陳志高

（湖南中冶長天節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司，長沙 410205）

相比其他脫硫技術(shù)，氨法煙氣脫硫技術(shù)在很多方面更具優(yōu)勢，其主要優(yōu)勢為：SO2廢氣完全資源化、無二次污染；系統(tǒng)液氣比小、阻力小，項(xiàng)目投資、運(yùn)行成本低；脫硫率高、運(yùn)行可靠。在國家對大氣污染治理日益嚴(yán)格的大背景下，氨法煙氣脫硫技術(shù)表現(xiàn)出強(qiáng)勁的市場競爭力。

1 業(yè)界先進(jìn)氨法煙氣脫硫技術(shù)原理說明

業(yè)界先進(jìn)氨法脫硫技術(shù)以水溶液中的NH3和SO2反應(yīng)為基礎(chǔ)，在多功能煙氣脫硫塔的吸收段氨水將SO2吸收，得到亞硫酸銨或亞硫酸氫銨的水溶液，如式（1）所示，在氧化段底部鼓入空氣將亞硫銨氧化成硫銨溶液，如式（2）所示[1]。

如圖1所示，在脫硫塔的濃縮段，利用高溫?zé)煔獾臒崃繉⒘蜾@溶液濃縮，得到含有一定固含量（硫酸銨結(jié)晶沉淀占漿液體積百分比）的硫銨漿液，漿液經(jīng)旋流器濃縮、離心分離、干燥和包裝等工序，得到硫銨產(chǎn)品[2-3]。

圖1 業(yè)界先進(jìn)氨法煙氣脫硫工藝流程

2 硫酸銨結(jié)晶顆粒的過小對氨法脫硫的運(yùn)行至關(guān)重要

氨法脫硫裝置能否穩(wěn)定長期運(yùn)行與其硫酸銨的結(jié)晶大小有很大關(guān)系，如果硫酸銨結(jié)晶顆粒過小，離心機(jī)就難以甩干硫酸銨漿液分離出產(chǎn)品，繼而導(dǎo)致系統(tǒng)溶液密度持續(xù)升高，最后塔內(nèi)積料掛壁嚴(yán)重、系統(tǒng)無法運(yùn)行。而出現(xiàn)過此類問題的項(xiàng)目各有不同原因。

2.1 煙氣中粉塵濃度太高，導(dǎo)致硫酸銨顆粒過小

在運(yùn)行初期新疆川寧生物制藥熱電廠#2氨法脫硫系統(tǒng)原煙氣粉塵濃度為150 mg/Nm3，而設(shè)計(jì)要求不能超30 mg/Nm3，用500 mL量筒取濃縮段的飽和溶液沉淀3 h，其中底層灰分體積含量為8%。而通過多個(gè)項(xiàng)目屢次做試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果量筒底層灰分體積含量超過5%，硫酸銨結(jié)晶因?yàn)檫^小就無法分離，粉塵夾帶的金屬離子對硫酸銨結(jié)晶顆粒的長大有抑制作用。此外，灰分的顆粒本來就比正常結(jié)晶的硫酸銨顆粒要小得多，到離心機(jī)就無法甩干。后來停止通煙，檢修除塵器控制原煙氣粉塵濃度，再加水置稀釋濃縮段的粉塵含量高的飽和溶液，排至檢修池沉淀灰分，檢修池上部硫酸銨清液再泵回濃縮段，清理檢修池底部灰分，再通煙后濃縮段硫酸銨結(jié)晶迅速增大，在固含量達(dá)20%、灰分小于5%時(shí)排出漿液至硫銨系統(tǒng)，裝置溶液密度隨之下降，硫銨產(chǎn)品持續(xù)生產(chǎn)也帶走了部分積累在漿液內(nèi)的粉塵。后來整個(gè)系統(tǒng)維持正常運(yùn)行，產(chǎn)品N含量可達(dá)20%[5-7]。

例如，四川天華化工熱電煙氣脫硫項(xiàng)目起初用的脫硫劑是自產(chǎn)的廢氨水，化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：廢氨水含有少量三聚氰胺等有機(jī)雜質(zhì)，三聚氰胺是種分布劑，當(dāng)硫酸銨形成結(jié)晶時(shí)，三聚氰胺會(huì)分散硫酸銨結(jié)晶，導(dǎo)致形成不了顆粒大的結(jié)晶。而此類影響結(jié)晶的因素還有個(gè)特點(diǎn)是：具有感染性。本項(xiàng)目曾做過3次試驗(yàn)：清空置換脫硫系統(tǒng)的95%體積以上溶液，以純液氨作為脫硫劑，但仍不能生成大顆粒結(jié)晶；這說明含有三聚氰胺的溶液對整個(gè)脫硫系統(tǒng)的溶液具有感染性。之后，全部清空置換系統(tǒng)溶液、更換純度高的液氨為脫硫劑，最終產(chǎn)生出了沙粒般大的結(jié)晶，系統(tǒng)恢復(fù)正常。因此，使用廢氨水作為脫硫劑之前應(yīng)重點(diǎn)檢測氨水中有機(jī)物的含量，應(yīng)使用無有機(jī)物雜質(zhì)的氨水或液氨。

2.2 原煙氣里含H2S、羰基硫、含S油漬導(dǎo)致硫酸銨結(jié)晶顆粒小

本人參加的3個(gè)硫回收煙氣氨法脫硫項(xiàng)目，有2個(gè)項(xiàng)目出現(xiàn)無法形成大顆粒結(jié)晶的現(xiàn)象。其中一個(gè)是山東國泰化工硫回收煙氣脫硫項(xiàng)目。此項(xiàng)目采用單獨(dú)一臺(tái)硫回收氨法脫硫氧化噴淋塔，通煙后形成的溶液再輸送至鍋爐區(qū)脫硫塔氧化段。硫回收原煙氣量是5萬Nm3/h，原煙氣中檢出含有微量H2S。鍋爐區(qū)煙氣量是52萬Nm3/h，但原煙氣中未檢出H2S。硫回收原煙氣中H2S或羰基硫會(huì)和SO2在溶液狀態(tài)迅速發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成不溶于水的硫單質(zhì)，從而堵塞管道、并黏附在塔內(nèi)壁，越積越厚，使塔內(nèi)徑變小，同時(shí)會(huì)影響硫酸銨結(jié)晶顆粒形成，從鍋爐區(qū)濃縮段取出來的固含量是呈黃色糨糊狀的物質(zhì)，在漿液液面也漂浮著黃色黏性的泡沫，取樣化驗(yàn)為硫單質(zhì)，離心機(jī)很難分離出產(chǎn)品。此現(xiàn)象也在貴州赤天化氨法煙氣脫硫項(xiàng)目出現(xiàn)過類似狀況。因?yàn)榱蚧厥諢煔夂蠬2S，引入氨法脫硫裝置后反應(yīng)形成細(xì)小硫單質(zhì)，覆蓋硫酸銨晶核表面、抑制晶核長大。

而大唐克旗化工硫回收煙氣脫硫項(xiàng)目因投產(chǎn)的硫回收煙氣量僅有3萬Nm3/h，送入一期3×350 MW機(jī)組處理能力約420萬m3/h煙氣量的2套氨法脫硫塔，形成的硫單質(zhì)對硫酸銨結(jié)晶影響有限。硫銨產(chǎn)品產(chǎn)量也高，隨著大量硫銨產(chǎn)品的生產(chǎn)，其能及時(shí)夾帶硫單質(zhì)排出脫硫系統(tǒng)，從而起到及時(shí)凈化脫硫裝置的作用。但是，脫硫塔循環(huán)泵進(jìn)口過濾器經(jīng)常被黃色的硫單質(zhì)堵塞，給檢修帶來麻煩。

若要徹底解決此種問題，硫回收車間需改進(jìn)硫回收工藝，如采用超級(jí)克勞斯硫回收工藝，以減小煙氣中H2S含量。

2.3 固含量較小或系統(tǒng)補(bǔ)水過量，造成硫酸銨結(jié)晶顆粒變小

正常情況下固含量在10%以上，離心機(jī)（篩網(wǎng)間隙約3 mm以下）就能分離出硫酸銨產(chǎn)品。硫酸銨是易溶于水的物質(zhì)，固含量低時(shí)晶體均未徹底長大，結(jié)晶遇少量水就極易快速溶解。建議固含量在10%以上時(shí)，排至硫酸銨干燥系統(tǒng)分離硫銨產(chǎn)品。

2.4 氧化率低影響硫酸銨結(jié)晶變小

通過多個(gè)氨法脫硫項(xiàng)目調(diào)試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對比，筆者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濃縮塔溶液氧化率[溶液中硫酸銨的摩爾量/（硫酸銨+亞硫酸銨總摩爾量）]低于98%時(shí)，即立刻出現(xiàn)硫酸銨晶體小、離心機(jī)無法分離的現(xiàn)象。例如，齊魯石化熱電廠氨法煙氣脫硫項(xiàng)目，最初因?yàn)檠趸L(fēng)機(jī)風(fēng)量選型偏小，導(dǎo)致濃縮塔析出的白色硫酸銨結(jié)晶成面粉狀，顆粒太小無法分離。但后來更換成額定風(fēng)量大的氧化風(fēng)機(jī)，氧化率達(dá)到99%，硫酸銨晶體迅速增大。原因是顆粒更微小的亞硫酸銨量偏多，覆蓋在硫銨晶核表面會(huì)抑制硫酸銨晶核的長大。

2.5 濃縮段pH值在4以上影響硫酸銨結(jié)晶

多個(gè)項(xiàng)目運(yùn)行實(shí)際情況表明，濃縮段pH在4以上時(shí)，硫酸銨無法正常結(jié)晶，因?yàn)镾O2在濃縮段即被吸收，發(fā)生式（1）所示的化學(xué)反應(yīng)，在結(jié)晶場所——濃縮段就生成大量（NH4）xH2-xSO3，對硫酸銨結(jié)晶有抑制作用[4]。

3 調(diào)試運(yùn)行建議

氨法脫硫應(yīng)保持脫硫劑純凈和原煙氣無過量影響雜質(zhì)，尤其是有機(jī)物雜質(zhì)、重金屬、S類對硫酸銨結(jié)晶影響比較大[8-9]。氨法脫硫盡量保持系統(tǒng)漿液氧化率在98%以上，保證結(jié)晶顆粒大小?？刂蒲趸蝡H在5～6，而濃縮段pH必須在4以下，促進(jìn)硫酸銨顆粒結(jié)晶。有條件的化工行業(yè)如磷肥廠可在設(shè)計(jì)上省略硫酸銨干燥系統(tǒng)，直接把飽和漿液輸送至復(fù)合肥車間作為復(fù)合肥輔料。這樣既可省電、減少設(shè)備投資，還規(guī)避了結(jié)晶小影響生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。