烟气脱硫系统改造

原中秋 袁平华

(山西阳煤丰喜肥业〔集团〕有限责任公司临猗分公司山西临猗044100)

烟气脱硫系统改造

原中秋 袁平华

(山西阳煤丰喜肥业〔集团〕有限责任公司临猗分公司山西临猗044100)

山西阳煤丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司(以下简称临猗分公司)烟气脱硫系统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、出现烟尘含量超标的现象;尤其2013年12月底，脱硫塔出口气中SO2质量浓度602mg/m3、烟尘质量浓度480mg/m3、氮氧化物质量浓度226mg/m3，当地环保部门下达了整改通知单。为此，请专家对脱硫工艺进行调整。至2014年1月，烟气脱硫系统明显好转，脱硫塔出口气中SO2质量浓度178.26mg/m3、烟尘质量浓度35.15mg/m3、氮氧化物质量浓度1.20mg/m3，烟气已能达标排放。

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为5.5，溶液温度稍微变化对硫酸铵的溶解度影响并不大。影响硫酸铵结晶的因素有:①反应器的操作温度;②母液的酸度，如pH;③母液中的杂质易与硫酸铵饱和溶液形成稳定的乳浊液，附着在晶体表面，阻碍了晶体生长，打破了固液平衡，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 硫酸铵浆液pH过高

为了保证脱硫塔出口气中SO2含量达标，增加氨水的加入量，使得硫酸铵浆液pH过高。由于硫酸铵水溶液呈酸性，在过高的pH条件下，硫酸铵更易溶解，使溶液的过饱和度升高，导致结晶困难、晶体难以成长，溶液中没有形成硫酸铵晶体，出料困难;未能形成晶体的硫酸铵形成气溶胶随烟气带出，部分在烟囱烟道中析出，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

每台氧化风机风量设计为40m3/h(标态)，按现实际运行情况，必须2台氧化风机全开才能确保有硫酸铵晶体析出。由于溶液中灰尘的影响，降低了氧气与亚硫酸铵接触的机会;在出不了产品的前提时，氧化风机功率明显降低，从风机电流就可明显看出，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化空气量不足的情况下更难以成长，(NH4)2SO3，(NH4)2SO4及NH4HSO3形成气溶胶随烟气被带出，进而分解或沉积，结果是烟气中SO2和灰尘含量超标。为此，增加氨水的加入量，造成了氨逃逸增多，进而硫酸铵浆液pH升高。

2.3 灰尘的影响

由于75t/h和130t/h锅炉电除尘器年久失修，除尘效率大大降低，导致带入到脱硫系统的灰尘过多(超过设计值300mg/m3)。灰尘是影响硫酸铵结晶的主要杂质，阻碍晶体生长，打破了硫酸铵溶液中的固液平衡，溶液的过饱和度提高，严重时会破坏正常操作工况。因为烟气脱硫主要依靠的是溶液中的(NH4)2SO3来吸收烟气中的SO2;当硫酸铵浆液中灰尘含量过高时，浆液从喷头中喷出时灰尘肯定不吸收SO2，当浆液从上往下喷出时，烟气逆流而上，接触到灰尘的烟气SO2肯定无法去除。若开2层喷淋，灰尘过多时出口烟气中SO2含量超标，有时必须开3层喷淋，即开3台循环泵才能使SO2含量达标排放。另外，在原料煤的煤质变化时，从电除尘器出来的气体中灰尘含量肯定会有变化，此变化过大时，会影响硫酸铵的生产操作，比如浆液的滴定量需要改变，出料时的固液比也需要视情况变化。这些需要在实际中进行摸索，因为硫酸铵结晶是在一个动态环境中完成的，气相、液相和固相互相叠加。相对来说，烟气的压力和温度变化的影响不大，主要是灰尘含量变化的影响。灰尘含量发生变化，要求操作调节也随之变化，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。灰尘还会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 改进方法

3.1 加氨位置的改变

控制好氨水的加入量，保证浆液pH不影响硫酸铵结晶。原使用pH试纸来检测浆液pH，存在很大的不确定性，即取液的时间和位置难以把握，有时刚加入氨水马上用试纸测pH，且取液口就在加氨水的位置，造成检测出的pH偏高。现将加氨水位置改至循环泵出口，因为氨水是喷射出来，形成的扇面喷射流可使浆液pH更均衡。

3.2 用硫酸的滴定量来控制加氨量

用硫酸滴定硫酸铵浆液的方法:取一定量硫酸和甲基红，甲基红的pH变色范围4.4(红)～6.2(黄)。用试管量取一定量硫酸铵浆液，加入几滴甲基红，用硫酸来滴定，硫酸装在有刻度的试管中，控制加入硫酸的滴定量。要使甲基红变红需要多少滴，需要通过实际操作、总结经验取得，因为不同浆液会对应不同的硫酸滴定量。上述确定以后，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

从目前情况看，氧化空气量不足是关键问题。原设计氧化空气加入点在塔内5.0m高处，因为氧化效果不好，改为在塔内3.5m高处，即用带小孔喷嘴的玻璃钢管来引入空气。虽然更接近氧化层，但阻力也相应增大，罗茨风机电流明显高于加入点设在5.0m处时，且风机检修次数增多。建议从扰动泵出口，即原来加氨水的位置接1根空气管，气源来自于220t/h空气压缩机，其出口压力达0.6MPa，扰动泵设计扬程为50m，相当于0.5MPa，空气压力大于扰动泵出口压力。空气压缩机风压高于罗茨风机(设计90kPa)风压，可使气液接触更加充分，因为其更靠近氧化层，氧化效果会更好。按现有管口管径为DN50mm、空气流速10m/s计算，计算得出空气流量为70m3/h，可以有效增加氧化空气量，即补充空气量为11m3/min。为防止液体倒流入空气罐，管道上可加设2只止逆阀和1只截止阀，在风机没有故障时，可关闭阀门;在风机检修时，打开阀门，调节方便，有效保证脱硫系统的正常运行。

4 改造效果

控制好硫酸铵浆液的硫酸滴定量后，在外界条件没有较大的变化情况下，出料较顺利，每隔1d出料1次，因为灰尘较多，硫酸铵成品呈灰色。与改造前相比，氨水消耗量明显减少，原每班消耗氨水10m3左右，现每班只需6～7m3。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。从烟囱排出的烟气颜色比以前淡，抬升高度也可以，改善了操作环境，在创造环保效益的同时还产生经济效益。

2014-01-25)