浅析氨法脱硫系统工艺优化与应用

曹国宝 国家能源集团宁夏煤业煤制油分公司

一、氨法脱硫系统运行期间呈现的问题分析

本文以某环保企业为例，所配套的尾气氨法脱硫系统，使用液氨吸收，但是生产初始阶段的二氧化硫排放效果与国家标准存在较大的差距，通过原因分析，结果显示尾气脱硫吸收系统在操作方面难度较大，通过修理之后，开车运行发现二氧化硫指标出现超标的情况，并且硫氨氧化率低下，尾气排出一些硫酸铵和亚硫酸铵物质等。下面便针对这些问题进行详细分析，具体如下：

（一）二氧化硫排放指标超标问题

基于开车运行初始阶段，因转化器温度与指标标准要求存在偏差，呈现转化率低下的现象，并导致置入脱硫塔的二氧化硫含量颇高；同时，由于加氨阀门比较小，液氨加入和循环液混合之后，产生较快的反应，使得循环液pH 值低下，一些二氧化硫没有被吸收完全，便排入大气当中。

（二）二氧化硫及pH 值难以控制问题

基于要求标准层面分析，将循环吸收液pH 值维持在5.5-6.5 范围最理想，这样可以使二氧化硫的吸收率达标，同时使氨的利用率提升，使多余的氨逸出得到有效预防控制；同时，生产要求所排放的ρ（SO2）需控制在20-100mg/m3，硫磺制酸装置基于正常开车运行状态下，转化率通常需＞99.8%，尾气当中的二氧化硫浓度偏低，且所消耗的液氨量也偏低。然而，基于具体运行状态下，供氨调节阀开启，会使得通过液氨量比消耗量高，进一步使pH 值比较高，二氧化硫排放则显示为“0”，与控制标准要求存在很大差距。而考虑到二氧化硫排放浓度及pH 值均能够得到合理控制，有必要反复开关供氨气动阀，但这样会呈现操作困难的情况。此外，因液氨通过直接的方式朝循环液或者塔内添加，会有混合不够均匀的状况出现，使得pH 值和真实值之间存在很大程度的差距。

（三）亚硫酸铵氧化效果不理想及排放尾气二氧化硫浓度偏高问题

一方面，基于脱硫塔内部，其曝气管属于一层，运行一段时间之后，曝气膜气孔发生堵塞的情况，且供应的压缩空气在分布上不够均匀，有一部分难以实现完全氧化。另一方面，由于塔内喷淋吸收层在受到生产工作进度的不断推进，使得一些喷头发生堵塞，导致气体出现短路问题；并且，由于二氧化硫排放监测点取样孔位置比较低，使得排放尾气当中的二氧化硫呈现偏高的现象。

（四）酸雾超标及尾气冒大量白烟雾问题

一方面，因尾气当中存在部分亚硫酸铵或者硫酸铵，进而导致酸雾呈现超标的现象；同时，因除雾器的除雾效果不够好，雾滴当中存在亚硫酸铵或者硫酸铵，跟随尾气一同排出外面；并且，由于除雾器冲洗水的冲洗效果不够理想，基于除雾器上存在硫酸铵结晶，部分结晶会跟着尾气一同排出。另一方面，受到外部环境温度偏低的影响，使得排出的尾气和空气之间发生混合反应，使得白烟雾生成；同时，由于pH 值高于标准要求值，一些氨跟随尾气排出，基于烟囱出口吸收空气当中的水分，使得产生白色烟雾。

二、氨法脱硫系统工艺优化对策分析

结合上述系统工艺问题，便有必要采取有效优化对策加以解决，从而使系统后续运行综合效益提升。总结起来，具体优化对策如下：

（一）加设调节阀

对于开车运行初始阶段供氨量缺乏、系统正常生产状态下补氨量难以有效控制等问题，需基于原来的调节阀的位置，以串联的方式加设1 台配套的调节阀；在开车运行初始阶段，首先对原本的阀门全开，然后通过添加的阀门对供氨量进行控制，在系统指标慢慢正常之后，将原来的调节阀关闭，采取新增的阀门对供氨量进行控制，使pH 值保持正常，使氨的逸出减少，并使尾气排放达标。

（二）改造加氨装置及静态混合器

对加氨装置以及静态混合器的安装分布点进行改造，使液氨完全和循环液、塔内含硫铵液体混合；同时，针对脱硫塔一层曝气管通过改造，改造成为两层，使压缩空气曝气量增加，与此同时增设1 台罗茨风机（140m3/min），起到供气的作用，联合原本具备的压缩空气管网，使亚硫酸铵的氧化率得到有效保障。

（三）安装管道喷淋吸收装置

对塔内喷淋液的分布结构进行合理改造，保证基于一些喷头发生堵塞问题的条件下，喷淋液可以实现全覆盖。对于尾气中的二氧化硫，则在置入硫酸塔之前，首先通过管道喷淋吸收，然后置入塔内被吸收，使二氧化碳的吸收率得到有效保证。

（四）改造或更换二氧化硫检测孔及除雾器

一方面，对于二氧化硫检测孔的位置，基于原本脱硫塔29 米高的位置改造到烟囱57 米高的位置，从塔内所排出的二氧化硫气体，基于烟囱位置的混合比较均匀，确保其排放达标。另一方面，对原本的除雾器进行更换，更换成为高效折流除雾器，使尾气当中的细小雾滴得到有效清除，使气体含水量减少，使烟气排放效果提升。此外，基于除雾器最上层，还可以增设一层冲洗水装置，尽最大限度使除雾器当中的硫酸铵或者亚硫酸铵结晶体能够有效冲洗彻底，使这些气体随着尾气排至外部环境的现象得到有效预防控制。

三、结束语

总的来说，氨法脱硫系统运行期间出现的问题较多，需根据系统运行的实际情况，针对相关问题，采取有效优化解决对策，比如通过加设调节阀，改造加氨装置及静态混合器，加设管道喷淋吸收装置等等，使系统操作难度降低，使系统运行的质量、可靠性及安全性得到有效保证，进一步使尾气实现达标排放，从而全面提升氨法脱硫系统的运行效益。