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)去除氣溶膠性價比較低，且效果有限。本論文從氣溶膠的形成機理出發(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)過引風機送入脫硫吸收塔中，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)生以下化學反應[2]：

式＜1＞與式＜2＞是氨水初次與漿液混合的化學反應，實際的脫硫過程是反應式式＜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，溶液組分即反應脫硫效率，而可以通過變頻控制氨水的投入達到控制漿液PH的目的。＜5＞式是硫銨法脫硫后將亞硫酸銨氧化得到穩(wěn)定的硫酸銨的反應過程。

一般的脫硫系統(tǒng)設置有吸收循環(huán)系統(tǒng)、氧化循環(huán)系統(tǒng)、氨水供應系統(tǒng)、工藝水供應系統(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準的工業(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。

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＞的化學反應向著正方向移動，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，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準。大部分國內(nèi)電廠濕法脫硫系統(tǒng)并不能滿足這一指標，拆除原有脫硫系統(tǒng)再重建新設備不僅投資較大，而且原有土建基礎難以處理，建設周期長，耽誤建設單位生產(chǎn)計劃，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，只需要在原有設備的基礎上，新建一套一級循環(huán)漿液槽，建設周期短，投資費用低。

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)應用

山西玉龍投資集團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，單臺爐設計處理煙氣量（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。原計劃采用鈣法脫硫工藝并已完成土建基礎施工，后期設計變更為硫銨法脫硫。在充分考慮技術(shù)指標以及節(jié)省資金投入的基礎上，充分考慮現(xiàn)場條件，作者研究在利用原有塔體及其基礎結(jié)構(gòu)的基礎上，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。

該項目于2017年6月建成并獲得驗收通過，二氧化硫排放濃度可以達到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要求，同時生產(chǎn)的副產(chǎn)物硫酸銨符合《GB/T 535-95》中的二級硫銨品質(zhì)標準。

4 應用前景

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,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工程擘報,2010(4).

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