卜正國

(江蘇孝天環(huán)?？萍加邢薰荆K 淮安 223001)

1 前言

在廢氣脫硫技術中原占主導地位的是石灰石—石膏法，但存在生產系統(tǒng)容易堵塞以及產生大量的一般固廢石膏無法處置，造成一定環(huán)境污染。目前通過濕式氨法脫硫技術在技術、經濟、環(huán)境影響方面的競爭性分析，顯示濕式氨法脫硫技術優(yōu)勢明顯，更加符合我國國情以及嚴格的二氧化硫排放標準要求，氨法脫硫工藝逐步得到了較大的發(fā)展。文章論述的硫酸銨的結晶漿液脫水技術涉及采用氨與硫酸直接進行中和反應工業(yè)上，主要涉及利用工業(yè)生產中副產物以及排放的廢氣用硫酸或氨水吸收(如硫酸吸收焦爐氣中的氨，氨水吸收煙氣中二氧化硫，卡普綸生產中的氨或硫酸法鈦白粉生產中的硫酸廢液)副產硫酸銨的領域，更重要的涉及燃煤鍋爐煙氣氨法脫硫領域。

煙氣氨法脫硫技術主要利用客戶生產過程中產生的廢棄物(比如廢氨水)吸收處理煙氣中的有害成分(比如二氧化硫、氮氧化物等)，根據客戶的需求轉化成最有價值的副產物(硫酸銨、亞硫酸銨、復合肥、有機肥)，從而創(chuàng)造最大的社會效益、環(huán)境效益、經濟效益。

氨法脫硫的超低排放技術在燃煤鍋爐煙氣脫硫技術上，采用多功能一體化脫硫塔的脫硫工藝設計，能滿足排放出口凈煙氣中顆粒物≤5 mg/m3、SO2≤35 mg/m3、NOx≤50 mg/m3、NH3含量≤3 mg/m3，氣溶膠≤3 mg/m3，達到煙氣超低排放指標。全工藝過程SO2脫除率≥99%， 亞硫酸銨氧化效率≥99%， 氨回收率≥99%。

氨法脫硫工藝中氨—硫酸銨工藝具有代表性，應用較多。在此工藝中從形成的硫酸銨結晶漿液中取出硫酸銨結晶物對生產的穩(wěn)定進行至關重要。

2 氨—硫酸銨工藝中硫酸銨漿液分析(見表1)

表1 煙氣氨—硫酸銨脫硫漿液成分Tab.1 Desulfurization slurry composition of flue gas ammonia-ammonium fulfate

含0.1 mol/L硫酸銨水溶液的pH值為5.5，硫酸銨溶液的pH值會因硫酸銨的含量增加而明顯下降。在氨與硫酸直接進行中和生產和廢氣處理中副產硫酸銨時，其溶液pH值低至2.5～3.5，類似強酸，尤其在鍋爐煙氣處理中副產硫酸銨時，隨著系統(tǒng)運行周期增長，氯離子累積增加，達100 g/L以上，在強酸性條件下，氯離子腐蝕性極強。

3 常規(guī)設計硫酸銨脫水裝置離心機

目前，氨法脫硫含硫酸銨結晶漿液脫水裝置常規(guī)是采用離心機進行固液分離，此脫水工藝是將含硫酸銨結晶漿液用離心給料泵輸送至水力旋流器增稠，進離心機兩級篩網過濾脫水。由于上述的漿液成分腐蝕性極強，行業(yè)里常規(guī)離心機的過流材質選用牌號2205N雙相鋼以上材質，固定資產投入每臺離心機約35萬元人民幣。但選擇如此高的材質配置，2205N雙相鋼材質以上的離心機腐蝕也嚴重，平均每一個月就需要更換離心機的兩級篩網，單臺離心機設備維修成本一年增加近50萬元人民幣以上，已趕上新機成本。否則腐蝕嚴重導致兩級篩網間隙變大，硫酸銨結晶物無法過濾出來，長期積累，結晶被打散，變成細小顆粒更無法取出，使系統(tǒng)呈現糊狀漿液，含硫酸銨漿液超飽和，導致氨逃逸到煙氣中，使煙氣拖尾長，煙氣中顆粒物嚴重超標，不能達到環(huán)保指標，甚至使生產無法進行，導致停產。

針對上述問題，筆者經過多方考察，調研，歷經工廠試驗，創(chuàng)新應用，在全國首創(chuàng)將真空皮帶過濾機改良引用至氨法脫硫工藝的硫酸銨漿液結晶物過濾，效果顯著。

4 真空皮帶過濾機

4.1 真空皮帶過濾機原理

硫酸銨結晶物漿液脫水裝置通過把真空皮帶脫水機、氣液分離器、真空泵、密封罩安裝在生產硫酸銨的脫水工序上，通過離心給料泵將含硫酸銨結晶漿液送至水力旋流器增稠，增稠漿液自動給料到真空皮帶脫水機濾布上，通過真空泵抽吸形成負壓，充分利用硫酸銨重力和真空吸力實現含硫酸銨結晶漿液的固液高效分離，帶可視視窗的密封罩用于抽吸收集過濾產生的無組織氣體。

濾布鋪設在環(huán)形橡膠帶上同步運行，環(huán)形橡膠帶與真空滑臺上環(huán)形摩擦帶接觸形成水密封，含硫酸銨結晶漿液由分布器均勻地分布在耐酸耐堿的濾布上，通過真空室在濾帶上形成真空過濾區(qū)，濾液經過濾布，通過環(huán)形橡膠帶上的橫溝槽匯合，并由小孔進入真空室，進入真空室的含有硫酸銨的清液經汽水分離器分離，排出回用硫酸銨生產系統(tǒng)，隨著橡膠帶和濾布的轉動，硫酸銨結晶被過濾在濾布上形成濾餅，形成的濾餅依次進入濾餅洗滌區(qū)、洗干區(qū)，最后濾布與膠帶分開，卸除濾餅的濾布再經過張緊裝置后重新進入過濾區(qū)，進行循環(huán)過濾，脫水后硫酸銨濾餅經干燥包裝成品。定期用清水對濾布清洗再生，維持生產能力。

4.2 真空皮帶過濾機構造

如圖1所示，離心給料泵1和水力旋流器2通過管道和閥門連接，水力旋流器2與分布器3通過管道和法蘭連接。真空皮帶過濾機4包括:機架401、主動輪402、從動輪403、電機404、減速機405、環(huán)形橡膠帶407、環(huán)形摩擦帶406、濾布410、真空滑臺408、張緊裝置409，主動輪402和從動輪403分別設置在機架401的兩側，電機404通過減速機405與主動輪402連接，環(huán)形摩擦帶406內表面貼合設置在主動輪402和從動輪403的輪面上，環(huán)形橡膠帶407包覆在所述環(huán)形摩擦帶406外表面上，環(huán)形橡膠帶407上位于主動輪402和從動輪403頂端之間的部分構成工作區(qū)，濾布410鋪設在環(huán)形橡膠帶407的工作區(qū)上，環(huán)形橡膠帶407上設置有多個橫溝槽，橫溝槽由邊緣向中心位置延伸，并與設置在環(huán)形橡膠帶407中心處的導流孔連接，真空滑臺408設置在環(huán)形橡膠帶407工作區(qū)的下方，真空滑臺408上表面中部位置形成有向下凹陷的真空室，靠近真空室邊緣位置的真空滑臺上表面與環(huán)形橡膠帶工作區(qū)的底端貼合形成水密封，真空室底部連接軟管7的一端，軟管7的另一端連接氣液分離室5，氣液分離室5通過管道連接真空泵6，張緊裝置409固定在機架401上，并對卸料后的濾帶410進行糾偏和張緊。

圖1 真空皮帶過濾機構造Fig.1 Structure of vacuum belt filter

4.3 真空皮帶過濾機的優(yōu)點

(1)真空皮帶過濾機為一個完整設備，實現自動化運行，可以變頻運行，并可以對皮帶自動糾偏。

(2)真空皮帶脫水機、氣液分離器、管道及軟管材質各自為橡膠、PP類、PE類中的一種，耐酸堿、氯離子腐蝕。

(3)濾布材質為聚酯、聚丙烯尼龍中的一種，耐酸堿、氯離子腐蝕，過濾精度范圍10 μm～200 μm。

將真空帶式過濾機應用在硫酸銨生產系統(tǒng)中，解決含硫酸銨結晶漿液pH值低，對金屬類過濾設備腐蝕嚴重，導致維修成本增大；也解決含灰、細小硫酸銨結晶難以脫水問題；也解決適用于含各種比例的硫酸銨結晶漿液脫水，根本解決生產難以正常的難題。年可節(jié)省維修費用50萬元人民幣。

4.4 應用案例

目前，筆者在實踐應用中，已在浙江某公司石油煉化尾氣氨法脫硫改造中成功使用，運行良好，可將脫硫塔漿液中硫酸銨結晶物和粉塵完全取出，在過濾液中無肉眼可見結晶物等，硫酸銨過濾液清澈。

5 結論

真空皮帶過濾機創(chuàng)新應用在氨法脫硫工藝中，可將硫酸銨細小結晶完全取出，尤其針對在處理煙氣中含有的污染物二氧化硫通過氨水吸收、鼓空氣氧化轉變?yōu)榱蛩徜@的生產系統(tǒng)，出現細小硫酸銨結晶和含灰等雜質，腐蝕嚴重，導致金屬材質的離心機無法過濾的問題，十分有效。解決了處理煙氣中含有污染物二氧化硫變廢為寶，生產硫酸銨產品回收資源綜合利用的重要節(jié)點，徹底解決硫酸銨漿液中酸性低，含氯離子等腐蝕嚴重、含灰、細結晶無法取出，被迫將硫酸銨漿液轉運，嚴重污染環(huán)境問題。

大幅降低處理含硫酸銨結晶漿液脫水的投資和運行成本以及維修費用。真空皮帶過濾機創(chuàng)新應用在氨法脫硫工藝中是完全可行的。