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36中国环保产业2018年第10期聚焦大气污染防治FocusonAirPollutionPreventionandControl氨法脱硫运行的经验及建议段飞飞（内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限责任公司，内蒙古 锡林浩特 026000）摘 要：内蒙古大唐国际克什克腾某公司动力中心脱硫系统采用氨法脱硫，针对氨法脱硫运行参数及现场存在的缺陷，提出合理的解决措施，有效降低了氨逃逸，降低了浆液对吸收塔、烟道的腐蚀，减少了“硫铵雨”对周围设备的腐蚀，保证了脱硫系统的稳定运行。关键词：氨法脱硫；氨逃逸；稳定运行中图分类号：X701 文献标志码：A 文章编号：1006-5377（2018）10-0036-041工艺原理氨脱硫技术是基于NH3和SO2在水溶液中的反应。烟气脱硫塔吸收段中的NH3吸收锅炉烟气中的SO2，得到亚硫酸铵或亚硫酸氢铵水溶液。如反应方程式①，在脱硫塔的氧化段，将压缩空气吹入氧化段，亚硫酸铵发生氧化反应生成硫酸铵溶液[1、2]，参见方程式②。SO2+H2O+xNH3=(NH4)xH2-xSO3①(NH4)xH2-xSO3＋1/2O2+（2-x）NH3=(NH4)2SO4②总的反应方程式为：SO2+H2O＋2NH3＋1/2O2=(NH4)2SO4同时二级循环浆液利用高温烟气的热量将硫铵溶液浓缩、结晶、出料[2]。烟气进入吸收段与氨的复杂水溶液进行吸收反应，脱去烟气中的二氧化硫，得到合格烟气通过除雾器后排放至大气。吸收反应得到的亚硫铵溶液回流至氧化段进行氧化反应，得到硫酸铵溶液。氧化段的硫酸铵浆液可通过一级泵C的稀硫铵副线补充至浓缩段，为浓缩段不断提供浆液，氧化段可通过补水来维持稀释浆液的液位，已到达总体可持续运行的效果，氨法脱硫系统见下图。在脱硫塔的浓缩段，利用高温烟道气的热量将硫酸铵溶液进行浓缩，得到含固量为10％至20％的硫酸铵浆液。浆液排至循环槽内，并通过旋流器进行分离、离心机进行脱水，然后干燥、包装，最终获得硫铵产品。2工艺流程简述脱硫系统由两级循环组成，一级循环是在氧化段和吸收段进行的循环，二级循环是在循环槽与浓缩段进行的循环[3]。烟气通过原烟道进入浓缩段，与二级循环进行换热，烟气降温至60℃左右（二氧化硫最佳吸收温度）进入吸收段，烟气降温的氨法脱硫系统37CHINA ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY2018.10聚焦大气污染防治FocusonAirPollutionPreventionandControl2.1烟气系统来自锅炉引风机的烟气通过原烟气风门进入多功能烟气脱硫塔浓缩段，蒸发浓硫酸铵溶液，进入吸收段，与吸收液反应，其中大部分的二氧化硫被吸收。同时脱硫塔也脱除其他酸性气体（氯化氢、氟化氢）。净烟气经除雾器除雾后（雾滴浓度小于75mg/Nm3）排放至烟囱。2.2吸收系统烟气和吸收液在脱硫塔中混合并发生吸收反应。吸收液流入脱硫塔底部的氧化段，并被氧化风机送来的空气强制氧化。氧化后的吸收液加氨后继续参与吸收反应，形成硫酸铵溶液，剩余部分返回循环槽，经二级循环泵送至脱硫塔浓缩段进行浓缩，形成晶体含量为10％～15％的硫酸铵浆液。硫酸铵浆液返回到循环槽。硫化铵排放泵排入至后处理系统。2.3氧化空气系统室温空气经过滤后由氧化风机升压至0.1～0.3MPa，经氧化风管进入脱硫塔氧化区。2.4吸收供给系统15%～25%的氨水通过计量后进入氨水槽临时存储[3]，由氨水泵从氨水槽内抽出，经调节阀组分别送至脱硫塔各加氨点与吸收液混合以保证脱硫效率。2.5工艺水系统工艺水共有三路，一路为化工区净循环工业废水做为主路，一路为循环水，另一路为生产水（做备用）经计量后进入工艺水槽储存，工艺水槽中的工艺水经工艺水泵输送至各用水点，包括塔顶补水、除雾器冲洗水、各泵进口冲洗水、离心机冲洗水等。2.6旋流分离系统从脱硫塔的浓缩段将达到一定浓度（10%～15%）的硫铵溶液经结晶泵引出进入旋流器、进行轻重分离，将结晶含量提高至65%以上后送入离心机。离心机进行固液分离，将母液分离回液池，硫酸铵晶体在干燥系统中干燥。2.7干燥系统由低压蒸气管网来的0.8MPa、180℃蒸气由干燥引风机牵引，经蒸气换热器换热后获得150℃热风，用于干燥硫铵。从离心机出来的含水量约为3%的硫铵物料，经进料绞龙输送至干燥振动流化床内，干燥后的硫铵物料部分经过旋风除尘器收集，通过旋转卸料阀输送到包装机，大部分直接经过振动流化床干燥机进入包装机，进行包装储存。同时含有少量硫铵粉尘的干燥/冷却废气经过干燥引风机加压后排放进入脱硫塔吸收段喷淋洗涤，与脱硫塔净烟气同时回原烟囱排放。3实际运行情况与设计值对比分析根据脱硫系统SIS监控画面截屏，整理相关运行数据（如下表）发现，2套脱硫系统都存在氨逃逸偏大；2号脱硫塔净烟气出口烟温偏高；1号塔浓缩段温度偏高；循环槽液密度偏大；吸收塔入口粉尘浓度偏大等。脱硫系统SIS数据分析表名称设计值1号塔2号塔烟气量（Nm3/h）2×694,977739,140778,100原烟气SO2含量（mg/Nm3）570026291733原烟气粉尘含量（mg/Nm3）50100280原烟气水含量（%）11.919.6212.76原烟气温度（℃）148.4145.8154.2净烟气SO2含量（mg/Nm3）≤18546.11112.0净烟气温度（℃）5759.0965.47烟尘的排放浓度（mg/Nm3）≤4016.8612.10脱硫效率（%）≥96.598.2493.5氨逃逸率（mg/Nm3）≤63048循环液密度（kg/m³）≤115027591897氧化液pH值5.5～6.56.36.56浓缩段温度（℃）8065/81/6767/72/66根据现场实地查看，发现2台脱硫塔的原烟道腐蚀严重，脱硫塔塔壁、栏杆腐蚀严重，氧化空气玻璃钢管道、浓缩区回流管道、三通磨损老化严重，脱硫净烟道腐蚀严重，烟囱排烟存在“气拖尾”现象，脱硫塔周围下“硫铵雨”等现象。4解决措施从脱硫系统运行情况、历史数据及现场设备状况分析，存在实际运行参数工况偏离设计工况的问题，测量元件不准确，无法按照反馈信息及时调整工况。吸收塔区域腐蚀泄漏严重的主要因素为氨逃逸量偏大，在气态氨和水存在的条件下与烟气中的二氧化硫和三氧化硫反应生成了硫酸铵和亚硫酸铵固体微粒，在吸收塔周围形成酸雨现象，造成塔壁及烟道的腐蚀。导致氨逃逸偏大的主要原因是塔内件（喷淋管道、喷嘴、氧化风管等）存在破损。吸收区浆液的喷淋覆盖面积不均匀，导致吸收区烟气温度高，增加了氨逃逸量；氧化空气管损坏后，亚硫酸铵溶液在氧化区的氧化速率降低，通过脱硫形成的亚硫酸铵是不稳定的化合物，如果不及时氧化38中国环保产业2018年第10期聚焦大气污染防治FocusonAirPollutionPreventionandControl成稳定的硫酸铵，很容易分解成二氧化硫和氨气，造成二氧化硫氨逃逸率同时升高。4.1降低氨逃逸率的解决措施4.1.1选择合理的液气比由于氨逃逸与液气比关系密切，从抑制氨逃逸的角度考虑，选择较大的液气比，可有效降低液相游离氨含量，同时使气相氨的含量很低，这样就抑制了气溶胶的生成。氨法脱硫一般液气比建议采用5～10。而目前脱硫系统实际液气比约为3.2，故需要调整一级循环泵的浆液流量，增大液气比。4.1.2提高氧化率脱硫后的亚硫酸铵如果氧化不完全会造成亚硫酸铵的逃逸，氨法脱硫生成的亚硫酸氢铵、亚硫酸铵是不稳定的化合物，需进一步氧化生成稳定的硫酸铵，若缺少氧化或氧化不充分，亚硫酸氢铵、亚硫酸铵会在一定的条件下，分解为二氧化硫和氨气，这会造成氨逃逸量增加，同时二氧化硫排放超标，保证充足的氧量，实现亚硫酸铵、亚硫酸氢铵的充分氧化，可有效降低氨逃逸率。4.1.3控制脱硫塔出口温度脱硫塔内烟气温度与氨逃逸率存在较大的相关性。当烟气温度高于60℃时，氨水会分解为氨气和水蒸汽，脱硫效率降低的同时，氨逃逸率升高，有效控制烟气温度对提高脱硫效率、降低氨逃逸率有重要的影响。4.1.4合理控制氨水浓度避免脱硫过程中氨逃逸，控制脱硫区域气态氨含量，由气液平衡得知，氨水的浓度降低可以有效降低气态氨的浓度。氨浓度建议控制在10%～20%范围内。4.1.5脱硫塔进口喷淋在脱硫塔烟气进口区域设置水喷淋，三氧化硫等强酸性氧化物极易溶于水，喷水可以使强酸性氧化物迅速溶于水，从而避免气溶胶的产生，防止氨逃逸率偏高。4.1.6脱硫塔出口加装高效除尘除雾器装置脱硫系统目前设计一层除雾器，除雾效果较差，有大量雾滴携带氨气经过除雾器后大量逃逸至净烟道及烟囱，在净烟道形成亚硫酸氢铵，对净烟道造成严重腐蚀。当烟气经过吸收段后，烟气中的雾滴主要成分为浆液液滴、凝结液滴和粉尘颗粒，雾滴进入高效除尘除雾器，经气旋板使脱硫烟气旋转起来，在气旋器上方形成气液两相的剧烈旋转及扰动，从而使得烟气中的小液滴、粉尘颗粒、气溶胶等微小颗粒物相互碰撞团聚凝聚成大液滴，其与气旋筒壁碰撞，并被气旋筒壁捕获吸收，加装高效除尘除雾器后，可有效降低氨逃逸率。4.2氨法烟气脱硫的防腐蚀措施4.2.1氨法烟气脱硫的腐蚀机理吸收塔的内部腐蚀主要是由于氨水混合物喷淋液中过量的氯化物引起的点蚀和烟雾冲刷造成的磨损侵蚀。含SO2的烟气会在脱硫烟气系统的各个环节都会对设备造成腐蚀。腐蚀可能有多种形式，主要包括晶体腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀。由于氨法脱硫中的固体颗粒较少，故磨蚀几乎不存在。（1）结晶腐蚀在烟气脱硫过程中，生成的可溶性硫酸盐或亚硫酸盐以液相方式渗入防腐层表面的孔隙中，当系统停运时，在自然干燥下生成结晶盐，结晶盐体积膨胀后将对防腐材料内部产生应力，破坏防腐层，特别是在干湿条件交替作用的情况下，腐蚀更加严重。（2）化学腐蚀烟气中的腐蚀介质在特定温度和湿度下与金属材料发生化学反应生成可溶性盐，导致设备腐蚀。主要的化学方程式是：水解生产游离的硫酸：4FeSO4+10H2O+O2=4Fe(OH)3+4H2SO42HCl+Fe=FeCl2+H2如此循环反复，使腐蚀不断进行下去。（3）电化学腐蚀金属材料与浆液及湿烟气接触，通过电极反应产生的腐蚀导致电化学腐蚀，金属表面直接与烟气介质发生反应，在潮湿条件下，尤其在焊接焊缝处容易发生电化学腐蚀，主要反应式如下：Fe→Fe2++2eFe2++8FeO·OH+2e→3Fe3O4+4H2O4.2.2烟气脱硫系统的防腐措施（1）原烟道干湿界面材料选择1）不锈钢材质。按照烟气脱硫腐蚀介质的特性，通常选用耐腐蚀不锈钢，如316L或317不锈钢材质。这是一类超低碳和低碳的奥氏体不锈钢，但在氨法脱硫的实际使用效果并不理想，出现一些点蚀、缝隙腐蚀和冲刷腐蚀，抗腐蚀周期较短。2）镍基合金。镍基合金是以镍和钴、钼、铁、钨、铬等为主要成分的连续固溶体合金，以蒙乃尔合金和哈氏合金为代表。其耐腐蚀性和加工性能非常好，使用寿命也非常理想。39CHINA ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY2018.10聚焦大气污染防治FocusonAirPollutionPreventionandControlExperiencesandSuggestionsonOperationofAmmoniaProcessDesulfurizationDUAN Fei-fei (Inner Mongolia Datang International Xilinhot Power Generation Co., Ltd, Inner Mongolia Xilinhot 026000, China)Abstract:ThedesulfurizationsystemofthepowercenterofacertaincompanyinInnerMongoliaDatangInternationalKeshiketen adopts the ammonia process to desulfurize. Aimed at the operation parameters of the ammonia process desulfuriza-tion and