我公司鍋爐煙氣脫硫運行總結

袁平華，韓喜民

（山西陽煤豐喜集團臨猗分公司，山西臨猗 044100）

經專家測算，每排放1t二氧化硫造成的經濟損失約為兩萬元人民幣，二氧化硫有50%左右來自于燃煤，目前，煤炭在我國能源消費中的比例占70%。因此，如何實現二氧化硫的減排，已成為一件造福人類、利國利民的大事。

燃煤鍋爐煙氣脫硫方法很多，綜觀各種形式的脫硫方法，性價比最高的是氨法脫硫，脫硫過程的中間物為NH4HSO3和（NH4）2SO3，它們同時又是吸附氮氧化物的吸收劑，效率可達80%以上；氨法工藝無廢水排放，也無廢渣排放，避免了二次污染，得到的是含硫化肥，可以產生經濟效益；由于吸收的硫、氮化合物是有害氣體，吸收硫的氨水也是工業廢料，從而可以達到 “以廢制廢”的目的。因此，氨法脫硫的優勢明顯，正成為煙氣脫硫的主流。

我公司于2010年為兩臺75t／h鍋爐和一臺130t／h鍋爐上了一套煙氣氨法脫硫裝置，并于今年4月順利產出成品硫酸銨。產品情況見表1，出塔氣體參數見表2。

1 氨法脫硫脫氮技術原理

濕式氨法在脫硫的同時又脫氮，反應分為兩部分，一是噴淋區，二是吸收塔底部漿液區，噴淋區發生的反應為：

表1 產品分析數據

表2 出塔氣體參數（兩臺75t／h鍋爐）

在一定溫度的水溶液中，亞硫酸銨（NH4）2SO3與水中溶解的NO2反應生成（NH4）2SO4（硫酸銨）與N2，建立如下平衡：

底部漿液區發生的反應為：

空氣注入底部，使亞硫銨氧化成硫銨：

其中，式（1）是吸收二氧化硫最有效的途徑，它跟噴頭的噴霧效果有很大的關系，噴頭效果好，扇面大，覆蓋區域寬，脫硫效果就好。鍋爐煙氣中氮氧化物的產生主要是因為燃燒區域的溫度一般高于爐膛溫度。高溫型的氮氧化物主要是NO2，占總氮氧化物的比例在90%以上，其余為NO、N4O2及其他，因此，氨法脫氮也就是脫硝，以脫NO2為主。

2 氨法脫硫工藝簡介

我公司氨法脫硫采用兩爐（兩臺75t／h鍋爐）一塔和一爐（一臺130t／h鍋爐）一塔形式，塔內進行氧化和結晶。塔直徑4.8m，高30.6m，采用玻璃鋼塔體。內設四層噴淋，兩層除霧器，噴頭采用碳化硅螺旋噴嘴。主要設備情況見表3。

表3 主要設備一覽表

氨水罐、工藝水罐、濾液罐、離心機、旋流器及干燥機都為兩塔共用。

2.1 工藝流程簡述

鍋爐煙氣經引風機進入脫硫吸收塔，因為我們在設計的時候就要求玻璃鋼塔體煙氣進口段3m范圍內能耐受160℃的高溫煙氣沖刷，因此沒有對原煙氣設噴水降溫裝置。煙氣經噴淋層脫硫脫氮降溫后（一般開兩層噴淋），經塔上部凈煙道進入煙囪，排入大氣，整個系統壓差不大于800Pa，基本上維持在500Pa左右。塔底漿液經擾動泵強力擾動，用羅茨風機鼓入空氣強制氧化（兩級射流），生成硫酸銨晶體，在固液比達到5%～10%范圍，用排漿泵向后工段送漿液，漿液經旋流器固液分離后，固體進入離心機脫水，旋流器和離心機分離后的母液經母液池進入板框壓濾機過濾，清液經母液罐再返回到脫硫塔循環使用。整套裝置沒有廢水外排，只是板框壓濾機有極少量的水被污泥帶走。硫酸銨漿液經離心機后晶體水含量小于5%，再經干燥機干燥得合格的硫酸銨成品，最后用自動包裝機包裝，按40kg／袋或50kg／袋裝好后送入倉庫。

裝置原設計采用pH顯控儀控制脫硫塔集液池中氨水的加入量，pH值控制在5～6，以保證二氧化硫的吸收率和控制氨的逃逸。漿液排出采用在線密度測量，漿液密度控制在1.28kg／L左右。通過控制循環量來控制煙氣出口溫度和出口二氧化硫濃度，出口煙氣溫度控制在60℃左右，出口二氧化硫控制在排放標準之內（不超過400mg／m3）。采用YQ3000－B型煙氣分析儀，每天分析兩次二氧化硫的排放濃度，根據分析數據及時調整工藝，保證煙氣達標排放。

2.2 工藝流程對比

整套裝置布置緊湊，占地面積小，主要是由于采用塔內氧化和結晶。和其他工藝相比，如塔外氧化和結晶工藝，不僅占地少，投資也少，還節約了大部分能源。塔外結晶需要用蒸汽對硫酸銨溶液進行再熱，否則硫酸銨結晶會造成管道和設備堵塞，用蒸汽提溫來提高硫酸銨溶液的溶解度。氧化結晶罐要占用一定的地方和費用，還增加一些管道、閥門和泵的投資，對環保項目來說，不僅增加了投資，還增加日常維護。

總體來說，塔內氧化和結晶，是氨法煙氣脫硫的總體走向，因其體現了節能的優勢。但缺點是對煙氣除塵要求較苛刻（粉塵含量≤300mg／m3），靜電除塵可能滿足不了要求，多數廠家的實踐表明，布袋除塵是可行的。用布袋除塵和塔內氧化結晶工藝，出來的硫酸銨成品能夠達到國家標準。

3 氨法脫硫試運行中出現的問題

我公司氨法脫硫項目自今年3月份開始試運行以來，出現過大大小小的問題。針對運行中的癥狀，我們都一一進行了處理。

3.1 塔內過結晶導致氧化風管被砸斷

2011年3月20日，由于塔體泄漏我們停塔檢修，發現塔里面有大量的結晶體存在，且每一塊都如大石頭，足足有10t之多，最大塊的晶體有60cm寬。也就是這些大塊晶體把氧化風管砸斷，導致支撐風管的托架震動，而托架是用螺栓跟塔體連接的，螺栓也被砸斷，漿液順著螺栓孔往外流。

其實在這個問題發現之前，我們就曾監測到，脫硫吸收塔出口二氧化硫含量和進口相差無幾。當時推斷認為，是煙氣灰塵含量過高，導致噴頭噴霧效果不好，因為我們用的是靜電除塵，不是布袋除塵，沒有意識到是塔內過結晶和雜物（主要是聚酯膜）堵塞，導致噴頭效果大打折扣。當時我們把板框壓濾機開啟，對漿液進行過濾，濾液重新返回吸收塔利用。僅僅過了兩天，事故就發生了。

事后分析，結晶掛壁確實是噴頭堵塞所致。打開人孔進入塔內檢查，發現大部分噴頭已經堵得嚴嚴實實。噴頭被雜物堵塞以后，噴頭扇面無法打開，噴出來的漿液呈射流，因為塔底漿液已經過飽和，硫酸銨晶體析出和煙氣中的灰塵結合，附著在氧化風管上，有些隨著塔內埋件附著在塔壁上，晶體和灰塵粘結時間長，就成了大塊結晶，到一定重量的時候，會直接壓斷下面的氧化風管，或者從塔壁上掉下來，砸斷下面的風管。

形成這么多的大塊，漿液過飽和結晶也是原因之一。由于是第一次試車，沒有經驗，排漿不及時，沒有及時把漿液送往后工段。如果在發現問題之初就開啟旋流器和離心機，而不考慮灰塵對脫硫效果的影響，這種事故就不會發生。通過對同類廠家的學習參觀，我們把排漿標準改為固液比，只要達到一定的固液比就向后工段送料。事實證明，這樣很好地控制住了硫酸銨晶體掛壁結塊現象的發生。

3.2 除霧器壓降的調整

我公司每套脫硫系統配有二級折流板平鋪式除霧器。配置有三層反沖洗裝置，它是除霧系統不堵塞不結垢，系統長期運行且達到最佳運行效果的保障。運行之初，由于沖洗不規范，加之噴頭堵塞，兩級壓差到了400Pa，無法維持正常運行。經過實踐運行，把原來每兩小時沖洗一次改為每小時沖洗一次，且每層沖洗時間縮短到1～2min，效果有了很大的改觀，壓差基本維持在260Pa，最高為350Pa。

除霧器的作用是除去煙氣所夾帶的液滴和水霧，對于氨法脫硫來說，它也是減少氨和水逃逸的最后一道屏障。要使除霧器正常工作，首先要保證煙氣流速在它的工作范圍內，流速過大過小都會產生二次夾帶。平鋪式折流板除霧器要求煙氣流速在3～6m／s。剛開始試運行的時候，我們只開一臺75t／h鍋爐，結果發現除霧器壓差為10Pa，且煙道與煙囪連接處滲水嚴重。主要是煙氣量太少，煙氣流速太低，導致除霧器不工作。把兩臺75t／h鍋爐都開啟，煙氣全部投入，除霧器壓差才慢慢上來，煙道帶水現象也不那么嚴重。因此，要使脫硫效果好，必須保證塔內煙氣流速在3～6m／s。

3.3 管線閥門的改進

稀氨水是氨法脫硫的主要原料，我公司稀氨水來源主要是合成氨弛放氣洗滌產生的稀氨水，濃度為10%左右。原設計稀氨水管線在擾動泵進口管上連接，運行中發現加氨困難，后改為加在擾動泵出口管線上。主要是擾動泵動力比較大，加在擾動泵進口管上，會增加加氨阻力，造成氨水加不進去，操作上的困難相應加大。經過改造后，加氨困難問題迎刃而解。

蝶閥具有啟閉方便迅速、省力、體積小、重量輕、調節性能好等特點，因此，本項目中的大部分閥門都使用蝶閥。但由于擾動泵和排漿泵用的是同一臺泵，而排漿流量小，擾動流量大，因此，在排漿的時候有必要對泵出口流量進行限制，這時候排漿（擾動）泵的出口閥就處于半開狀態。蝶閥如果處于節流幅度較大狀態，閥板的背面容易發生汽蝕，閥門很有可能損壞，一般均在15°外使用，就因為這個原因。這個地方的蝶閥經常出現泄漏，往往經過幾次排漿，就需要更換閥門。為此，廠家經過研究，把這個地方的閥門換成襯膠隔膜閥，其最突出的特點是隔膜把下部閥體內腔與上部閥蓋內腔隔開，使位于隔膜上方的閥桿、閥瓣等零件不受介質腐蝕，省去了填料密封結構，且不會產生介質外漏。每次排漿的時候，用隔膜閥來調節漿液出口流量，保證出料順暢。經過長時間運行，沒有發生泄漏，證明改造是成功的。

3.4 pH計和密度計使用改進

設計方在操作規程中要求漿液pH值控制在5～6。但在實際運行中，發現這個方法并不好用，操作工用試紙做漿液pH值，這種方法測量就比較粗糙，誤差大，有時就很難控制加氨量，不是pH值太大，就是太小，給操作造成很大的困難。沒辦法，后來就由總化做漿液中的氨含量，每班一次，pH試紙就成為輔助參考。

密度控制在1.28kg／L開始排漿，運行后也發現這個方法有問題。由于我們的取樣點在擾動泵進口管上，不停擾動的漿液使得密度計反應不過來，讀數誤差比較大，操作人員難以判斷。后在廠家的指導下，采用固液分層的方法來控制排漿時間，用量杯從排漿（擾動）泵進口排污管上取樣，靜置幾分鐘，使固液分層，一般固液比控制在5%～10%，達到這個范圍內就產出。經過長時間的實踐，生產控制比較穩定，沒有出現過過飽和結晶和塔內掛壁的現象。

4 我公司氨法脫硫存在的問題

經過長時間的運行，系統比較穩定，但還存在以下一些問題。

（1）噴頭堵塞

螺旋噴嘴具有覆蓋面積大，流速快的特點。由于我公司采用的是玻璃鋼塔，沒有在循環泵進口加濾網，導致噴頭經常被堵，不得不人工清理，系統不能長周期運行。

（2）除霧器出口結垢

除霧器的沖洗雖然能保證下層不結垢不堵塞，但由于上層除霧器出口沒有反沖洗裝置，使得煙氣沒被洗滌凈的污垢附著在除霧器出口，時間長了造成除霧器壓差增大，必須人工沖洗。

要解決這個問題，需要在除霧器出口上增加一套反沖洗裝置，避免煙氣帶出物堵塞除霧器。

（3）煙氣抬升高度

脫硫塔煙氣出口為60℃左右，沒有設計煙氣再熱裝置。外界溫度高的時候，煙氣抬升高度還可以，但在冬天或者下雨時，由于大氣溫度比較低，煙氣出口溫度降得比較低，導致煙氣析出的水分太多，煙道與煙囪連接處滲水比較厲害，有時煙道里面也有儲水，除霧器壓差迅速增大，嚴重的話會導致系統停運。

因此，煙氣再熱系統在冬天里就顯得非常重要，用原煙氣或蒸汽都可以對凈煙氣進行再熱，最合理的是用原煙氣加熱凈煙氣，既節能又經濟，當然，要保證出口SO2在控制范圍內。