深度研究锅炉烟气脱硫拖尾现象成因及应对措施

2020-12-23朱伟朱清国陕西神木化学工业有限公司

环球市场 2020年29期

朱伟朱清国陕西神木化学工业有限公司

一、概况

陕西神木化学工业有限公司（以下简称我公司）一、二期锅炉烟气脱硫减排综合利用项目于2014 年6 月相继建成投用。其工艺特点：氨法湿式脱硫、直排烟囱、塔内氧化、塔外单效蒸发浓缩结晶、离心分离、振动流化床干燥、半自动包装工艺。一二期锅炉烟气脱硫减排综合利用项目为一期3×75t/h 锅炉公用一套脱硫装置，二期2×220t/h 锅炉公用一套脱硫装置；五台锅炉共用一套硫酸铵后处理装置。单塔设计处理烟气量分别为：一期28.85 万Nm3/h、二期50.73 万Nm3/h；年运行时间：8000 小时，脱硫年产副产品硫酸铵9630t/a。一二期锅炉烟气脱硝脱硫装置自投用以来，锅炉烟气受脱硫工艺设计、大气环境变化、锅炉负荷、烟气温度等因素影响，烟气拖尾频繁发生。导致周围环境恶劣，设备腐蚀较严重、硫酸氨产量偏低，氨平衡严重失调等问题

二、形成烟气拖尾的因素

在氨法湿式烟气脱硫中形成“氨逃逸”一般主要通过以下两种途径：

1.是在氨法湿式脱硫中，直排烟囱排出的烟气中所夹带的氨水因挥发而逃逸出的气态氨与烟气中未脱除的二氧化硫通过气相反应后生成的亚硫酸氢铵、硫酸铵等组分形成的液态“氨液”，该氨液组成主要决定于二氧化硫/气氨的比值、空塔气速、温度及烟气中的水分和氧气，烟气中的二氧化硫及氧气越多、空塔气速越大气溶胶形成也越严重。

2.是氨水吸收烟气中二氧化硫后脱硫浆液被烟气携带出后，由于受蒸发、烟气气体流速过快等作用，析出亚硫酸氢铵固体结晶形成固态“气溶胶”。气溶胶也称“气拖尾”也就是烟气中未脱除的二氧化硫通过气相反应后生成的亚硫酸氢铵、硫酸铵等组分形成的液态“气溶胶”或由于氨水吸收烟气中二氧化硫后脱硫液滴被烟气携带出，由于蒸发、烟气气体流速过快等作用，析出的亚硫酸氢铵固体形成的固体“气溶胶”悬浮在天空大气中形成的固、液胶体分散现象。目前造成我公司脱硫系统烟气拖尾的因素为烟气中的“气溶胶”所致。

三、我公司脱硫装置烟气拖尾现象分析

从我公司脱硫装置的目前运行状况分析来看，主要有以下几点因素造成烟气拖尾：

1.由于受装置无旁路烟道所限，在锅炉启动、停运及燃烧不稳时投运燃油、现电除尘除尘效果较差等因素所致，（设计脱硫塔入口粉尘＜50mg/Nm3，实际为；80-90mg/Nm3）使得浆液中油类、粉尘含量较多，造成浆液严重污染，由于结晶效果差，出料难度大；从而脱硫浆液中COD 通过不断地在塔内浓缩，进一步使浆液中COD 含量急剧升高，实际运行中高达30000mg/L 以上，首先由于浆液中此类杂质的存在，导致塔内碰头堵塞，部分隔离了浆液中脱硫剂与烟气中二氧化硫的接触面，使得浆液在吸收阶段无法与烟气中的二氧化硫进行充分的接触，而无法达到对烟气高效的吸收，造成净烟气中出现部分氨逃逸现象，而未脱除的二氧化硫通过气相反应后生成了亚硫酸氢铵、硫酸铵等组分形成的液态“氨逃逸”，是造成目前烟气拖尾的又一因素。

2.由于受目前脱硫塔、直排烟囱直径所限，造成烟气流速过快，使得氨水吸收烟气中二氧化硫不够充分，接触时间短，部分浆液被烟气夹带而出，然后受环境气候变化，使得烟气中析出部分固体结晶的亚硫酸氢铵形成，造成烟气中的形成固态气溶胶，这又是形成烟气拖尾的另因素。

3.受脱硫装置在线粉尘表计影响，当大气环境温度降低、净烟气湿度达到一定值时，就会出现粉尘超标现象，为保证脱硫装置出口粉尘不超标，往往采取停运水洗泵、减少除雾器冲洗次数、甚至停止冲洗、停运部分脱硫循环泵等措施，此措施的执行反而提高了烟气中氨逃逸率及二氧化硫含量，加剧了烟气拖尾现象。

4.用于降低烟气中氨逃逸的水洗槽内的水质设计为；定期置换，现由于受工艺、系统水平衡所限，无法及时进行定期置换，水洗水经过不断循环、洗涤，水质较差，无法对净烟气的氨进行有效洗涤，使得洗涤效果降低，烟气中氨逃逸增大。

四、针对烟气拖尾采取的措施

1.针对烟气中存在的氨逃逸现象；建议采取在保证脱硫效率的前提下适当降低氨水指标等方法：原设计氨水浓度20-25%、现调整为；4-6%，从而降低了氨逃逸，缓减了烟气拖尾。

2.针对浆液因COD 含量过高，影响氨水吸收烟气中二氧化硫效果降低，一方面采取将压滤机保持连续运行的方式，将塔内浆液连续送入压滤机进行过滤，以机械性强制带出方式降低浆液中的COD。另一方面加大出料量，调高结晶效果，降低浆液密度（原设计1320kg/m3，现控制指标为1130-1120kg/m3），将浆液中高含量的COD 携带出去，在提高浆液的吸收率、也能大幅度降低浆液COD 含量。

3.保证脱硫二氧化硫脱出口指标在控制范围内（SO2排放指标35MG/I），进一步严格控制进塔氨水量，提高氨的利用率，减少氨逃逸，将塔内浆液PH 值的控制在4-55进塔氨水量，从而达到减少烟气中氨逃逸之目的。

4.提高脱硫塔内预洗区洗涤效果，确保平板除雾器内无结晶积累，进一步提高烟气中夹带粉尘及硫酸铵的洗涤效果，同时吸收了部分氨逃逸，提高浆液吸收效果、从而保证塔内烟气温度在55℃以下，防止因烟气中微小结晶携带在烟气中造成拖尾。

5.锅炉系统与烟气脱硫系统密切联系与协调，尽量降低脱硫原烟气中的氧含量<6%，提高氧化时间，以进一步降低净烟气中的氧含量，从而降低亚硫酸铵的形成，提高硫酸铵的转化率，减少逃逸。

6.确保水洗泵的稳定运行，确保水洗泵处于连续运行状态，加强对净烟气中氨的洗涤效果，同时加强脱硫循环泵的运行台数，尽量降低脱硫装置出口烟气中二氧化硫含量，减少烟气中气溶胶的形成因素。

7.原始设计脱硫塔液位2.8-3m，造成烟气在浆液中的停留时间缩短，现将浆液液位调高至4.5-5m，增加吸收时间，提高浆液的吸收效果，减少净烟气中氨逃逸的。同时，进一步阻碍烟气中“逃逸”的产生。

8.浆液中杂质太多，影响浆液吸收效果，在泵进口加装滤网，将浆液中杂质过滤后，提高浆液吸收效果，减少氨投入量，从而极大缓解逃逸。

9.原设计两台浆液泵运行，现增加为三台浆液泵运行，提高浆液入塔量，提高吸收效果，进一步降低氨水投入量，减少逃逸，极大缓解气溶胶的形成。

五、项目收益

（一）经济效益

如表1 所示。

表1 硫酸铵产量增加对比表

（二）环境效益分析

通过降低氨水浓度；降低塔内浆液COD 浓度；提高脱硫塔内氧化率；降低烟气粉尘含量；降低烟气氧含量；加强水洗泵的运行，对净烟气中氨的洗涤效果；提高脱硫塔内浆液液位，增加吸收空间及时间，提高对烟气中二氧化硫的吸收效果等工况调整和塔内改造后烟气拖尾得以明显改善。

六、项目技术水平和技术进步点

（一）项目技术水平

本项目通过对氨法湿式烟气脱硫中形成“气溶胶”的途径进行深入研究分析：a.是在氨法湿式脱硫中，直排烟囱排出的烟气中所夹带的氨水因挥发而逃逸出的气态氨与烟气中未脱除的二氧化硫通过气相反应后生成的亚硫酸氢铵、硫酸铵等组分形成的液态“气溶胶”，该气溶胶组成主要决定于二氧化硫/气氨的比值、空塔气速、温度及烟气中的水分和氧气，烟气中的二氧化硫及氧气越多、空塔气速越大气溶胶形成也越严重。b.是氨水吸收烟气中二氧化硫后脱硫浆液被烟气携带出后，由于受蒸发、烟气气体流速过快等作用，析出亚硫酸氢铵固体结晶形成固态“气溶胶”。气溶胶也称“气拖尾”也就是烟气中未脱除的二氧化硫通过气相反应后生成的亚硫酸氢铵、硫酸铵等组分形成的液态“气溶胶”或由于氨水吸收烟气中二氧化硫后脱硫液滴被烟气携带出，由于蒸发、烟气气体流速过快等作用，析出的亚硫酸氢铵固体形成的固体“气溶胶”悬浮在天空大气中形成的固、液胶体分散现象。目前造成我公司脱硫系统烟气拖尾的因素为烟气中的“气溶胶”所致。