煙氣脫硫裝置改造解析

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(山西陽煤豐喜集團臨猗分公司，山西 臨猗 044100)

我公司鍋爐煙氣脫硫裝置2013年有一段時間沒有硫酸銨產品產出，造成煙氣帶出物增多、煙塵含量超標的現象。尤其是2013年12月底，發現脫硫塔出口煙氣SO2含量達602 mg/m3、煙塵達480 mg/m3、氮氧化物226 mg/m3，當地環保部門甚至給我們下達了整改通知單。公司對此非常重視，聘請專家對脫硫工藝進行調整。

1 影響硫酸銨結晶的因素

硫酸銨晶體為無色斜方結晶或白色顆粒，飽和水溶液pH值5.5，相對密度1.77，溫度在280 ℃以上時分解，在水中的溶解度見表1。

表1 硫酸銨的溶解度

由表1可以看出，溶液溫度稍微變化對硫酸銨溶解度的影響并不大。影響硫酸銨結晶的因素有：① 反應器的工作溫度；② 母液的酸度，如pH值；③ 母液中的雜質。雜質易與硫酸銨飽和溶液形成穩定的乳濁液并附著在晶體表面，阻礙晶體的生長，打破固液平衡，使母液過飽和度升高，不僅使晶體強度降低，同時形成大量針狀晶核，迅速充滿溶液，破壞正常操作。

2 脫硫系統存在的問題

2.1 為保證SO2排放達標，氨水加入量過大

由于硫酸銨水溶液呈酸性，氨水加入量過大，在過高的pH值條件下，硫酸銨更易溶解，使溶液的過飽和度升高，造成結晶困難，晶體難以成長，溶液中沒有形成硫酸銨晶體，導致出料困難。未能形成晶體的硫酸銨形成氣溶膠，被煙氣帶到煙囪，有部分會在煙道中析出，造成煙道中積存物過多，煙氣帶出物增多，煙氣抬升高度不夠。

2.2 氧化空氣量不足

現有的氧化風機風量設計為40 m3/h(1臺)，按實際情況，必須2臺氧化風機全開才能確保有硫酸銨晶體析出。一是受溶液中灰塵的影響，降低了氧氣與亞硫酸銨接觸的機會；二是在出不了硫酸銨產品時，氧化風機功率明顯降低(從風機電流就可以明顯看出)，風機跳閘次數增多。在風機檢修的情況下，漿液狀況惡化，因為硫酸銨晶體在氧氣量不足的情況下更難以成長，亞硫酸銨、硫酸銨、亞硫酸氫銨形成氣溶膠隨煙氣被帶出，進而分解或沉積，結果是煙氣SO2含量超標，煙氣含塵量超標，情況更加糟糕。為避免煙氣中SO2含量超標，操作上加大氨水的加入量，可是這也造成了氨逃逸增多，煙氣中煙塵和SO2含量不達標，形成惡性循環，整個脫硫系統變得更加復雜。

2.3 灰塵的影響

現有的75 t/h(2臺)和130 t/h鍋爐電除塵器由于年久失修，除塵效率大大降低，導致帶入脫硫系統的灰塵過多，超過設計值300 mg/m3。煙氣脫硫主要依靠的是溶液中的亞硫酸銨來吸收煙氣中的SO2，當漿液中灰塵含量過高，吸收液從噴頭中噴出時，煙氣逆流而上，接觸到灰塵的煙氣中的SO2肯定無法去除；如果開兩層噴淋，灰塵過多時出口SO2仍會超標；有時必須開三層噴淋，也就是開3臺循環泵才能使SO2達標排放。另外，原料煤煤質變化時，從電除塵器出來的氣體中灰塵含量肯定會有變化，這種變化過大時，會影響硫酸銨結晶，比如漿液滴度需要改變，出料時的固液比也需要視情況變化。這些都需要在實際生產中進行摸索，因為硫酸銨結晶是在一個動態環境中完成的，氣相、液相和固相并存，外界條件如煙氣的壓力和溫度變化不大，系統主要受灰塵含量變化的影響，由此要求操作調節要跟著變化，需要操作人員根據具體情況進行判斷，否則會造成溶液狀況的惡化。

灰塵還影響到硫酸銨產品的品質，使產品發黑發暗；由于結晶顆粒小，灰塵多，產品沒有光澤而呈灰色。

3 操作中的改進方法

3.1 加氨位置的改變

切實控制好氨水的加入量，保證漿液pH值不影響硫酸銨結晶。以前用pH試紙來檢測漿液pH值，這也存在很大的不確定性——取液的時間和位置難以把握，有時候剛加入氨水馬上用試紙做pH值，且取液口就在加氨水的位置，造成檢測出來的pH值偏高，以為加氨水加多了，實際情況可能不是這樣的。現在把加氨水位置改到循環泵出口，也就是氨水是從噴頭噴出來的，形成的扇面噴射流可以使漿液pH值更加均衡，不會存在某個地方pH值大而某個地方pH值小。這個改進比較合理。

3.2 用滴度來控制加氨量

加氨水量一直是一個難題，因為用試紙很難真正確定溶液的pH值。現在是做漿液滴度，取一大瓶溶液用硫酸和甲基紅來做，甲基紅的pH值變色范圍4.4(紅)～6.2(黃)。具體操作為，用試管量取一定的硫酸銨漿液，加入幾滴甲基紅，用硫酸來滴定；硫酸裝在有刻度的試管里，控制加入硫酸的滴度，要使甲基紅變紅需要多少滴。當然這要有經驗或需從實際操作中得來，因為不同漿液會對應不同的滴度。一經確定以后，如果外界條件沒有大的變化，不要輕易改變，否則會造成硫酸銨無法結晶或結晶不暢而使漿液狀況惡化，破壞正常操作。

3.3 增加氧化空氣量

計算得出，空氣流量Q=70 m3/h，即補充空氣量約為11 m3/min。為防止液體倒流入空氣罐，管道上可加兩只止逆閥和一只截止閥。此舉可有效增加氧化空氣量，風機沒有故障時，可關閉新增管線上的截止閥；風機檢修時，打開此閥門。其調節方便，有效保障了脫硫系統的正常運行。

4 改造效果

2014年1月，煙氣排放情況明顯好轉，在線監測數據為，煙氣壓力2.87 Pa、流速3.7 m/s、濕度4.9%、含氧量19.79%、粉塵含量35.15 mg/m3、SO2178.26 mg/m3、NO 1.2 mg/m3。

4.1 氨水消耗量減少

控制好溶液的滴度后，在外界條件沒有大的變化的情況下，出料還比較順利，每隔一天出一次料；因灰塵比較多，硫酸銨成品顏色呈灰色。相較改造之前，氨水消耗量明顯減少，原每班要消耗氨水10 m3左右，現在每班只需6～7 m3。以前工人對漿液pH值拿捏不準，加氨依據是只看出口SO2在線監測含量，高了多加，少了不加。如今每兩個小時做一次漿液滴度，工人心中有數，不再盲目加氨。整個脫硫系統運行也比較順暢。

4.2 煙氣達標排放

煙囪排出煙氣的顏色比以前淡，抬升高度也可以，不象以前煙氣就在煙囪口擴散，煙塵在低處彌漫，對當地環境產生不利影響。如今空氣質量得到明顯改善，天空明朗了，而且產品硫酸銨可用作生產復合肥的原料，能產生一定的經濟效益。