氨法脫硫在線除灰渣系統設計改造經驗探討

熊焱軍

摘 要：對于氨法脫硫工程來說，灰渣的富集是一個揮之不去的工程現狀，現有的除灰渣方式可靠性相對欠缺。本文針對氨法脫硫在線除灰渣的難題，擬定了合理的設備改造方式，同時，結合都市環保氨法脫硫裝置的實際情況，闡述了今后氨法脫硫裝置設計以及運營優化方面的建議。

關鍵詞：氨法脫硫；運行調整；在線除灰渣

鑒于國內鋼鐵行業現有的設備和管理水平，燒結機后電除塵除塵效果相比常規電廠有一定的差距，入塔煙氣粉塵含量有時會超過設計值，常規氨法脫硫的除灰渣系統大多采用單一膜式過濾除灰渣，其優點是除灰渣效果良好，資金投入少，長期運行費用較低。但是缺點也是顯而易見的，燒結機一旦轉換原料品質或電除塵運行工況變差，大量的偏離膜式除灰渣運行工況的粉塵灰渣進入脫硫系統，會直接導致膜式除灰渣系統的堵塞，堵塞后處理工作量大、耗時耗力且如果處理不當，對環境將造成嚴重的污染。

鑒于氨法脫硫常規除灰渣系統的可靠性問題，持續運行能力差，常規的膜式過濾系統出灰渣性能下降后，大量灰渣在濃縮塔以及脫硫塔內富集，嚴重時堵塞除霧器甚至造成除霧器以及噴淋系統的垮塌，造成整個脫硫系統癱瘓。

另外，在檢修時人工清渣不但耗費大量的人力物力財力而且嚴重影響燒結生產的同步率。溶液中的灰渣還會轉移至硫銨系統，在溶液蒸發結晶工藝過程中，灰渣將在系統管道內壁沉積結垢，極大的影響換熱效率。

同時，堅硬的垢殼附著在管道內壁，減少了管道的通流面積，嚴重情況下造成管道的堵塞，硫銨系統癱瘓，且堵塞點不易查找，只有進行大面積割管排查，極大的影響硫銨系統的正常運行。而且，硫酸銨產品也會由于灰渣含量高而晶體顏色變深變黑，造成硫銨產品銷售后退貨，給運營部的正常生產運營帶來極大的困擾、麻煩和后果。

都市環保日鋼運營部現有系統采用氧化空氣鼓入濃縮塔和脫硫塔曝氣氧化，氧化空氣噴頭在濃縮塔脫硫塔內均布性較差，塔內湍流流場不理想，故部分區域灰渣淤積較嚴重。濃縮塔塔內漿液抽至沉淀罐后，經現場實際測算，靜置沉淀時間須在24小時以上才有初步的沉淀效果，且一級沉淀罐尺寸較小，現有二級沉淀池只能去除大顆粒灰渣，一級沉淀罐二級沉淀池對細顆粒灰渣去除效果差，影響成品硫酸銨的品質。日鋼運營部現有系統塔內湍流流場分布不均，沉淀時間長，細顆粒度的灰渣去除效果差，產出的硫銨原料液的量達不到生產要求，亟待改進。

為解決氨法脫硫系統內灰渣的富集問題，我部在全國范圍內對各種技術路線的灰渣去除設備進行考察，沒有發現任何一種整套設備和工藝可以完全解決氨法脫硫系統內灰渣富集的問題，在這個困擾氨法脫硫大規模推廣的問題上，沒有任何前人的道路可走，都市環保日鋼運營部研發的此套除灰渣系統以及工藝路線，開創了國內乃至國際上氨法脫硫灰渣處理的先河。

經試驗，取濃縮塔內溶液樣品，由正常肉眼觀察可得出灰渣顆粒的下降引起水流的擾動處于層流狀態，故Re<1，用斯托克斯公式：

通過沉速可以將一級沉淀罐的沉淀速度控制在去除效率最高的區段。

對于二級三級沉淀池可以視為理想沉淀池：由流入區、沉降區、流出區和污泥區四部分組成。

在改造中分別選取一級圓錐形沉淀罐和二級三級矩形沉淀池總去除率最高的流速，可以將灰渣最大限度的除去。

該燒結氨法脫硫在線除灰渣系統基于現有設備進行合理化改造，最大限度的減少投資費用，采用氧化風機風管塔內噴槍和循環反沖噴管的合理化布置，可以使脫硫塔濃縮塔塔內灰渣充分攪動懸浮，紊流狀態的溶液攜帶灰渣被泵體抽出輸送至灰渣去除系統。

濃縮塔檢修泵將溶液引入一級沉淀罐，后自流進入二級矩形沉淀箱三級沉淀池，此種沉降方式可將不同細度的灰渣顆粒盡可能的多沉降，通過一級沉淀罐和二級沉淀箱底部的輸送管道將灰渣漿液打入板框壓濾機進行壓榨，由于兩個一級沉淀罐的交替使用，足夠長的靜置沉淀時間保證了高效的去除效率。此種設備布置以及運行工藝參數控制的彈性，從設備和工藝上提供了一個隨需應變的高可靠性的灰渣去除系統。

都市環保日鋼運營部改造的氨法脫硫在線除灰渣系統，經過對塔內氧化空氣曝氣管以及反沖泵塔內管道的優化，可以增強塔內的湍流效果，防止灰渣顆粒的局部沉積，通過在一級沉淀罐以及沉淀池中增加三級沉淀箱，三級沉淀箱內設置鐘式斜坡，可以有效的去除細顆粒灰渣，通過上述系統和設備的改造，不但可以有效的除去塔內不同細度的灰渣，同時，對進入塔內的煙塵濃度、煙塵顆粒大小以及燒結機電除塵工況有極大的適應性。日鋼運營部此種除渣工藝不但減少塔內灰渣的富集，極大的提高了系統的可靠性和穩定性而且隨著塔內灰渣含量的降低，同時也減輕了系統設備的磨損、檢修時開塔清渣的工作量和清淤維護費用，提高硫銨品質和品相。不僅如此，由于溶液細小灰渣含量的降低，對困擾氨法脫硫煙囪出口煙氣拖尾現象也有一定程度的改善。

氧化風機風管系統塔內噴槍布置和循環反沖噴管布置進行優化改造，使脫硫塔濃縮塔塔內灰渣充分攪動懸浮，紊流狀態的溶液攜帶灰渣被泵體抽出輸送至灰渣去除系統，后續除灰渣可以將含泥渣溶液進行閉式循環，通過3級沉淀分離后進行壓榨除渣，機械化自動化程度高，比單一沉淀罐除渣節省沉淀時間，除渣效率高。

創新性的在線三級沉淀壓榨工藝（圖1），在不同的沉淀罐中分除去粒徑不同的灰渣顆粒，將經過凈化循環的清液返回濃縮塔，濃縮塔抽出高灰渣濃度的漿液返回低灰渣濃度的漿液，達到減少脫硫塔濃縮塔內灰渣富集的效果，由于降低了半成品硫銨溶液的灰渣含量，也可以提高硫銨產品的品質。

整個灰渣去除系統獨立于脫硫系統和硫銨系統，雙板框設計可以大大提高除灰渣系統的可靠性。經過改造后長期運行，整個除灰渣系統運行效果良好。

參考文獻：

[1] 吳寧，張琪.固體顆粒在液體中沉降速度的計算方法評述[J].石油鉆采工藝，2000，22（2）：51-52.

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