一、系統(tǒng)冷凝酸的由來

在裝置的正常生產(chǎn)過程中，煙氣中包含三氧化硫、水蒸氣和硫酸蒸氣。其中，三氧化硫由二氧化硫轉(zhuǎn)化而來，在焚硫爐中，其含量通常在0.25%-0.5%之間，具體含量會(huì)因焚硫爐溫度和液硫中有機(jī)物含量的不同而有所變化。在轉(zhuǎn)化器中，各段的轉(zhuǎn)化率會(huì)因催化劑選型的不同而略有差異。對(duì)于3+1兩轉(zhuǎn)兩吸的工藝流程，一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率可達(dá)到95%以上。因此，在三段出口到一吸塔之間的管道和設(shè)備中，三氧化硫的濃度會(huì)達(dá)到一個(gè)峰值。

正常運(yùn)行時(shí)，水蒸氣主要通過空氣帶入。盡管空氣經(jīng)過干燥塔處理，但干燥效率無(wú)法達(dá)到100%。干燥塔出口的水分含量通?？刂圃?.1g/Nm³以下。這些殘余水分進(jìn)入系統(tǒng)后，一部分以蒸氣的形式存在，另一部分與三氧化硫反應(yīng)生成硫酸蒸氣，并以硫酸蒸氣的形式存在。

干燥塔出口安裝了絲網(wǎng)除霧器，但除霧效率同樣無(wú)法達(dá)到100%。通常，干燥塔出口的酸霧含量控制在30mg/Nm³以下。這些酸霧一部分在管道中積聚，通過排酸管道排出系統(tǒng)并收集，另一部分則在焚硫爐加熱后以硫酸蒸汽的形式存在。

該混合煙氣相當(dāng)于在某一特定溫度下，某濃度的硫酸飽和蒸氣的組成，而該溫度即為該濃度硫酸蒸氣的露點(diǎn)。當(dāng)混合煙氣溫度低于該露點(diǎn)溫度時(shí)，硫酸蒸氣就會(huì)冷凝成液態(tài)硫酸，這就是我們所說的冷凝酸。

二、影響露點(diǎn)溫度的因數(shù)

1、水分：水分含量增高，會(huì)使露點(diǎn)溫度升高

2、三氧化硫的濃度：三氧化硫濃度越高，與空氣中的水蒸氣就越容易形成硫酸，導(dǎo)致露點(diǎn)溫度上升。

3、煙氣壓力：煙氣壓力越高，硫酸的露點(diǎn)溫度越高。

4、煙氣中的雜質(zhì)：若煙氣中的雜質(zhì)與硫酸能發(fā)生反應(yīng)，改變硫酸的濃度，使特定硫酸濃度發(fā)生變化，露點(diǎn)溫度也發(fā)生變化。

三、運(yùn)行過程中產(chǎn)生冷凝酸的原因分析

1、在硫酸裝置的正常運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)化三段出口至一吸塔之間的設(shè)備及管道內(nèi)的煙氣，其三氧化硫濃度會(huì)達(dá)到一個(gè)峰值。這些煙氣在進(jìn)入一吸塔之前需經(jīng)過換熱處理，通過省煤器換熱后，煙氣溫度會(huì)降至一個(gè)極低值。如果該溫度低于露點(diǎn)溫度，就會(huì)導(dǎo)致冷凝酸的生成。因此，在裝置正常運(yùn)行時(shí)，省煤器2的出口處容易出現(xiàn)冷凝酸。

2、一吸塔出口煙氣中的三氧化硫99.9%以上被吸收，煙氣經(jīng)過一吸塔后，三氧化硫濃度顯著降低，導(dǎo)致該條件下的露點(diǎn)溫度下降。然而，一吸塔出口煙氣溫度受除霧器和一吸酸溫的限制，也大幅降低。在一吸塔中，煙氣與硫酸接觸會(huì)產(chǎn)生酸霧，其中絕大部分被除霧器攔截（一吸塔出口酸霧濃度通常控制在20mg/Nm³以下，部分裝置的控制標(biāo)準(zhǔn)可能更高）。未被攔截的酸霧進(jìn)入煙氣管道，部分在管道中沉積形成冷凝酸，其余部分則進(jìn)入后續(xù)工段，轉(zhuǎn)化為硫酸蒸氣。因此，一吸塔出口處會(huì)產(chǎn)生冷凝酸，冷熱換熱器管側(cè)也可能出現(xiàn)冷凝酸現(xiàn)象。

3、省煤器1中的煙氣是經(jīng)過二次轉(zhuǎn)化后的煙氣，其三氧化硫濃度顯著降低。由于煙氣組分的變化，露點(diǎn)溫度也隨之下降，因此可以更安全地將省煤器1出口煙氣溫度控制在較低水平，而不易形成冷凝酸。

4、熱熱換熱器和高溫過熱器由于其操作溫度較高，遠(yuǎn)高于露點(diǎn)溫度，因此在正常情況下不會(huì)產(chǎn)生冷凝酸。

四、硫酸裝置出現(xiàn)冷凝酸原因分析

1、干燥塔出口

主要原因是絲網(wǎng)除沫器的除沫效果不佳，導(dǎo)致酸霧進(jìn)入管道并積聚形成冷凝。除沫效果不僅受除沫設(shè)備本身性能的影響，還與干燥塔的進(jìn)塔氣速密切相關(guān)。氣速過大或過小都會(huì)影響除霧效果。此外，分酸過程和酸溫的變化可能導(dǎo)致大量酸沫產(chǎn)生，超出絲網(wǎng)除沫器的處理能力，從而造成酸沫增多。

2、省煤器2出口

出口煙氣溫度偏低，低于露點(diǎn)溫度會(huì)生成冷凝酸；省煤器給水溫度偏低，水管與煙氣接觸的局部地方溫度低于露點(diǎn)溫度生成冷凝酸；干燥空氣含水量偏高，導(dǎo)致露點(diǎn)溫度升高，生成冷凝酸；進(jìn)轉(zhuǎn)化器氣濃偏高或者一轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率偏高，導(dǎo)致三氧化硫的濃度升高，使露點(diǎn)溫度升高，生成冷凝酸；液硫中含有可與硫酸反應(yīng)的雜質(zhì)，也會(huì)使露點(diǎn)溫度發(fā)生變化生成冷凝酸；系統(tǒng)漏入水蒸氣，導(dǎo)致露點(diǎn)溫度升高，生成冷凝酸，包括磺槍夾套漏入，鍋爐漏入，高溫過熱器漏入。

3、一吸塔出口管道或冷熱換熱器殼層

主要原因是一塔除霧器的除霧效果不佳，導(dǎo)致酸霧進(jìn)入管道并積聚形成冷凝酸。除霧器的效果不僅受設(shè)備本身性能的影響，還與除霧器的安裝法蘭以及酸封杯中的酸量有關(guān)。此外，一吸塔內(nèi)分酸不均或酸溫變化可能導(dǎo)致大量酸沫產(chǎn)生，超出除霧器的處理能力，從而增加酸沫的生成量。另一方面，冷熱換熱器內(nèi)漏也是一個(gè)重要因素，當(dāng)大量高濃度的三氧化硫從管程泄漏到殼程的低溫側(cè)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致低溫側(cè)三氧化硫濃度升高，露點(diǎn)溫度上升，進(jìn)而生成冷凝酸。

4、熱熱換熱器和高溫過熱器、省煤器1

主要是因?yàn)樗魵饴┤胂到y(tǒng)，露點(diǎn)溫度升高生成冷凝酸。省煤器1也有可能因?yàn)闊煔鉁囟冗^低，低于露點(diǎn)溫度生成冷凝酸。

五、冷凝酸的處理及危害

冷凝酸必須及時(shí)排出設(shè)備外，并進(jìn)行妥善收容處理，或直接排入硫酸地下槽，或通過石灰中和處理。若冷凝酸未能及時(shí)排出，首先會(huì)腐蝕設(shè)備管道，對(duì)設(shè)備造成不可逆的損害。其次，設(shè)備管道中硫酸的存在會(huì)導(dǎo)致硫酸濃度發(fā)生變化，從而引起該氣相組分下露點(diǎn)溫度的改變，進(jìn)而產(chǎn)生源源不斷的冷凝酸，出現(xiàn)冷凝酸無(wú)法排盡的現(xiàn)象。特別是在新建裝置首次開車期間，干燥塔的干燥效率難以保證，可能會(huì)有大量水分進(jìn)入系統(tǒng)。此外，進(jìn)入省煤器的除氧水溫度也相對(duì)較低，導(dǎo)致省煤器出口的煙氣溫度無(wú)法迅速升至露點(diǎn)溫度以上，從而產(chǎn)生大量冷凝酸。如果冷凝酸不能及時(shí)排出，就會(huì)形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致冷凝酸量不斷增加。因此，在排放冷凝酸時(shí)，必須確保排盡，否則冷凝酸會(huì)持續(xù)新增。