卜正國

(江蘇孝天環(huán)保科技有限公司，江蘇 淮安 223001)

1 前言

在廢氣脫硫技術(shù)中原占主導(dǎo)地位的是石灰石—石膏法，但存在生產(chǎn)系統(tǒng)容易堵塞以及產(chǎn)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(shù)在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境影響方面的競爭性分析，顯示濕式氨法脫硫技術(shù)優(yōu)勢明顯，更加符合我國國情以及嚴(yán)格的二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)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(jié)晶漿液脫水技術(shù)涉及采用氨與硫酸直接進(jìn)行中和反應(yīng)工業(yè)上，主要涉及利用工業(yè)生產(chǎn)中副產(chǎn)物以及排放的廢氣用硫酸或氨水吸收(如硫酸吸收焦?fàn)t氣中的氨，氨水吸收煙氣中二氧化硫，卡普綸生產(chǎn)中的氨或硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中的硫酸廢液)副產(chǎn)硫酸銨的領(lǐng)域，更重要的涉及燃煤鍋爐煙氣氨法脫硫領(lǐng)域。

煙氣氨法脫硫技術(shù)主要利用客戶生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(jù)客戶的需求轉(zhuǎn)化成最有價(jià)值的副產(chǎn)物(硫酸銨、亞硫酸銨、復(fù)合肥、有機(jī)肥)，從而創(chuàng)造最大的社會效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益。

氨法脫硫的超低排放技術(shù)在燃煤鍋爐煙氣脫硫技術(shù)上，采用多功能一體化脫硫塔的脫硫工藝設(shè)計(jì)，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(dá)到煙氣超低排放指標(biāo)。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(yīng)用較多。在此工藝中從形成的硫酸銨結(jié)晶漿液中取出硫酸銨結(jié)晶物對生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行至關(guān)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(jìn)行中和生產(chǎn)和廢氣處理中副產(chǎn)硫酸銨時(shí)，其溶液pH值低至2.5～3.5，類似強(qiáng)酸，尤其在鍋爐煙氣處理中副產(chǎn)硫酸銨時(shí)，隨著系統(tǒng)運(yùn)行周期增長，氯離子累積增加，達(dá)100 g/L以上，在強(qiáng)酸性條件下，氯離子腐蝕性極強(qiáng)。

3 常規(guī)設(shè)計(jì)硫酸銨脫水裝置離心機(jī)

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

針對上述問題，筆者經(jīng)過多方考察，調(diào)研，歷經(jīng)工廠試驗(yàn)，創(chuàng)新應(yīng)用，在全國首創(chuàng)將真空皮帶過濾機(jī)改良引用至氨法脫硫工藝的硫酸銨漿液結(jié)晶物過濾，效果顯著。

4 真空皮帶過濾機(jī)

4.1 真空皮帶過濾機(jī)原理

硫酸銨結(jié)晶物漿液脫水裝置通過把真空皮帶脫水機(jī)、氣液分離器、真空泵、密封罩安裝在生產(chǎn)硫酸銨的脫水工序上，通過離心給料泵將含硫酸銨結(jié)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(jī)濾布上，通過真空泵抽吸形成負(fù)壓，充分利用硫酸銨重力和真空吸力實(shí)現(xiàn)含硫酸銨結(jié)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(chǎn)生的無組織氣體。

濾布鋪設(shè)在環(huán)形橡膠帶上同步運(yùn)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(jié)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(jīng)過濾布，通過環(huán)形橡膠帶上的橫溝槽匯合，并由小孔進(jìn)入真空室，進(jìn)入真空室的含有硫酸銨的清液經(jīng)汽水分離器分離，排出回用硫酸銨生產(chǎn)系統(tǒng)，隨著橡膠帶和濾布的轉(zhuǎn)動，硫酸銨結(jié)晶被過濾在濾布上形成濾餅，形成的濾餅依次進(jìn)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(jīng)過張緊裝置后重新進(jìn)入過濾區(qū)，進(jìn)行循環(huán)過濾，脫水后硫酸銨濾餅經(jīng)干燥包裝成品。定期用清水對濾布清洗再生，維持生產(chǎn)能力。

4.2 真空皮帶過濾機(jī)構(gòu)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(jī)4包括:機(jī)架401、主動輪402、從動輪403、電機(jī)404、減速機(jī)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(shè)置在機(jī)架401的兩側(cè)，電機(jī)404通過減速機(jī)405與主動輪402連接，環(huán)形摩擦帶406內(nèi)表面貼合設(shè)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(gòu)成工作區(qū)，濾布410鋪設(shè)在環(huán)形橡膠帶407的工作區(qū)上，環(huán)形橡膠帶407上設(shè)置有多個(gè)橫溝槽，橫溝槽由邊緣向中心位置延伸，并與設(shè)置在環(huán)形橡膠帶407中心處的導(dǎo)流孔連接，真空滑臺408設(shè)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(jī)架401上，并對卸料后的濾帶410進(jìn)行糾偏和張緊。

圖1 真空皮帶過濾機(jī)構(gòu)造Fig.1 Structure of vacuum belt filter

4.3 真空皮帶過濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

(1)真空皮帶過濾機(jī)為一個(gè)完整設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動化運(yùn)行，可以變頻運(yùn)行，并可以對皮帶自動糾偏。

(2)真空皮帶脫水機(jī)、氣液分離器、管道及軟管材質(zhì)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(zhì)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(jī)應(yīng)用在硫酸銨生產(chǎn)系統(tǒng)中，解決含硫酸銨結(jié)晶漿液pH值低，對金屬類過濾設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致維修成本增大；也解決含灰、細(xì)小硫酸銨結(jié)晶難以脫水問題；也解決適用于含各種比例的硫酸銨結(jié)晶漿液脫水，根本解決生產(chǎn)難以正常的難題。年可節(jié)省維修費(fèi)用50萬元人民幣。

4.4 應(yīng)用案例

目前，筆者在實(shí)踐應(yīng)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(yùn)行良好，可將脫硫塔漿液中硫酸銨結(jié)晶物和粉塵完全取出，在過濾液中無肉眼可見結(jié)晶物等，硫酸銨過濾液清澈。

5 結(jié)論

真空皮帶過濾機(jī)創(chuàng)新應(yīng)用在氨法脫硫工藝中，可將硫酸銨細(xì)小結(jié)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(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徜@的生產(chǎn)系統(tǒng)，出現(xiàn)細(xì)小硫酸銨結(jié)晶和含灰等雜質(zhì)，腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致金屬材質(zhì)的離心機(jī)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(chǎn)硫酸銨產(chǎn)品回收資源綜合利用的重要節(jié)點(diǎn)，徹底解決硫酸銨漿液中酸性低，含氯離子等腐蝕嚴(yán)重、含灰、細(xì)結(jié)晶無法取出，被迫將硫酸銨漿液轉(zhuǎn)運(yùn)，嚴(yán)重污染環(huán)境問題。

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