烟气脱硫脱硝余热回收系统运行难题诊断与解析

    在“双碳”目标背景下，工业烟气脱硫、脱硝与余热回收已成为企业节能降耗、达标排放的核心环节。然而，这三大系统在长期运行中相互关联、相互影响，常常暴露出各种“疑难杂症”，影响整体运行的稳定性与经济性。本文将系统梳理运行过程中的典型问题、内在原因及解决思路。

    一、脱硫系统：效率与堵塞的双重挑战

    脱硫系统的核心目标是高效稳定地脱除二氧化硫，但运行中常面临效率波动和设备堵塞两大难题。

    脱硫效率低下

    石灰石品质波动是源头性干扰。在石灰石-石膏法中，石灰石（主要成分CaCO₃）的品质直接影响反应活性。若纯度不足（如CaCO₃含量从设计的90%降至80%），有效反应物减少；粒度过粗则导致比表面积小，反应速率下降。应对之策在于建立严格的入厂品质检测与供应商管理体系，确保原料稳定可靠。

    浆液pH值难以稳定控制是关键控制难题。pH值（通常最佳范围为5-6）直接影响SO₂的吸收和石灰石的溶解速率。烟气负荷（流量、SO₂浓度）的波动会瞬间打破酸碱平衡。此外，搅拌不均或测量点代表性不足会导致pH测量值“失真”，误导控制逻辑。解决方案是优化自动控制系统，结合烟气负荷前馈和pH值反馈进行精准调节，并确保搅拌器正常运行与测量点位置合理。

    设备结垢与堵塞

    吸收塔结垢主要源于浆液中亚硫酸钙（CaSO₃）氧化不完全。当氧化风机出力不足或布风不均时，大量CaSO₃与硫酸钙（CaSO₄）共同析出，在塔壁、喷淋层及管道上形成坚硬垢层，不仅减少有效容积，还增大系统阻力。预防重点是监控并保证氧化系统的稳定高效运行。

    除雾器堵塞更为常见。烟气携带的粉尘、浆液雾滴中的固体颗粒以及因温差产生的冷凝液，会在除雾器叶片上粘结累积，形成“泥饼”。这不仅导致烟气阻力飙升、风机能耗剧增，还会引发“石膏雨”次生污染。关键在于控制前端除尘效率，并建立根据压差进行定期在线冲洗或离线清洗的维护规程。

    二、脱硝系统：催化反应与精准控制的平衡

    以SCR（选择性催化还原）为主的脱硝系统，其高效运行依赖于催化剂的活性与还原剂喷射的精准控制。

    脱硝效率波动

    催化剂失活是效率衰退的主因。烟气中的碱金属（K、Na）、重金属（As等）以及钙、磷等物质，会毒化催化剂的活性位点；飞灰的冲刷会导致磨损，而高钙灰分可能造成催化剂孔道堵塞。例如，某垃圾焚烧厂因烟气成分复杂，催化剂活性在短期内大幅下降。根本对策是加强燃料管理、优化前置除尘，并依据检测数据进行催化剂的寿命预测与科学管理。

    还原剂喷射不均匀直接影响反应充分性。尿素溶液或氨气的喷射系统若出现喷嘴堵塞、磨损或分配不均，会导致局部区域NH₃/NOx混合比失衡。部分NOx未被还原，整体效率自然下降且波动剧烈。必须定期检查和维护喷射格栅，确保溶液过滤精度和雾化效果。

    氨逃逸问题

    氨喷射量控制不当是直接诱因。过量喷氨是造成氨逃逸的最常见操作问题。逃逸的氨不仅浪费还原剂，更会在下游的空气预热器中与SO₃反应生成硫酸氢铵（ABS）。这种黏稠物质会堵塞和腐蚀空预器冷端，对机组安全经济运行构成巨大威胁。

    反应温度窗口是决定性条件。SCR催化剂有严格的活性温度窗口（通常300-420℃）。温度过低，反应速率慢，氨逃逸增加；温度过高，催化剂会烧结失活，同样导致氨逃逸加剧。因此，必须确保烟气温度稳定在催化剂的最佳工作区间内。

    三、余热回收系统：腐蚀、结垢与能效损失

    余热回收旨在“变废为宝”，但回收过程本身也面临严峻的材料与传热挑战。

    换热器腐蚀与结垢

    腐蚀问题主要来自烟气中的酸性气体（SO₂、SO₃、HCl、HF）在换热器金属壁面低温区形成的冷凝酸液。尤其在烟温降至酸露点以下时，硫酸、盐酸的凝结会造成严重的电化学腐蚀和点蚀。材料选择（如采用耐腐蚀的搪瓷管、氟塑料管或ND钢）和运行控制（如避免壁温低于酸露点）是两大防御手段。

    结垢现象则发生在介质侧。若回收的热量用于加热水或产生蒸汽，水质硬度控制不当会在换热管内壁生成碳酸钙等硬垢，极大增加热阻。必须配套有效的水处理（软化、除盐）系统，并定期进行化学清洗。

    热量利用效率不高

    系统匹配性差是设计阶段的遗留问题。若余热回收系统的设计容量与主机实际运行工况（烟气量、温度）不匹配，要么造成投资浪费（设计过大），要么无法充分回收能量（设计过小）。需要在设计前期进行充分、动态的工况调研。

    热量传输损失是运行中的“跑冒滴漏”。管道保温不良、系统泄漏、旁路阀门内漏等问题，都会使回收的宝贵热量白白散失到环境中。精细化的保温工程和严格的运行巡检是堵住这些损失点的关键。

    总结与展望

    烟气治理与余热回收系统的“疑难杂症”，根源多在于“物料”（石灰石、催化剂、水质）、“控制”（pH、喷氨、温度）、“设备”（氧化风机、除雾器、换热器）及“设计匹配”四大环节。解决问题的思路也应系统化：

    强化源头管控，确保入厂物料质量。

    深化过程智控，利用大数据和先进算法实现精准调节。

    推行预防性维护，建立基于设备状态的定期保养与清洗制度。

    注重系统协同，将脱硫、脱硝、除尘与余热回收视为一个整体进行优化设计与管理。

    唯有通过这种精细化、系统化的运维管理，才能确保环保设施长期稳定高效运行，真正实现环境效益与经济效益的统一。