原中秋 袁平華

(山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)〔集團(tuán)〕有限責(zé)任公司臨猗分公司山西臨猗044100)

煙氣脫硫系統(tǒng)改造

原中秋 袁平華

(山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)〔集團(tuán)〕有限責(zé)任公司臨猗分公司山西臨猗044100)

山西陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司臨猗分公司(以下簡(jiǎn)稱臨猗分公司)煙氣脫硫系統(tǒng)2013年有一段時(shí)間沒(méi)有硫酸銨產(chǎn)品產(chǎn)出，造成煙氣帶出物增多、出現(xiàn)煙塵含量超標(biāo)的現(xiàn)象;尤其2013年12月底，脫硫塔出口氣中SO2質(zhì)量濃度602mg/m3、煙塵質(zhì)量濃度480mg/m3、氮氧化物質(zhì)量濃度226mg/m3，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門下達(dá)了整改通知單。為此，請(qǐng)專家對(duì)脫硫工藝進(jìn)行調(diào)整。至2014年1月，煙氣脫硫系統(tǒng)明顯好轉(zhuǎn)，脫硫塔出口氣中SO2質(zhì)量濃度178.26mg/m3、煙塵質(zhì)量濃度35.15mg/m3、氮氧化物質(zhì)量濃度1.20mg/m3，煙氣已能達(dá)標(biāo)排放。

1 影響硫酸銨結(jié)晶的因素

硫酸銨晶體為無(wú)色斜方結(jié)晶或白色顆粒，飽和水溶液pH為5.5，溶液溫度稍微變化對(duì)硫酸銨的溶解度影響并不大。影響硫酸銨結(jié)晶的因素有:①反應(yīng)器的操作溫度;②母液的酸度，如pH;③母液中的雜質(zhì)易與硫酸銨飽和溶液形成穩(wěn)定的乳濁液，附著在晶體表面，阻礙了晶體生長(zhǎng)，打破了固液平衡，使母液過(guò)飽和度升高，不僅使晶體強(qiáng)度降低，同時(shí)形成大量針狀晶核，迅速充滿溶液，破壞正常操作。

2 脫硫系統(tǒng)存在的問(wèn)題

2.1 硫酸銨漿液pH過(guò)高

為了保證脫硫塔出口氣中SO2含量達(dá)標(biāo)，增加氨水的加入量，使得硫酸銨漿液pH過(guò)高。由于硫酸銨水溶液呈酸性，在過(guò)高的pH條件下，硫酸銨更易溶解，使溶液的過(guò)飽和度升高，導(dǎo)致結(jié)晶困難、晶體難以成長(zhǎng)，溶液中沒(méi)有形成硫酸銨晶體，出料困難;未能形成晶體的硫酸銨形成氣溶膠隨煙氣帶出，部分在煙囪煙道中析出，造成煙道中積存物過(guò)多，煙氣帶出物增多，煙氣抬升高度不夠。

2.2 氧化空氣量不足

每臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)計(jì)為40m3/h(標(biāo)態(tài))，按現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行情況，必須2臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)全開才能確保有硫酸銨晶體析出。由于溶液中灰塵的影響，降低了氧氣與亞硫酸銨接觸的機(jī)會(huì);在出不了產(chǎn)品的前提時(shí)，氧化風(fēng)機(jī)功率明顯降低，從風(fēng)機(jī)電流就可明顯看出，風(fēng)機(jī)跳閘次數(shù)增多。在風(fēng)機(jī)檢修的情況下，漿液狀況惡化，因?yàn)榱蛩徜@晶體在氧化空氣量不足的情況下更難以成長(zhǎng)，(NH4)2SO3，(NH4)2SO4及NH4HSO3形成氣溶膠隨煙氣被帶出，進(jìn)而分解或沉積，結(jié)果是煙氣中SO2和灰塵含量超標(biāo)。為此，增加氨水的加入量，造成了氨逃逸增多，進(jìn)而硫酸銨漿液pH升高。

2.3 灰塵的影響

由于75t/h和130t/h鍋爐電除塵器年久失修，除塵效率大大降低，導(dǎo)致帶入到脫硫系統(tǒng)的灰塵過(guò)多(超過(guò)設(shè)計(jì)值300mg/m3)。灰塵是影響硫酸銨結(jié)晶的主要雜質(zhì)，阻礙晶體生長(zhǎng)，打破了硫酸銨溶液中的固液平衡，溶液的過(guò)飽和度提高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞正常操作工況。因?yàn)闊煔饷摿蛑饕揽康氖侨芤褐械?NH4)2SO3來(lái)吸收煙氣中的SO2;當(dāng)硫酸銨漿液中灰塵含量過(guò)高時(shí)，漿液從噴頭中噴出時(shí)灰塵肯定不吸收SO2，當(dāng)漿液從上往下噴出時(shí)，煙氣逆流而上，接觸到灰塵的煙氣SO2肯定無(wú)法去除。若開2層噴淋，灰塵過(guò)多時(shí)出口煙氣中SO2含量超標(biāo)，有時(shí)必須開3層噴淋，即開3臺(tái)循環(huán)泵才能使SO2含量達(dá)標(biāo)排放。另外，在原料煤的煤質(zhì)變化時(shí)，從電除塵器出來(lái)的氣體中灰塵含量肯定會(huì)有變化，此變化過(guò)大時(shí)，會(huì)影響硫酸銨的生產(chǎn)操作，比如漿液的滴定量需要改變，出料時(shí)的固液比也需要視情況變化。這些需要在實(shí)際中進(jìn)行摸索，因?yàn)榱蛩徜@結(jié)晶是在一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)境中完成的，氣相、液相和固相互相疊加。相對(duì)來(lái)說(shuō)，煙氣的壓力和溫度變化的影響不大，主要是灰塵含量變化的影響?；覊m含量發(fā)生變化，要求操作調(diào)節(jié)也隨之變化，需要操作人員根據(jù)具體情況進(jìn)行判斷，否則會(huì)造成溶液狀況的惡化?；覊m還會(huì)影響到硫酸銨產(chǎn)品的品質(zhì)，使產(chǎn)品發(fā)黑發(fā)暗;由于結(jié)晶顆粒小、灰塵多，產(chǎn)品沒(méi)有光澤而呈灰色。

3 改進(jìn)方法

3.1 加氨位置的改變

控制好氨水的加入量，保證漿液pH不影響硫酸銨結(jié)晶。原使用pH試紙來(lái)檢測(cè)漿液pH，存在很大的不確定性，即取液的時(shí)間和位置難以把握，有時(shí)剛加入氨水馬上用試紙測(cè)pH，且取液口就在加氨水的位置，造成檢測(cè)出的pH偏高?，F(xiàn)將加氨水位置改至循環(huán)泵出口，因?yàn)榘彼菄娚涑鰜?lái)，形成的扇面噴射流可使?jié){液pH更均衡。

3.2 用硫酸的滴定量來(lái)控制加氨量

用硫酸滴定硫酸銨漿液的方法:取一定量硫酸和甲基紅，甲基紅的pH變色范圍4.4(紅)～6.2(黃)。用試管量取一定量硫酸銨漿液，加入幾滴甲基紅，用硫酸來(lái)滴定，硫酸裝在有刻度的試管中，控制加入硫酸的滴定量。要使甲基紅變紅需要多少滴，需要通過(guò)實(shí)際操作、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)取得，因?yàn)椴煌瑵{液會(huì)對(duì)應(yīng)不同的硫酸滴定量。上述確定以后，如果外界條件沒(méi)有大的變化，不要輕易改變，否則會(huì)造成硫酸銨無(wú)法結(jié)晶或結(jié)晶不暢而使?jié){液狀況惡化，破壞正常操作。

3.3 增加氧化空氣

從目前情況看，氧化空氣量不足是關(guān)鍵問(wèn)題。原設(shè)計(jì)氧化空氣加入點(diǎn)在塔內(nèi)5.0m高處，因?yàn)檠趸Ч缓?，改為在塔?nèi)3.5m高處，即用帶小孔噴嘴的玻璃鋼管來(lái)引入空氣。雖然更接近氧化層，但阻力也相應(yīng)增大，羅茨風(fēng)機(jī)電流明顯高于加入點(diǎn)設(shè)在5.0m處時(shí)，且風(fēng)機(jī)檢修次數(shù)增多。建議從擾動(dòng)泵出口，即原來(lái)加氨水的位置接1根空氣管，氣源來(lái)自于220t/h空氣壓縮機(jī)，其出口壓力達(dá)0.6MPa，擾動(dòng)泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為50m，相當(dāng)于0.5MPa，空氣壓力大于擾動(dòng)泵出口壓力?？諝鈮嚎s機(jī)風(fēng)壓高于羅茨風(fēng)機(jī)(設(shè)計(jì)90kPa)風(fēng)壓，可使氣液接觸更加充分，因?yàn)槠涓拷趸瘜樱趸Ч麜?huì)更好。按現(xiàn)有管口管徑為DN50mm、空氣流速10m/s計(jì)算，計(jì)算得出空氣流量為70m3/h，可以有效增加氧化空氣量，即補(bǔ)充空氣量為11m3/min。為防止液體倒流入空氣罐，管道上可加設(shè)2只止逆閥和1只截止閥，在風(fēng)機(jī)沒(méi)有故障時(shí)，可關(guān)閉閥門;在風(fēng)機(jī)檢修時(shí)，打開閥門，調(diào)節(jié)方便，有效保證脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 改造效果

控制好硫酸銨漿液的硫酸滴定量后，在外界條件沒(méi)有較大的變化情況下，出料較順利，每隔1d出料1次，因?yàn)榛覊m較多，硫酸銨成品呈灰色。與改造前相比，氨水消耗量明顯減少，原每班消耗氨水10m3左右，現(xiàn)每班只需6～7m3。產(chǎn)品硫酸銨可用作生產(chǎn)復(fù)合肥的原料，能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。從煙囪排出的煙氣顏色比以前淡，抬升高度也可以，改善了操作環(huán)境，在創(chuàng)造環(huán)保效益的同時(shí)還產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

2014-01-25)