成硫酸氫氨，腐蝕換熱管片。

1.3 鍋爐排煙溫度過低，形成酸冷凝

煙氣中部分SO2會進一步被氧化成SO3，且與煙氣中的水蒸氣結合成硫酸蒸汽。煙氣中硫酸蒸汽的凝結溫度稱為酸露點，比水露點要高很多。煙氣SO3（或者說硫酸蒸汽）含量越多，酸露點就越高，煙氣中的酸露點可達140～160 ℃，甚至更高。原鍋爐設計的排煙溫度為180 ℃，但是給水溫度只有150 ℃，即最后一組除氧蒸發(fā)器的管內水溫是150 ℃，這樣就處在了酸露點的范圍，煙氣中的酸蒸汽極易冷凝，冷凝形成的硫酸附著在管壁上形成腐蝕，典型的凹坑狀腐蝕，最終導致漏水。

1.4 漏風

鍋爐本體腐蝕漏風，人孔門漏風，吹灰器漏風，保溫不佳等問題加劇設備腐蝕。鍋爐運行中發(fā)現(xiàn)，在爐壁漏風的地方，管道腐蝕越嚴重，究其原因是漏風造成局部低溫，形成酸冷凝。爐膛腐蝕穿孔，極易發(fā)生在膨脹節(jié)處。首先是膨脹節(jié)的焊接質量不好，容易存在氣孔或沙眼，有一個點漏風就會存在腐蝕，從點到面形成較大面積的漏風，最終因冷風進入接觸管道形成酸冷凝，腐蝕管道。其次是膨脹節(jié)處保溫施工不好，膨脹節(jié)保溫側是不規(guī)則型，且一般位于鋼結構橫梁處，保溫施工難度大，因此保溫效果不佳，導致膨脹節(jié)溫度偏低，容易在膨脹節(jié)處形成酸冷凝，導致膨脹節(jié)腐蝕，最終穿孔漏風。

1.5 SCR脫硝裝置噴氨加劇氨逃逸

選擇性催化還原煙氣脫硝技術（簡稱SCR技術）在國外應用較為普遍，針對石油焦粉作為燃料的玻璃熔窯，煙氣處理系統(tǒng)也大多數(shù)采用該項技術。SCR脫硝裝置具有結構簡單、脫硝效率高、運行可靠、便于維護等優(yōu)點。隨著催化劑性能的改進和反應操作條件的優(yōu)化，SCR技術日趨成熟。但是，在煙氣脫硝的同時，催化劑使部分煙氣中SO2轉化成SO3。在脫硝工藝上，要進行噴氨，煙氣內的氨氣在遇到SO3時，會反應形成硫酸氫氨，其具有極強的腐蝕性，在鍋爐換熱管上會形成酸腐蝕。隨著氨逃逸的加劇，形成的硫酸氫氨就會不斷地增加。

由于玻璃熔窯的特殊性，在左右火燃燒過程中會造成左右火排放的煙氣量及成分不一致，特別是在熔窯中后期，差別會更大。煙氣排放指標控制為小時均值排放值達標，但是熔窯換火是20 min一個周期，每個周期的煙氣成分及煙氣量不一樣，就會出現(xiàn)在控制單位時間均值的過程中，左右火實際需求的氨氣量不一致。實際控制中1 h內噴氨量是相對穩(wěn)定的，因此會有其中一個火20 min內噴氨過量，多余的氨氣就會形成氨逃逸，在催化層遇到SO3形成硫酸氫氨。硫酸氫氨跟隨煙氣到達鍋爐換熱管，容易冷凝造成酸腐蝕。

2 解決措施

2.1 增加脫硝催化劑設計余量

因為石油焦灰份控制波動大，不可燃燒的灰份會跟隨煙氣到達催化劑層覆蓋在催化劑上，且極易堵塞，堵塞加劇會非?？?，從而阻隔脫硝反應。傳統(tǒng)的兩層催化劑設計存在較大的使用風險，設計時應再增加一層到兩層，確保較大的余量。在石油焦燃料灰份波動的情況下，有一定的余量應對，而不至于出現(xiàn)大面積失效的情況。

2.2 加強對脫硝催化劑的日常維護

鍋爐運行過程中注意每一層的壓降情況，通過壓降分析，判斷催化劑是否堵塞，停機檢修時要及時對每層催化劑進行清理。根據(jù)催化劑的使用壽命，可以在使用中期，對催化劑進行取樣檢測，檢測其活性，當有一半催化劑只剩余50%活性時，不建議繼續(xù)使用。結合使用過程中氨氣用量和后端鍋爐管壁腐蝕情況，及時更換催化劑。

2.3 確保焊接質量

焊縫沙眼及氣孔對漏風危害非常大，極易形成由點及面的腐蝕，雙面焊接可以有效降低沙眼及氣孔的概率。膨脹節(jié)處在施工過程中的焊接難度較大，且保溫施工也難以真正的確保質量，為了降低膨脹節(jié)的腐蝕速率，建議鍋爐內低溫段膨脹節(jié)采用316L不銹鋼，厚度4 mm，盡可能延緩膨脹節(jié)的腐蝕，延長使用壽命。在鍋爐保溫施工上，增加保溫層厚度，嚴把保溫施工質量，特別注意膨脹節(jié)處的保溫，一定要做到保溫棉貼金屬面，不留空洞。按全雙面焊接的施工要求，對鍋爐箱體、穿管及膨脹節(jié)進行焊接施工，確保焊接質量。

2.4 增加密封罩

蒸發(fā)器爐膛穿管位置是容易腐蝕穿孔的隱患點，內外存在溫差，容易造成酸冷凝。因此在鍋爐每一組蒸發(fā)器的集箱外，增加密封罩，形成兩道密封屏障，隔絕空氣對流。同時在密封罩內增加保溫，避免穿管位置溫度下降，形成酸冷凝。兩道措施，可以較好地降低穿管位置的漏風腐蝕，降低漏風風險。

2.5 增加換熱器

增加水-水換熱器提高省煤器的給水溫度，即在鍋爐給水泵出口到省煤器入口增加換熱器。排煙溫度達到210 ℃以上，減少酸露點冷凝，減少省煤器的酸腐蝕。給水泵是一個瓶頸，過高的溫度，容易造成水泵損壞，耐高溫耐高壓的給水泵制造成本大，在給水泵出口端的管路上增加換熱器是較優(yōu)的選擇。

2.6 控制脫硝噴氨量，降低氨逃逸

因為玻璃熔窯左右火的煙氣成分和煙氣量不一致，即在脫硝工藝控制的時候盡可能做到動態(tài)調節(jié)，可以根據(jù)煙氣排放氮氧化物指標的情況，調節(jié)脫硝前氨氣投入量，減少氨逃逸，減少硫酸氫氨的形成，從而保護鍋爐蒸發(fā)器不受硫酸氫氨冷凝腐蝕。

2.7 避免鍋爐低負荷運行

硫酸氫氨在低溫下具有吸濕性，在140～230℃的溫區(qū)很容易形成冷凝附著，附著在換熱管壁上的硫酸氫氨會造成腐蝕。硫酸氫氨的形成是可逆的，將溫度升高到316 ℃即可使硫酸氫氨升華，因此提高鍋爐運行溫度，可以有效降低換熱管及爐膛腐蝕的風險。

3 效果

根據(jù)多年來的摸索改進，按以上措施逐步控制優(yōu)化，鍋爐腐蝕情況有了較明顯的改善。

（1）降低了洗爐頻次

鍋爐從原來的每2個月清洗一次，到現(xiàn)在可以每4～6個月清洗一次，減少了停啟爐次數(shù)，避免停啟爐過程中的低負荷運行腐蝕。

（2）減緩了換熱管腐蝕

原來每個洗爐周期檢查，管壁外徑減少0.2～0.5 mm，即半年約減少1.5 mm，優(yōu)化后半年外徑減少0.5 mm。原來鍋爐運行一年后換熱管開始爆管漏水，現(xiàn)新鍋爐運行一年半時間，換熱管情況良好。

（3）減輕了膨脹節(jié)、人孔門及爐膛腐蝕

以前每次洗爐檢查，都發(fā)現(xiàn)大量的穿孔腐蝕，人孔門腐蝕損壞情況，目前該現(xiàn)象已極大減少。

4 結語

通過對脫硝系統(tǒng)中的脫硝催化劑增加設計余量、控制噴氨量、加強對脫硝催化劑的日常維護，可以減少氨逃逸，減少硫酸氫氨形成，減少硫酸氫氨附著，這是整個系統(tǒng)運行防止堵塞或者腐蝕爆管的關鍵。取消除氧蒸發(fā)器，采用汽包補汽進行除氧以提高鍋爐排煙溫度，可避免余熱鍋爐低負荷運行。按全雙面焊接的施工要求，對鍋爐箱體、穿管及膨脹節(jié)進行焊接施工，保證焊接質量，可減少鍋爐漏風，確保鍋爐保溫工作。