許 寧

(陽(yáng)煤集團(tuán)和順化工有限公司，山西 和順 032700)

引 言

隨著國(guó)家對(duì)燃煤鍋爐煙氣排放指標(biāo)要求的提高，山西陽(yáng)煤和順化工有限公司現(xiàn)有的煙氣脫硫設(shè)施已經(jīng)達(dá)不到排放指標(biāo)的要求，為了滿足煙氣達(dá)標(biāo)排放的要求，陽(yáng)煤和順化工決定對(duì)煙氣脫硫項(xiàng)目進(jìn)行改造，目的是通過(guò)改造，達(dá)到國(guó)家超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 目前運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1.1 目前運(yùn)行現(xiàn)狀

和順化工現(xiàn)有3臺(tái)鍋爐(2臺(tái)75 t鍋爐和1臺(tái)60 t“三廢”混燃爐)，正常情況是兩開一備(開一臺(tái)75 t和三廢爐混燃爐)，煙氣量50萬(wàn)m3/h～55萬(wàn)m3/h(工況)。75 t鍋爐獨(dú)立配有電袋除塵、三廢爐配有靜電除塵裝置、每臺(tái)爐配有選擇性非催化還原法脫硝裝置，三爐共用一套氨法脫硫裝置。

1.2 存在問(wèn)題及原因分析

煙氣脫硫裝置于2011年建成，由于建設(shè)得比較早，系統(tǒng)所有設(shè)備的配置都小，煙氣的實(shí)際運(yùn)行空速為3.6 m/s，脫硫液氣比不足1.0，遠(yuǎn)低于規(guī)范指標(biāo)，煙氣中煙塵質(zhì)量濃度150 mg/m3左右，嚴(yán)重超標(biāo)，二氧化硫頻繁超標(biāo)，NOx能夠達(dá)標(biāo)排放，根本不能滿足現(xiàn)行的國(guó)家環(huán)保最低排放標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行中還存在如下問(wèn)題：煙囪排放煙氣拖尾長(zhǎng)，氣溶膠和氨逃逸比較多，濃縮段結(jié)料，硫銨產(chǎn)量低等。產(chǎn)生以上問(wèn)題的主要原因：脫硫塔設(shè)計(jì)不合理，脫硫塔空塔氣速過(guò)快；塔內(nèi)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，塔內(nèi)噴淋覆蓋率、除霧器無(wú)法滿足現(xiàn)有排放標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求，且沒(méi)有設(shè)計(jì)脫除逃逸氨、氣溶膠以及液沫夾帶的清洗水層；脫硫系統(tǒng)漿液pH和漿液密度控制紊亂。

2 煙氣脫硫的改造情況

2.1 改造后系統(tǒng)設(shè)計(jì)

煙氣脫硫在改造現(xiàn)有氨法脫硫裝置的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)實(shí)際情況，在最大限度利用原有電源、汽/氣源的基礎(chǔ)上，從脫硫塔進(jìn)口法蘭截面至原煙囪排出口進(jìn)行改造。采用單塔脫硫除塵一體化工藝，利用10%～15%濃度的氨水作為吸收劑吸收煙氣中的SO2。生成的亞硫酸(氫)銨溶液在脫硫吸收塔內(nèi)循環(huán)吸收，氧化槽內(nèi)被鼓入的空氣強(qiáng)制氧化生成硫酸銨溶液，硫酸銨溶液在脫硫塔內(nèi)與高溫?zé)煔饨佑|，經(jīng)過(guò)濃縮循環(huán)后送入后處理系統(tǒng)，經(jīng)濃縮、固液分離、干燥、包裝處理，包裝得到硫酸銨產(chǎn)品。主要包括以下幾個(gè)系統(tǒng)：煙氣系統(tǒng)、SO2吸收系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、吸收劑供應(yīng)系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)5個(gè)部分。

2.1.1 煙氣系統(tǒng)

煙氣系統(tǒng)的主要作用是將煙氣導(dǎo)入脫硫裝置，煙氣最大流速不超過(guò)15 m/s。

2.1.2 SO2吸收系統(tǒng)

脫硫裝置處理煙氣量為800 000 m3/h滿負(fù)荷煙氣量進(jìn)行設(shè)計(jì)。SO2吸收系統(tǒng)主要作用是利用吸收劑10%～15%濃度的氨水，通過(guò)噴淋層噴嘴噴出的脫硫循環(huán)液，與煙氣逆流接觸，吸收煙氣中的SO2，同時(shí)，利用氧化風(fēng)機(jī)鼓入的氧化空氣將吸收SO2的亞硫酸銨溶液氧化成硫酸銨溶液，利用高溫原煙氣的熱焓將硫酸銨溶液濃縮后，送硫酸銨后處理系統(tǒng)。脫硫后的凈煙氣經(jīng)除霧器除去煙氣中攜帶的液沫和霧滴，通過(guò)塔頂直排煙囪排放。

脫硫塔自下而上可分為4個(gè)主要的功能區(qū)：濃縮區(qū)：除去原煙氣中夾帶的大部分粉塵，同時(shí)利用高溫原煙氣的熱焓將硫酸銨溶液濃縮、結(jié)晶；吸收區(qū)：用于吸收煙氣中的酸性污染物；除霧凈化區(qū)：除霧凈化區(qū)在脫硫塔上部，用以凈化、分離凈煙氣夾帶的霧滴。凈化區(qū)出口煙氣中液滴質(zhì)量濃度不大于30 mg/m3。除霧凈化區(qū)由一層水洗噴淋層、除霧器組成，脫硫后煙氣通過(guò)水洗噴淋層噴出的大量清水洗滌去除煙氣中夾帶的可溶性銨鹽，洗滌水通過(guò)積液盤收集至水洗槽中循環(huán)使用，設(shè)置積液盤的目的是確保水洗溶液與下部吸收溶液形成銨鹽濃度梯度，設(shè)置除霧器是確保去除離開水洗層后煙氣中夾帶的水滴;濕電深度除塵、除霧、除SO3酸霧區(qū)。

2.1.3 氧化空氣系統(tǒng)

2.1.4 吸收劑供應(yīng)系統(tǒng)

吸收劑采用10%～15%濃度氨水，我公司通過(guò)管道把氨水輸送到脫硫界區(qū)內(nèi)的氨水槽。給料量根據(jù)鍋爐負(fù)荷、FGD裝置進(jìn)口和出口的SO2濃度及脫硫漿液pH值進(jìn)行控制。

2.1.5 后處理系統(tǒng)

硫酸銨回收系統(tǒng)分三級(jí)：第一級(jí)為硫酸銨旋流濃縮器，離開旋流器的漿液固體含量為40%～50%；第二級(jí)為離心機(jī)分離，經(jīng)離心機(jī)分離后含水率質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于5%的硫酸銨，第三級(jí)為干燥機(jī)，經(jīng)干燥機(jī)干燥后含水率質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1%，硫銨產(chǎn)品合格。

2.2 改造后原理及流程

2.2.1 脫硫原理

我公司采用的煙氣氨法脫硫工藝采用成熟的飽和結(jié)晶工藝技術(shù)，此技術(shù)能有效回收煙氣中的SO2，同時(shí)副產(chǎn)硫酸銨化肥，該工藝已在多個(gè)工程中得到成功運(yùn)用，技術(shù)成熟可靠。

根據(jù)氨肥法脫硫的基本反應(yīng)式見式(1)～式(4)。

(1)

(2)

(3)

(4)

其中式(1)、式(2)是SO2吸收反應(yīng)式；式(3)是式(2)的再生反應(yīng)式；式(4)是亞鹽氧化生成硫銨的反應(yīng)式。反應(yīng)式(1)和式(2)均為SO2吸收化學(xué)反應(yīng)式。pH<6，游離NH3含量低，SO2吸收以反應(yīng)式(2)為主導(dǎo)，由于游離NH3含量低，NH3平衡分壓也低，煙氣逸氨小；pH>6，游離NH3含量高，SO2吸收以反應(yīng)式(1)為主導(dǎo)，SO2吸收雖好，但逸氨量大，氨耗大。因此，控制合理的pH值是保證高的SO2吸收率和控制煙氣逸氨的關(guān)鍵。

2.2.2 脫硫流程(見第136頁(yè)圖1)

從鍋爐引風(fēng)機(jī)出來(lái)的熱煙氣在塔內(nèi)迅速降溫增濕，隨后，煙氣逆流而上，與自上而下的漿液充分接觸，循環(huán)吸收液利用高溫?zé)煔獾臒崃繉⑷芤哼M(jìn)行濃縮，煙氣通過(guò)集液器進(jìn)入脫硫塔中部。

煙氣進(jìn)入脫硫塔中部，向上與來(lái)自脫硫塔下部漿池中的吸收液逆流接觸(脫硫塔設(shè)置3層漿液噴淋層)，SO2被充分吸收后，經(jīng)水洗除塵裝置，通過(guò)大量清水洗滌去除煙氣中夾帶的硫酸銨以及在吸收過(guò)程中可能產(chǎn)生的氣溶膠，凈煙氣進(jìn)入除霧器去除煙氣中夾帶的液滴，最后進(jìn)入濕電除塵器除塵后通過(guò)脫硫塔頂直排煙囪排放。

脫硫塔底部的濃縮循環(huán)液通過(guò)濃縮循環(huán)泵入脫硫塔濃縮段與高溫?zé)煔饨佑|，利用高溫?zé)煔獾臒崃繉⒘蛩徜@溶液進(jìn)行濃縮，然后部分送至硫酸銨后處理系統(tǒng)進(jìn)行液固分離、離心分離、干燥后經(jīng)過(guò)包裝得到硫酸銨商品。

2.3 改造過(guò)程主要設(shè)備

2.3.1 供氨系統(tǒng)

改造氨水罐排放管道PG01-100-DEBA1-H11接引至脫硫塔，保證無(wú)氨氣排放，減少揮發(fā)氨損耗；增加氨水泵出口至新增吸收液循環(huán)槽，脫硫循環(huán)泵入口以及循環(huán)水池管道。

2.3.2 水循環(huán)系統(tǒng)

將現(xiàn)有循環(huán)水池改造為二級(jí)清洗水池，循環(huán)水泵利舊為除霧器沖洗水泵，改造部分管線，將原3臺(tái)增濃循環(huán)泵改造為二級(jí)清洗水泵，兩開一備；增加一套高效除霧器沖洗水系統(tǒng)，包括1臺(tái)工藝水槽和2臺(tái)工藝水泵。

2.3.3 漿液循環(huán)系統(tǒng)

漿液罐利舊，將3臺(tái)增濃循環(huán)泵更換為2臺(tái)大流量泵，出料泵更換2臺(tái)。

圖1 鍋爐煙氣氨法脫硫改造后工藝流程示意圖

2.3.4 脫硫系統(tǒng)

增加1臺(tái)吸收塔，與原塔串聯(lián)運(yùn)行，原煙氣進(jìn)原脫硫塔，在原塔濃縮段降溫濃縮后串入新建吸收塔，通過(guò)3級(jí)噴淋吸收后再串入原塔2層清洗水段、2級(jí)除霧段和2級(jí)高效除霧段。新建吸收塔下部為吸收循環(huán)槽，新增4臺(tái)脫硫循環(huán)泵，三運(yùn)一備。原脫硫塔下部吸收循環(huán)槽改造為一級(jí)清洗水槽，原2臺(tái)脫硫循環(huán)泵改造為一級(jí)清洗水泵。原脫硫塔內(nèi)上部結(jié)構(gòu)改造，原有設(shè)施根據(jù)情況利舊或拆除，重新增設(shè)鋼梁并重做鱗片防腐，塔體增高。即，原脫硫塔從下到上依次包括：一級(jí)清洗水槽、濃縮段、清洗水段、除霧段和高效除霧段；吸收段設(shè)置于新建吸收塔內(nèi)。

2.3.5 氧化系統(tǒng)

氧化系統(tǒng)利舊，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況改造部分管線。

2.3.6 回收系統(tǒng)

更換一套干燥器系統(tǒng)，部分利舊；原結(jié)晶器和干燥廢氣均引致新建吸收塔內(nèi)與煙氣一同凈化排放，更換高壓頭引風(fēng)機(jī)。

2.3.7 泵冷卻水系統(tǒng)

根據(jù)改造新增泵情況，增加部分冷卻水設(shè)施。2.3.8 濕電除塵系統(tǒng)

采用水噴淋方式清洗電極表面的粉塵，無(wú)二次揚(yáng)塵產(chǎn)生，保證除塵器的出口粉塵質(zhì)量濃度<5 mg/m3。通過(guò)濕式電除塵器的收集濕法脫硫工藝后續(xù)煙氣中PM2.5微細(xì)粉塵和氣溶膠，去除率>90%；可收集濕法脫硫后續(xù)煙氣中的汞及重金屬，其去除率>90%。改善排放煙氣透明度，必須滿足國(guó)家最低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

本技術(shù)改造方案的目的是解決廠區(qū)鍋爐系統(tǒng)煙氣SO2污染問(wèn)題，采用成熟的SO2煙氣吸收氧化一體化工藝技術(shù)。此技術(shù)為綜合治理回收利用，既消除煙氣中有害污染物SO2，又得到有用的化肥產(chǎn)品，硫資源得到利用，符合我國(guó)的基本國(guó)策及當(dāng)前我國(guó)推行的循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策。項(xiàng)目實(shí)施后，將具有良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和一定的經(jīng)濟(jì)效益，這對(duì)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。