氨法脱硫后处理环节的研究获奖科研报告

氨法脱硫后处理环节的研究获奖科研报告摘要：氨法脱硫技术是近几年来兴起并大量投入工业化运行的一种高效、低耗能的湿法脱硫工艺。主要工艺为，以SO2与NH3的反应为基础，用氨脱除烟气中的SO2，并利用烟气热量将脱硫后的浆液蒸发浓缩，形成含固浆液。含固浆液进入后处理系统进行分离干燥，得到硫铵产品，从而达到脱除二氧化硫，变废为宝的目的。

氨法脱硫工艺在运行相对稳定的同时，酸性硫铵浆液的处置成为了重中之重，后处理系统首当其冲的成为了关乎脱硫装置能否正常运行的关键。

本文以当下市场主流的江南氨法脱硫工艺为基础，结合工作实际，对氨法脱硫工艺中的后处理系统存在的技术难点进行了论述，包括设备的腐蚀磨损，塔内养料过程，重要分离装置离心机板网的选型研究等重要问题。

关键词：氨法脱硫;硫铵浆液;氯离子;后处理系统;板网选型

1.氨法脱硫工艺简介

主要工艺[1]为，氨在多功能烟气脱硫塔的吸收段将锅炉烟气中的SO2吸收，得到脫硫中间产品亚硫酸铵或亚硫酸氢铵的水溶液。在脱硫塔的氧化段，鼓入压缩空气进行亚硫铵的氧化反应将亚硫酸铵直接氧化成硫酸铵溶液，并利用高温烟气的热量将硫铵溶液浓缩，得到5～15%硫铵固体的硫铵浆液。硫铵浆液经过进一步浓缩，生成结晶浆液进入离心机分离，分离出的固体硫酸铵经干燥器干燥后，进入料仓和包装机包装，得到成品硫酸铵。

2.氨法脱硫后处理系统的重要地位

氨法脱硫工艺在运行平稳，经济环保的同时，存在着较为严重腐蚀磨损情况，对塔内循环的浆液要求较高。为尽量降低装置的腐蚀磨损[2]，降低塔内浆液的密度并使之保持在一定低的水平上成为了能否保证脱硫塔正常平稳运行的重中之重。为保证这一点，必须依托于后处理系统出料降低塔内浆液的密度，如后处理系统出现重大故障，导致不能出料，塔内脱硫浆液密度势必不断上升，而当氧化段密度高于1.18时[3]，氧化段浆液将析出硫酸铵晶体，此时已完全无法保证达标排放，造成锅炉被迫退出运行的后果。

3.影响后处理系统平稳运行的主要因素

3.1烟尘

烟尘一般情况溶解度远小于于硫铵，因此最终会与硫酸铵一起被分离出来，浆液含尘量直接影响硫酸铵的品质与外观。如脱硫塔浆液中含尘量超过氨法脱硫系统所能承受的能力，过多的灰尘灰影响硫酸铵晶体的正常生长，严重时可使塔内无法结晶。同时，浆液中含有的大量烟尘在浓缩段经高温后会在喷头管路上严重结垢，严重影响脱硫塔的正常安全运行。

3.2离子富集

锅炉燃烧后的烟气导入脱硫塔，被吸收后，浆液中含有部分氯离子、氟离子以及重金属离子。其中氯离子与氟离子在塔内浓缩段酸性条件下，会生成强酸，使浆液品质严重下降影响结晶。同时由于氯离子[4]、氟离子无法通过后处理系统出料带走，导致氯离子大量富集，对整个脱硫系统造成严重的腐蚀。同时后处理系统出料困难后两方互相影响，使氯离子富集现象更加严重。

3.3离心机的分离效果

通过对我厂硫铵后处理系统的长期跟踪考察，发现离心机的分离效果在处理含固浆液中起着决定性的作用。相同工况下的浆液[5]，不同的板网出料存在巨大差异，极端工况下完全无法分离。而后处理系统出料不畅，又会导致塔内浆液持续恶化，出料难度更加增大的恶性循环。

3.4pH值对结晶的影响

PH值对结晶的影响主要表现在两个方面：一是对结晶形状的影响，二是破坏结晶的正常生长条件。在一定条件下，随着溶液pH值的升高，溶液的介稳区减小，硫酸铵晶形由多面体颗粒变成细长的六角棱柱形，甚至针形。同时，母液黏度增大，硫酸铵分子扩散阻力增加，阻碍晶体的正常生长。当pH值为5-6时，硫酸铵晶体可生长为较大的圆形晶体。当溶液的PH值突然降低时，溶液中的细小晶体出现消失的现象，破坏了晶体正常的生长条件。

4.对各项因素所采取的对应措施

4.1烟尘

对烟尘的控制，主要依托于电袋除尘系统，具体有如下方式。

4.1.1除尘设施

对烟尘的控制，主要依托于除尘装置的维护与保养，保证除尘装置开足开满。

4.1.2及时更新除尘设施

制定合理的定期更换机制，对破损的电袋袋笼及时更新。加强对粉尘仪等仪表的维护，保证电场的投运率。

4.1.3加强管理

加强对除尘输灰岗位的要求与管理，对布袋压差与烟尘含量严密监视，发现差压异常上升或下降时及时判断处理。对电袋的糊袋和破损做到早发现，早处理。

4.2离子富集

离子富集问题现在已成为影响氨法脱硫正常运行的重要因素，一般主流的方法有浆液外运处置，喷雾干燥与蒸发结晶技术。同时，我厂还采取了从源头上降低氯离子含量的措施——脱硫用工艺水使用化学除盐水[6]。

4.2.1浆液外运

定期组织对脱硫塔内浆液的外运，降低塔内氯离子浓度。优点是无需再追加设备，缺点同样明显：需大量置换，成本较高。

4.2.2喷雾干燥技术

锅炉过来的热风由引风机牵引至热风分配器均匀进入干燥塔内。

料液经螺杆泵输送到安装在干燥塔顶部的离心雾化器内，在高速离心力的作用下被雾化成细小的雾滴群，并于高温热风以并流的方式进行充分的传热、传质，水份迅速蒸发，在数秒时间内即被干燥成固态粉体，干燥后的成品粉体物料经旋风分离器回收，去全自动包装机包装成副产品硫铵，含湿尾气经由引风机送入尾气洗涤塔。

4.2.3蒸发结晶技术

定期将浓缩段浆液引入打入蒸发釜[7]，通过蒸发得到干料，输送至包装码垛系统形成副产硫酸铵，效果等同于浆液外运。

4.2.4工艺水采用除盐水

从我厂近几年氨法脱硫的运行统计情况看，氨法脱硫塔浓缩段氯离子、氟离子等含量等严重超标，PH值等工艺参数偏低，导致涉氨设备腐蚀严重。近几年经过不断技术攻关，材料优化，取得了一定成绩;但部分材质如离心机板网已升级到最高的2507双相钢，已无上升空间。

为了降低氯离子的富集，从来源上考虑，将含有氯离子的工艺水改成较为纯净的化学除盐水，可从源头上缓解氯离子富集的问题，减少装置中氯离子的含量，延长设备的使用寿命，降低检维修成本。

4.3离心机的分离效果

离心机是硫酸铵后处理系统最为重要的设备，负担着将含固硫酸铵浆液分离出固体硫酸铵，送入后续系统干燥包装的任务。

适于分离硫酸铵溶液的离心机，要求供料浓度及流量稳定，悬浮液温度不超过80℃，典型例子是其固相平均粒度由0.1m～5mm的晶状产物和长度可达30mm的纤维状物料。

特别值得强调的时悬浮液中被分离的固相颗粒的大小、母液的粘滞度、悬浮液中的固相浓度和进料的均匀性，这些参数对机器的产量、过滤中跑料量的大小、产品的含湿量及纯度都有重要的影响。

4.3.1板网间隙

通过多年的摸索实践发现，板网间隙对出料料有重大影响，现在普遍的看法是，对于江南氨法脱硫料粒小，氯离子含量高的工况，板网间隙在0.15mm较为合适。

4.3.2推料频次

液压推料机构所控制的前后往复运动一次为一个推料单元。推料时若推料盘及不到滤渣层，表面滤渣层太薄，将会因整个转鼓内滤渣层厚薄不均而引起机器振动。此时应加大进料量或提高进料浓度;进料量过大，部分来不及脱水的悬浮液将会冲走滤渣层，发生溢流，也会造成机器的振动，这时就应减少进料量。

对于含细微粒子难以过滤的悬浮液（如江南氨法的脱硫浆液），可降低推料次数，让滤渣在机内停留时间增长，降低滤渣含湿量;反之对于含粗晶粒、易于过滤的悬浮液，在保证滤渣含湿量的前提下提高推料次数已获得较高产量。实践中发现，推料频次在每分钟50下左右较为稳定。

4.3.3板网材质

为适应江南氨法脱硫浆液结晶粒度小，氯离子含量高的工况，今年在我厂领导与有关部门的指导与组织下，进行了大量的技术攻关，其中板网材质是重要的攻关项目。现离心机板网材质已升级为耐点腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀能力最强的SAF2507双相不锈钢[8]，表面硬化处理，在材质方面已经达到了最高标准。

然后在相同材质下，各套板网的产能依旧有较大区别，通过观察近期六套板网的产能情况，发现板网的加工工艺起了决定性的作用。

上表可见，在板网材质不变，氯离子含量基本一致的工况下，不同厂家加工的板网在产量上存在巨大差距。出料量最高的板网在间隙0.4-0.5mm、一级板网有塌陷的情况下出料正常且不需要职工现场辅助冲洗，而出料量最低的一副仅出料640吨即无法正常使用，必须更换。

由此可見，在选择加工厂家方便必须慎重，谨慎选型。

4.4pH值对结晶的影响

通过及时进行浆液外排，控制塔内氯离子浓度来实现对PH值的控制，同时，正在进行对浓缩段加氨的探索研究。

5.结语

后处理系统作为氨法脱硫装置的重要组成环节，担负着出料降低塔内