烟气脱硫装置改造解析

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(山西阳煤丰喜集团临猗分公司，山西 临猗 044100)

我公司锅炉烟气脱硫装置2013年有一段时间没有硫酸铵产品产出，造成烟气带出物增多、烟尘含量超标的现象。尤其是2013年12月底，发现脱硫塔出口烟气SO2含量达602 mg/m3、烟尘达480 mg/m3、氮氧化物226 mg/m3，当地环保部门甚至给我们下达了整改通知单。公司对此非常重视，聘请专家对脱硫工艺进行调整。

1 影响硫酸铵结晶的因素

硫酸铵晶体为无色斜方结晶或白色颗粒，饱和水溶液pH值5.5，相对密度1.77，温度在280 ℃以上时分解，在水中的溶解度见表1。

表1 硫酸铵的溶解度

由表1可以看出，溶液温度稍微变化对硫酸铵溶解度的影响并不大。影响硫酸铵结晶的因素有：① 反应器的工作温度；② 母液的酸度，如pH值；③ 母液中的杂质。杂质易与硫酸铵饱和溶液形成稳定的乳浊液并附着在晶体表面，阻碍晶体的生长，打破固液平衡，使母液过饱和度升高，不仅使晶体强度降低，同时形成大量针状晶核，迅速充满溶液，破坏正常操作。

2 脱硫系统存在的问题

2.1 为保证SO2排放达标，氨水加入量过大

由于硫酸铵水溶液呈酸性，氨水加入量过大，在过高的pH值条件下，硫酸铵更易溶解，使溶液的过饱和度升高，造成结晶困难，晶体难以成长，溶液中没有形成硫酸铵晶体，导致出料困难。未能形成晶体的硫酸铵形成气溶胶，被烟气带到烟囱，有部分会在烟道中析出，造成烟道中积存物过多，烟气带出物增多，烟气抬升高度不够。

2.2 氧化空气量不足

现有的氧化风机风量设计为40 m3/h(1台)，按实际情况，必须2台氧化风机全开才能确保有硫酸铵晶体析出。一是受溶液中灰尘的影响，降低了氧气与亚硫酸铵接触的机会；二是在出不了硫酸铵产品时，氧化风机功率明显降低(从风机电流就可以明显看出)，风机跳闸次数增多。在风机检修的情况下，浆液状况恶化，因为硫酸铵晶体在氧气量不足的情况下更难以成长，亚硫酸铵、硫酸铵、亚硫酸氢铵形成气溶胶随烟气被带出，进而分解或沉积，结果是烟气SO2含量超标，烟气含尘量超标，情况更加糟糕。为避免烟气中SO2含量超标，操作上加大氨水的加入量，可是这也造成了氨逃逸增多，烟气中烟尘和SO2含量不达标，形成恶性循环，整个脱硫系统变得更加复杂。

2.3 灰尘的影响

现有的75 t/h(2台)和130 t/h锅炉电除尘器由于年久失修，除尘效率大大降低，导致带入脱硫系统的灰尘过多，超过设计值300 mg/m3。烟气脱硫主要依靠的是溶液中的亚硫酸铵来吸收烟气中的SO2，当浆液中灰尘含量过高，吸收液从喷头中喷出时，烟气逆流而上，接触到灰尘的烟气中的SO2肯定无法去除；如果开两层喷淋，灰尘过多时出口SO2仍会超标；有时必须开三层喷淋，也就是开3台循环泵才能使SO2达标排放。另外，原料煤煤质变化时，从电除尘器出来的气体中灰尘含量肯定会有变化，这种变化过大时，会影响硫酸铵结晶，比如浆液滴度需要改变，出料时的固液比也需要视情况变化。这些都需要在实际生产中进行摸索，因为硫酸铵结晶是在一个动态环境中完成的，气相、液相和固相并存，外界条件如烟气的压力和温度变化不大，系统主要受灰尘含量变化的影响，由此要求操作调节要跟着变化，需要操作人员根据具体情况进行判断，否则会造成溶液状况的恶化。

灰尘还影响到硫酸铵产品的品质，使产品发黑发暗；由于结晶颗粒小，灰尘多，产品没有光泽而呈灰色。

3 操作中的改进方法

3.1 加氨位置的改变

切实控制好氨水的加入量，保证浆液pH值不影响硫酸铵结晶。以前用pH试纸来检测浆液pH值，这也存在很大的不确定性——取液的时间和位置难以把握，有时候刚加入氨水马上用试纸做pH值，且取液口就在加氨水的位置，造成检测出来的pH值偏高，以为加氨水加多了，实际情况可能不是这样的。现在把加氨水位置改到循环泵出口，也就是氨水是从喷头喷出来的，形成的扇面喷射流可以使浆液pH值更加均衡，不会存在某个地方pH值大而某个地方pH值小。这个改进比较合理。

3.2 用滴度来控制加氨量

加氨水量一直是一个难题，因为用试纸很难真正确定溶液的pH值。现在是做浆液滴度，取一大瓶溶液用硫酸和甲基红来做，甲基红的pH值变色范围4.4(红)～6.2(黄)。具体操作为，用试管量取一定的硫酸铵浆液，加入几滴甲基红，用硫酸来滴定；硫酸装在有刻度的试管里，控制加入硫酸的滴度，要使甲基红变红需要多少滴。当然这要有经验或需从实际操作中得来，因为不同浆液会对应不同的滴度。一经确定以后，如果外界条件没有大的变化，不要轻易改变，否则会造成硫酸铵无法结晶或结晶不畅而使浆液状况恶化，破坏正常操作。

3.3 增加氧化空气量

计算得出，空气流量Q=70 m3/h，即补充空气量约为11 m3/min。为防止液体倒流入空气罐，管道上可加两只止逆阀和一只截止阀。此举可有效增加氧化空气量，风机没有故障时，可关闭新增管线上的截止阀；风机检修时，打开此阀门。其调节方便，有效保障了脱硫系统的正常运行。

4 改造效果

2014年1月，烟气排放情况明显好转，在线监测数据为，烟气压力2.87 Pa、流速3.7 m/s、湿度4.9%、含氧量19.79%、粉尘含量35.15 mg/m3、SO2178.26 mg/m3、NO 1.2 mg/m3。

4.1 氨水消耗量减少

控制好溶液的滴度后，在外界条件没有大的变化的情况下，出料还比较顺利，每隔一天出一次料；因灰尘比较多，硫酸铵成品颜色呈灰色。相较改造之前，氨水消耗量明显减少，原每班要消耗氨水10 m3左右，现在每班只需6～7 m3。以前工人对浆液pH值拿捏不准，加氨依据是只看出口SO2在线监测含量，高了多加，少了不加。如今每两个小时做一次浆液滴度，工人心中有数，不再盲目加氨。整个脱硫系统运行也比较顺畅。

4.2 烟气达标排放

烟囱排出烟气的颜色比以前淡，抬升高度也可以，不象以前烟气就在烟囱口扩散，烟尘在低处弥漫，对当地环境产生不利影响。如今空气质量得到明显改善，天空明朗了，而且产品硫酸铵可用作生产复合肥的原料，能产生一定的经济效益。