馬緒海 李欣欣

江蘇溧竹環(huán)境工程有限公司

硫銨法脫硫一種減少氣溶膠的技術(shù)措施

馬緒海 李欣欣

江蘇溧竹環(huán)境工程有限公司

隨著合成氨技術(shù)的成熟，目前的氨法脫硫技術(shù)日趨完善，但其中的氣溶膠問題一直難以有效解決。目前的研究方向多偏重于如何去除形成后的氣溶膠，氣溶膠一旦形成就難以去除，完全采用超聲波及凝并系統(tǒng)去除氣溶膠性價(jià)比較低，且效果有限。本論文從氣溶膠的形成機(jī)理出發(fā)，將氧化循環(huán)漿液分置于兩個漿液氧化槽中，論述一種減少氣溶膠形成的技術(shù)措施，再通過塔頂部的高效除霧凝并，達(dá)到超低排放的目的。相對于濕電除塵技術(shù)，該技術(shù)有效的規(guī)避了濕式硫銨法脫硫腐蝕性大的問題。

氨法；濕式脫硫；氣溶膠；硫銨回收

1 工藝介紹

電站鍋爐及工業(yè)鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣首先通過除塵器除塵，再經(jīng)過引風(fēng)機(jī)送入脫硫吸收塔中，通過與吸收塔內(nèi)部循環(huán)漿液的逆流接觸脫去二氧化硫，最后經(jīng)過煙囪排放。

硫銨法脫硫是將氨水打入吸收塔漿液中，通過噴淋與含SO2的煙氣接觸，發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)[2]：

式＜1＞與式＜2＞是氨水初次與漿液混合的化學(xué)反應(yīng)，實(shí)際的脫硫過程是反應(yīng)式式＜3＞與式＜4＞，這是一個循環(huán)的過程(PH約為5.5～6.5)，利用亞硫酸銨將二氧化硫吸收生成亞硫酸氫銨，再次加入氨水或液氨與酸式鹽結(jié)合生成亞硫酸銨。Johnstone提出脫硫漿液PH值是(NH4)2SO3－NH4HSO3溶液組份的單值函數(shù)，通過控制循環(huán)漿液的PH可以得到穩(wěn)定的溶液組分，溶液組分即反應(yīng)脫硫效率，而可以通過變頻控制氨水的投入達(dá)到控制漿液PH的目的。＜5＞式是硫銨法脫硫后將亞硫酸銨氧化得到穩(wěn)定的硫酸銨的反應(yīng)過程。

一般的脫硫系統(tǒng)設(shè)置有吸收循環(huán)系統(tǒng)、氧化循環(huán)系統(tǒng)、氨水供應(yīng)系統(tǒng)、工藝水供應(yīng)系統(tǒng)、檢修系統(tǒng)、地坑系統(tǒng)等，氧化循環(huán)槽中的漿液主要成分為硫酸銨、亞硫酸銨、亞硫酸氫銨等，氧化循環(huán)槽主要用于漿液的氧化。氧化后的溶液經(jīng)過提濃，經(jīng)過離心、干燥得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)硫銨。

2 技術(shù)措施

氣溶膠中含有(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2SO4等，亞硫酸銨即是氣溶膠的主要成分[3]，而亞硫銨主要是逃逸出來的氨與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成以及循環(huán)漿液中的亞硫酸銨成分的揮發(fā)形成的。通過在不減少循環(huán)脫硫漿液總量的前提下，控制亞硫酸銨的循環(huán)液量，提高硫酸銨的循環(huán)量，即可明顯的降低氣溶膠的排放指標(biāo)。

本論文作者研究將氧化循環(huán)槽內(nèi)的漿液分置于兩個不同的漿液槽中，一級漿液槽漿液中含有較高的亞硫酸銨，用來添加脫硫劑脫除二氧化硫，使式＜3＞的化學(xué)反應(yīng)向著正方向移動，抑制亞硫酸銨的分解揮發(fā)，二級漿液槽內(nèi)并不添加脫硫劑，減少了氨的逃逸，其使用一級漿液槽內(nèi)溢流過來的氧化后的漿液，該漿液經(jīng)過式＜5＞所示的氧化反應(yīng)，亞硫酸銨得以降低，得到不易分解揮發(fā)的硫酸銨，并將該漿液分布器分布在較高的位置，同時(shí)用來洗滌吸收第一個漿液槽內(nèi)的亞硫銨，一舉兩用，綜合考量降低了氣溶膠的形成及其逃逸。

目前隨著國家加大環(huán)保治理力度，環(huán)保要求進(jìn)一步提高，鍋爐煙氣二氧化硫排放要求小于35mg/Nm3,氮氧化物排放小于50 mg/Nm3，粉塵排放小于5 mg/Nm3，及滿足超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。大部分國內(nèi)電廠濕法脫硫系統(tǒng)并不能滿足這一指標(biāo)，拆除原有脫硫系統(tǒng)再重建新設(shè)備不僅投資較大，而且原有土建基礎(chǔ)難以處理，建設(shè)周期長，耽誤建設(shè)單位生產(chǎn)計(jì)劃，綜合考慮這并不是最佳途徑。將氧化循環(huán)漿液分置為一級循環(huán)漿液槽和二級循環(huán)漿液槽，只需要在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，新建一套一級循環(huán)漿液槽，建設(shè)周期短，投資費(fèi)用低。

濕式硫銨法脫硫腐蝕性較大，采用濕電除塵器來降低氣溶膠，濕電的電極至少需采用2205等雙相不銹鋼，且仍不可避免的產(chǎn)生點(diǎn)蝕、阻塞等問題，增加了塔體鋼結(jié)構(gòu)的施工成本，采用漿液分置的方法有效的規(guī)避了這些問題。

3 工業(yè)應(yīng)用

山西玉龍投資集團(tuán)有限公司一期原有兩臺75 t/h的循環(huán)流化床鍋爐，采用兩爐一塔的模式，單臺爐設(shè)計(jì)處理煙氣量（工況）170000 m3/h，燃煤量約20 t/h，鍋爐出口SO2原始濃度約為5000 mg/Nm3。原計(jì)劃采用鈣法脫硫工藝并已完成土建基礎(chǔ)施工，后期設(shè)計(jì)變更為硫銨法脫硫。在充分考慮技術(shù)指標(biāo)以及節(jié)省資金投入的基礎(chǔ)上，充分考慮現(xiàn)場條件，作者研究在利用原有塔體及其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加一套外部循環(huán)漿液槽作為一級循環(huán)漿液槽，利用原有脫硫塔作為二級循環(huán)漿液槽，將氧化循環(huán)漿液分置，即將塔內(nèi)一部分漿液置于外部一級槽內(nèi)。同時(shí)為保證系統(tǒng)的氧化率，氧化系統(tǒng)管路將一級循環(huán)漿液槽內(nèi)部漿液跟二級塔內(nèi)部漿液串聯(lián)起來，在PH值約為4的條件下達(dá)到99%以上的氧化率。氧化后的漿液經(jīng)過循環(huán)泵打入二級旋流系統(tǒng)、離心系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)，最終得到硫酸銨晶體。

該項(xiàng)目于2017年6月建成并獲得驗(yàn)收通過，二氧化硫排放濃度可以達(dá)到10 mg/Nm3以下，完全符合山西懷仁地區(qū)鍋爐煙氣二氧化硫排放指標(biāo)要求，同時(shí)生產(chǎn)的副產(chǎn)物硫酸銨符合《GB/T 535-95》中的二級硫銨品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

4 應(yīng)用前景

隨著濕式硫銨法脫硫技術(shù)的發(fā)展，氣溶膠、氨逃逸等問題正在得到有效的解決，無廢水排放、運(yùn)行成本低，脫硫治污的過程將二氧化硫變廢為寶，生產(chǎn)多用農(nóng)業(yè)肥料，符合我國農(nóng)業(yè)大國的國情。相比于濕電除塵器去除氣溶膠，該技術(shù)有效的規(guī)避了濕式硫銨法脫硫腐蝕性嚴(yán)重的問題，在未來將得到更為廣闊的發(fā)展。

[1] 徐長春,傅國光.氨法煙氣脫硫技術(shù)綜述[J].電力環(huán)境保護(hù),2005(6).

[2] 楊飏.二氧化硫減排技術(shù)與煙氣脫硫工程[M].冶金工業(yè)出版社,2004.

[3] 鮑靜靜,印華斌,楊林軍,顏金培.濕式氨法煙氣脫硫中氣溶膠的形成特性研究[J].高?；瘜W(xué)工程擘報(bào),2010(4).

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.176