氨法脫硫存在的問題及解決辦法
2018-09-03 09:26:56
吳偉良1，蔣成軍1
（1．浙江德創(chuàng)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，浙江省 紹興市 312000；）
摘要：本文介紹了氨法脫硫工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)其反應(yīng)過程及存在問題進(jìn)行了論述。氨法脫硫技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在著氨逃逸、氣溶膠等顯著問題，針對(duì)這些問題進(jìn)行了分析與探討。本文提出了幾種解決氨逃逸、氣溶膠的辦法。
關(guān)鍵詞：氨法脫硫；氨逃逸；氣溶膠
引言
生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護(hù)是新時(shí)代下的要求。隨著國家對(duì)環(huán)保的要求越來越嚴(yán)：根據(jù)《國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）的通知》中要求，大氣污染物排放濃度限值在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/Nm3。氨法脫硫不失為一種較為成熟的主要脫硫技術(shù)。
在工業(yè)燃煤電廠、化工、燒結(jié)等行業(yè)，氨法脫硫有著廣泛的應(yīng)用空間，其脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定、投資更少、適應(yīng)性廣，將會(huì)更加廣泛應(yīng)用于更多行業(yè)的煙氣脫硫中。但氨法脫硫工藝普遍存在著氨逃逸嚴(yán)重、氣溶膠難以消除等問題，這些問題制約了氨法脫硫技術(shù)的進(jìn)一步的推廣應(yīng)用與發(fā)展。
一、氨法脫硫反應(yīng)過程及存在問題
氨法脫硫工藝是采用氨作為吸收劑脫除煙氣中的SO2的工藝，其主要由脫硫吸收系統(tǒng)、副產(chǎn)物處理系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、氨貯存系統(tǒng)、電氣儀控系統(tǒng)等組成。
鍋爐排出的煙氣通過引風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入氨法脫硫塔，脫硫塔分為三大區(qū)域，分別為漿池區(qū)、吸收段和除霧段。
1.1 反應(yīng)過程
煙氣中的SO2從煙氣進(jìn)入漿液的過程是一個(gè)復(fù)雜的物理吸收和化學(xué)反應(yīng)的過程，主要反應(yīng)過程如下：
A：
SO2+H2O →H2SO3 (1)
B：
H2SO3+(NH4)2SO4→NH4HSO4+NH4HSO3 (2)
H2SO3+(NH4)2SO3→2NH4HSO3 (3)
C：
NH3+H2O→NH4OH→NH4++OH- (4)
D：
SO2+NH4OH→NH4HSO3 (5)
SO2+2NH4OH→(NH4)2SO3+H2O (6)
E：
2NH4HSO3+O2→2NH4HSO4 (7)
2(NH4)2SO3+O2→2(NH4)2SO4 (8)
1.2存在問題
1.2.1 氨逃逸
在氨法脫硫工藝中，氨逃逸專指二氧化硫與氨反應(yīng)不完全，游離氨的含量過高，導(dǎo)致過多的氣態(tài)氨隨煙氣而排出。在常溫常壓下，氨是氣體，是一種極易揮發(fā)的物質(zhì)。因此在氨法脫硫的工程中，采取的相應(yīng)對(duì)策通常是降低氨的濃度及吸收液的溫度。而氨法脫硫的氨耗量是由入口煙氣中的二氧化硫的量所決定的，所以為了使吸收液中氨的濃度降低，只能增大吸收液的循環(huán)漿液量，同時(shí)使吸收液溫度降低。
另外，亞硫酸銨未被及時(shí)氧化也是造成氨逃逸發(fā)生的一個(gè)主要原因。若亞硫酸銨不及時(shí)氧化成穩(wěn)定的硫酸銨，其非常容易分解成氨和二氧化硫，導(dǎo)致出口煙氣中二氧化硫含量升高，同時(shí)氨逃逸加劇。
1.2.2 氣溶膠
在氨法脫硫工藝中，氣溶膠是指氣態(tài)酸性氧化物在一定條件下與氣態(tài)氨反應(yīng)，生成相應(yīng)的極細(xì)的銨鹽固體微粒，如同煙塵般漂浮在空氣中。在氣態(tài)氨和水存在的條件下與煙氣中的二氧化硫和三氧化硫反應(yīng)生成了硫酸銨和亞硫酸銨固體微粒。
二、解決辦法
2.1 采用“水洗——集液盤”，優(yōu)化液氣比，降低氨水濃度
液氣比在很大程度上影響著氨逃逸和氣溶膠的形成，選擇較大的液氣比，可以將液態(tài)氨含量控制的很低，同時(shí)使氣態(tài)氨的含量很低，這樣能一定程度上抑制氣溶膠的生成。采用“水洗——集液盤”，能使液氣比增大，設(shè)置每層水洗噴淋覆蓋率≥200%，這完全杜絕了水洗噴頭堵塞、損壞、煙氣負(fù)荷變化、煙氣短路等現(xiàn)象發(fā)生的可能性，使得水洗效率大幅度提高，靈活性更強(qiáng)，可靠性更高。水洗層的水會(huì)與上升的脫硫煙氣逆向接觸，煙氣中的氨被水洗層的水吸收。脫硫塔水洗層通過集液盤隔開，集液盤上裝有升氣帽。當(dāng)采用一級(jí)和二級(jí)水洗水串級(jí)使用時(shí)，上層一級(jí)水洗水為連續(xù)補(bǔ)充進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的新鮮工藝水，二級(jí)水洗水為一級(jí)水洗水槽中溢流過來的一級(jí)水洗水，以此降低氨濃度。同時(shí)，控制吸收劑氨水濃度。
2.2 脫硫塔入口處設(shè)置噴淋
在脫硫塔入口煙道設(shè)置噴淋設(shè)施或預(yù)洗滌塔，噴淋使三氧化硫等強(qiáng)酸性氧化物溶于水，從而避免氣溶膠的產(chǎn)生。
2.3 脫硫塔出口設(shè)置高效除霧器
經(jīng)過脫硫的煙氣含有大量霧滴，當(dāng)這部分煙氣進(jìn)入高效除霧器，煙氣流場得以均布，使離開水洗層的凈煙氣進(jìn)一步進(jìn)行凈化，從而使得煙氣中的小液滴、粉塵顆粒、氣溶膠等顆粒物去除。
2.4 脫硫塔出口加裝濕式電除塵器
濕式電除塵器對(duì)微細(xì)粉塵有良好的脫除效果，也可解決氨法脫硫帶來的氣溶膠問題，緩解下游煙道、煙囪的腐蝕，節(jié)約防腐成本，其性能穩(wěn)定可靠、效率高，可有效收集微細(xì)顆粒物，實(shí)現(xiàn)超低排放。當(dāng)濕式電除塵器應(yīng)用在氨法脫硫后，煙氣流速應(yīng)控制在2.0m/s以下。
氨法脫硫+“水洗——集液盤”+高效除霧器+濕電進(jìn)行設(shè)計(jì)，能極大程度上緩解氨逃逸、氣溶膠等現(xiàn)象。
2.5 脫硫塔出口加裝煙氣凈化裝置
氨法脫硫后可加裝煙氣凈化裝置，煙氣的洗滌、除霧、除塵過程在具有多種功能的組合塔中進(jìn)行，經(jīng)過氨法脫硫后的凈煙氣從煙氣凈化裝置的側(cè)部進(jìn)入，凈化裝置下部為洗滌段、中部為除霧段、上部為除塵段。為了去除脫硫過程中可能存在的SO2氣溶膠、細(xì)微粉塵、減少凈煙氣中硫酸銨溶液的夾帶，在氨法脫硫塔后增設(shè)一個(gè)煙氣凈化裝置：在洗滌段設(shè)置大流量的噴嘴，利用清水對(duì)離開脫硫塔的凈煙氣進(jìn)行洗滌，降低凈煙氣中硫酸銨溶液的夾帶、吸收及溶解硫酸氫銨或亞硫酸氫銨氣溶膠，在除霧段根據(jù)霧滴含量設(shè)置不同形式的除霧器，控制煙氣中霧滴的含量，在除塵段設(shè)置濕式電除塵器，通過粉塵荷電、集塵、沖洗清灰，進(jìn)一步脫除細(xì)微粉塵。
3 結(jié)論與展望
氨法脫硫工藝成熟，脫硫效率高，整體系統(tǒng)能耗低，投資較小，運(yùn)維簡單，系統(tǒng)阻力小，安全可靠，幾乎沒有廢水、廢渣排放，是脫除尾氣中SO2的綠色工藝，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，符合我國現(xiàn)階段可持續(xù)發(fā)展的要求，經(jīng)過改進(jìn)后的氨法脫硫工藝不僅能應(yīng)用在燃煤電廠煙氣脫硫治理中，而且也能滿足在鋼鐵行業(yè)、石油煉廠、玻璃爐窯等其他非電行業(yè)的廢氣治理。