氨法脫硫塔硫酸銨不結晶原因及處理措施

李俊杰 李鑫

（新疆新業能源化工有限責任公司 昌吉 831100）

氨法脫硫工藝在燃煤鍋爐脫硫除塵工段應用廣泛。在鍋爐脫硫塔的實際運行中，其重要指標就是硫銨是否良好結晶；影響硫銨不結晶的原因因素有很多種，下面就以某廠氨法脫硫塔3月份的運行數據為例，結合實際運行工況對影響硫銨不結晶因素進行逐項分析。

1 氨法脫硫主要工藝系統原理

（1）氨法脫硫技術以水溶液中的NH3和SO2反應為基礎，在脫硫塔的吸收段，水溶液中的氨將鍋爐煙氣中的SO2吸收，得到脫硫中間產物亞硫酸銨或亞硫酸氫銨的水溶液；亞硫酸銨的水溶液繼續吸收煙氣中的SO2后生成亞硫酸氫銨的水溶液，亞硫酸氫銨的水溶液繼續跟補入的氨水反應生成亞硫酸銨溶液，在循環槽內鼓入壓縮空氣進行亞硫酸銨的氧化反應，將亞硫酸銨氧化成硫酸銨溶液。反應原理方程式如下：SO2+NH3+H2O=NH4HSO3，SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3，SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3，NH3+NH4HSO3=(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4。

（2）在脫硫塔的濃縮段，利用高溫煙氣的熱量將硫酸銨溶液蒸發濃縮，得到含有一定固含量的硫酸銨漿液，含有硫銨晶體顆粒的硫酸銨溶液由硫銨排出泵輸送至旋流器，經旋流器濃縮、離心機分離、干燥、包裝等工序，得到含水率＜0.3%硫酸銨產品，脫硫塔設置三級循環噴淋，洗滌煙氣中夾帶的氣溶膠（硫酸銨、氨等）。然后滿足環保排放指標的潔凈煙氣通過煙囪排到大氣中。

2 影響硫銨不結晶的幾種主要原因

如圖1 運行過程中影響硫銨不結晶的因素有很多，其中主要有以下幾種原因：

圖1 影響硫銨不結晶的主要原因

3 運行數據分析

3.1 分析入口煙氣溫度對硫銨結晶的影響

觀察某廠脫硫塔2020年3月9日-3月15日煙氣溫度均值及3 月21 日-3 月24 日出料期間煙氣溫度均值，經過數據比對硫銨產量及脫硫塔進口煙氣溫度數據分析結果；脫硫塔進口煙氣溫度設計140-160℃，實際運行溫度在142.2℃-147.1℃之間波動，符合設計要求，因此可判斷：影響脫硫系統不結晶因素與煙氣溫度沒有必然關系。

3.2 入口煙氣流量對硫銨結晶的影響分析

經過脫硫塔入口處理煙氣量及硫銨產量分析結果：脫硫塔設計煙氣處理量65.6 萬Nm3/h，實際運行煙氣處理量均超過設計處理量；脫硫塔煙氣量超過設計負荷，是導致脫硫塔硫酸銨不能正常結晶的原因之一。

3.3 分析設備對硫銨結晶的影響因素

二級循環泵的主要作用一是降低煙氣溫度，二是蒸發結晶。在此運行期間，發現二級循環泵出口壓力降低運行電流降低；因煙氣負荷大，脫硫塔濃縮段塔壁超溫，導致二級循環泵入口濾網有大塊積料堵塞濾網，懷疑葉輪有磨損現象，更換葉輪后，恢復正常運行電流，壓力未達到正常壓力，根據現場更換下來二級循環泵過流部件的磨損程度、脫硫塔母液中氯離子含量、濃縮段b 測點溫度超溫現象（b 測點溫度高于a/c 測點溫度2-5℃）、濃縮段溶液強酸性、腐蝕性大及磨損強度大等綜合分析，其二原因是塔內件（二級噴淋管線、噴頭，材質：316L）損壞或脫落，導致二級循環泵出口母管壓力不足，噴淋循環量不足，硫銨晶體不能正常結晶。因此可判斷：塔身有泄漏點，循環泵葉輪磨損較嚴重，從運行參數來看，二級循環泵流量不足，預計塔內件存在損壞現象，這也是導致硫酸銨不結晶原因之一。

3.4 分析原料對硫銨結晶的影響（氨水）

根據數據統計，氨水指標總酚≤270mg/L；油類≤140mg/L可基本滿足生產要求。酚類超標，由于酚的極易氧化性及油性特征，不僅與亞硫酸銨爭奪氧氣，而且極易在氧化反應界面的氣液界面局部聚集，從而阻止亞硫酸銨與氧氣充分接觸，阻止亞硫酸銨很難有效氧化為硫酸銨，回收副產品硫酸銨形成困局。油超標會導致大量油附著于硫銨晶體表面，包裹晶體，阻礙晶體生成，硫銨不結晶；系統連續循環運行，系統中雜質、氯離子、有機物富集，阻礙晶體顆粒生長。因此可判斷：氨水品質是影響硫銨結晶的較重要因素之一。因此，在運行中要密切關注和把控氨水品質，發現指標偏離或超標及時匯報、協調相關部門進行處理，避免氨水對硫銨結晶造成影響。

3.5 分析工藝人員的操作調整

脫硫塔濃縮段漿液設計PH值2-3.5，目前PH達到4-5，PH 高的原因是：脫硫塔因煙氣負荷大、設備原因、濾網堵塞等原因導致濃縮段超溫，操作人員為降溫，打開稀硫銨副線沖洗降溫，稀硫銨副線流通介質是循環槽PH較高稀硫銨溶液，頻繁的開啟沖洗及正常程控沖洗，導致脫硫塔濃縮段漿液PH值不斷升高，破壞硫酸銨正常生長環境。因此可判斷：工藝人員的人為操作也是影響硫銨不結晶的原因之一。

3.6 分析其他因素（脫硫塔入口粉塵、硫回收廢液）影響

目前檢測數據＜30mg/Nm3，符合設計運行要求；但漿液仍發黑，硫銨成品有可見雜質。硫銨成品水溶后底部靜置有灰。原煙氣中的灰含量是影響硫銨結晶的影響因素之一。相關資料文獻表明，煙氣中粉塵濃度過高，導致硫酸銨顆粒過??；硫酸銨結晶因為過小就無法分離，粉塵夾帶的金屬離子對硫酸銨結晶顆粒的長大有抑制作用。

4 結論

綜上所述，造成硫銨不結晶主要原因為：設備、系統缺陷故障影響硫銨系統各技術指標偏離設計指標，造成系統運行不正常。需及時對各種系統缺陷進行消除，以減輕脫硫系統環保指標排放及運行壓力；脫硫塔負荷超過設計處理量，造成硫銨吸收濃縮不平衡，形成的細小晶核過量，漿液密度超過設計指標，硫酸銨晶體生長受限制，造成后系統無法分離硫酸銨；在運行中要密切關注和把控氨水品質，發現指標偏離或超標及時匯報、協調相關部門進行處理，避免氨水對硫銨結晶造成影響。