硫銨法脫硫一種減少氣溶膠的技術措施

馬緒海 李欣欣

江蘇溧竹環境工程有限公司

硫銨法脫硫一種減少氣溶膠的技術措施

馬緒海 李欣欣

江蘇溧竹環境工程有限公司

隨著合成氨技術的成熟，目前的氨法脫硫技術日趨完善，但其中的氣溶膠問題一直難以有效解決。目前的研究方向多偏重于如何去除形成后的氣溶膠，氣溶膠一旦形成就難以去除，完全采用超聲波及凝并系統去除氣溶膠性價比較低，且效果有限。本論文從氣溶膠的形成機理出發，將氧化循環漿液分置于兩個漿液氧化槽中，論述一種減少氣溶膠形成的技術措施，再通過塔頂部的高效除霧凝并，達到超低排放的目的。相對于濕電除塵技術，該技術有效的規避了濕式硫銨法脫硫腐蝕性大的問題。

氨法；濕式脫硫；氣溶膠；硫銨回收

1 工藝介紹

電站鍋爐及工業鍋爐燃燒產生的煙氣首先通過除塵器除塵，再經過引風機送入脫硫吸收塔中，通過與吸收塔內部循環漿液的逆流接觸脫去二氧化硫，最后經過煙囪排放。

硫銨法脫硫是將氨水打入吸收塔漿液中，通過噴淋與含SO2的煙氣接觸，發生以下化學反應[2]：

式＜1＞與式＜2＞是氨水初次與漿液混合的化學反應，實際的脫硫過程是反應式式＜3＞與式＜4＞，這是一個循環的過程(PH約為5.5～6.5)，利用亞硫酸銨將二氧化硫吸收生成亞硫酸氫銨，再次加入氨水或液氨與酸式鹽結合生成亞硫酸銨。Johnstone提出脫硫漿液PH值是(NH4)2SO3－NH4HSO3溶液組份的單值函數，通過控制循環漿液的PH可以得到穩定的溶液組分，溶液組分即反應脫硫效率，而可以通過變頻控制氨水的投入達到控制漿液PH的目的。＜5＞式是硫銨法脫硫后將亞硫酸銨氧化得到穩定的硫酸銨的反應過程。

一般的脫硫系統設置有吸收循環系統、氧化循環系統、氨水供應系統、工藝水供應系統、檢修系統、地坑系統等，氧化循環槽中的漿液主要成分為硫酸銨、亞硫酸銨、亞硫酸氫銨等，氧化循環槽主要用于漿液的氧化。氧化后的溶液經過提濃，經過離心、干燥得到符合國家標準的工業硫銨。

2 技術措施

氣溶膠中含有(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2SO4等，亞硫酸銨即是氣溶膠的主要成分[3]，而亞硫銨主要是逃逸出來的氨與煙氣中的二氧化硫反應生成以及循環漿液中的亞硫酸銨成分的揮發形成的。通過在不減少循環脫硫漿液總量的前提下，控制亞硫酸銨的循環液量，提高硫酸銨的循環量，即可明顯的降低氣溶膠的排放指標。

本論文作者研究將氧化循環槽內的漿液分置于兩個不同的漿液槽中，一級漿液槽漿液中含有較高的亞硫酸銨，用來添加脫硫劑脫除二氧化硫，使式＜3＞的化學反應向著正方向移動，抑制亞硫酸銨的分解揮發，二級漿液槽內并不添加脫硫劑，減少了氨的逃逸，其使用一級漿液槽內溢流過來的氧化后的漿液，該漿液經過式＜5＞所示的氧化反應，亞硫酸銨得以降低，得到不易分解揮發的硫酸銨，并將該漿液分布器分布在較高的位置，同時用來洗滌吸收第一個漿液槽內的亞硫銨，一舉兩用，綜合考量降低了氣溶膠的形成及其逃逸。

目前隨著國家加大環保治理力度，環保要求進一步提高，鍋爐煙氣二氧化硫排放要求小于35mg/Nm3,氮氧化物排放小于50 mg/Nm3，粉塵排放小于5 mg/Nm3，及滿足超低排放的標準。大部分國內電廠濕法脫硫系統并不能滿足這一指標，拆除原有脫硫系統再重建新設備不僅投資較大，而且原有土建基礎難以處理，建設周期長，耽誤建設單位生產計劃，綜合考慮這并不是最佳途徑。將氧化循環漿液分置為一級循環漿液槽和二級循環漿液槽，只需要在原有設備的基礎上，新建一套一級循環漿液槽，建設周期短，投資費用低。

濕式硫銨法脫硫腐蝕性較大，采用濕電除塵器來降低氣溶膠，濕電的電極至少需采用2205等雙相不銹鋼，且仍不可避免的產生點蝕、阻塞等問題，增加了塔體鋼結構的施工成本，采用漿液分置的方法有效的規避了這些問題。

3 工業應用

山西玉龍投資集團有限公司一期原有兩臺75 t/h的循環流化床鍋爐，采用兩爐一塔的模式，單臺爐設計處理煙氣量（工況）170000 m3/h，燃煤量約20 t/h，鍋爐出口SO2原始濃度約為5000 mg/Nm3。原計劃采用鈣法脫硫工藝并已完成土建基礎施工，后期設計變更為硫銨法脫硫。在充分考慮技術指標以及節省資金投入的基礎上，充分考慮現場條件，作者研究在利用原有塔體及其基礎結構的基礎上，增加一套外部循環漿液槽作為一級循環漿液槽，利用原有脫硫塔作為二級循環漿液槽，將氧化循環漿液分置，即將塔內一部分漿液置于外部一級槽內。同時為保證系統的氧化率，氧化系統管路將一級循環漿液槽內部漿液跟二級塔內部漿液串聯起來，在PH值約為4的條件下達到99%以上的氧化率。氧化后的漿液經過循環泵打入二級旋流系統、離心系統、干燥系統，最終得到硫酸銨晶體。

該項目于2017年6月建成并獲得驗收通過，二氧化硫排放濃度可以達到10 mg/Nm3以下，完全符合山西懷仁地區鍋爐煙氣二氧化硫排放指標要求，同時生產的副產物硫酸銨符合《GB/T 535-95》中的二級硫銨品質標準。

4 應用前景

隨著濕式硫銨法脫硫技術的發展，氣溶膠、氨逃逸等問題正在得到有效的解決，無廢水排放、運行成本低，脫硫治污的過程將二氧化硫變廢為寶，生產多用農業肥料，符合我國農業大國的國情。相比于濕電除塵器去除氣溶膠，該技術有效的規避了濕式硫銨法脫硫腐蝕性嚴重的問題，在未來將得到更為廣闊的發展。

[1] 徐長春,傅國光.氨法煙氣脫硫技術綜述[J].電力環境保護,2005(6).

[2] 楊飏.二氧化硫減排技術與煙氣脫硫工程[M].冶金工業出版社,2004.

[3] 鮑靜靜,印華斌,楊林軍,顏金培.濕式氨法煙氣脫硫中氣溶膠的形成特性研究[J].高校化學工程擘報,2010(4).

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.176