氨法脱硫塔硫酸铵不结晶原因及处理措施

氨法脱硫塔硫酸铵不结晶原因及处理措施摘要：氨法脱硫技术作为湿法脱硫技术的一种，具有脱硫效率高、无固废产生、能耗低等优点，是属于可资源化的脱硫技术之一。近年来得到了环保相关部门的政策鼓励，在我国得到了快速的推广应用。目前应用主要分布于以下几个领域：（1）化工（包括石油、石化等）企业的自备燃煤热电联产锅炉烟气脱硫，约氨法脱硫市场份额的70%左右；（2）其他行业的自备燃煤热电联产机组烟气脱硫，如有色、制药、造纸、工园区等，约占10%；（3）钢铁行业烧结烟气脱硫，约占10%；（4）火电厂烟脱硫，约占5%（5）石油化工行业、有色等非燃煤工艺废气的二氧化硫脱除，括硫酸生产尾气、煤化工硫回收尾气、炼油催化裂化烟气等，约占5%。关键词：硫酸铵；结晶；氨法脱硫引言氨法脱硫工艺在燃煤锅炉脱硫除尘工段应用广泛。在锅炉脱硫塔的实际运行中，其重要指标就是硫铵是否良好结晶。目前硫铵结晶过程中存在硫酸铵晶粒细小，周期性不出料的问题，影响系统稳定性能，增加运行成本。影响硫铵不结晶的原因因素有很多种，下面就以某厂氨法脱硫塔3月份的运行数据为例，结合实际运行工况对影响硫铵不结晶因素进行逐项分析。1硫铵结晶原理硫铵的结晶属于反应过程，主要由反应、过饱和溶液的形成、晶核的产生和晶体的成长几个阶段组成。随着反应的进行，形成过饱和溶液，达到一定过饱和度时，析出固相微观晶粒，这是晶核的形成过程，也称为初级成核，接着是晶核的长大也称为晶体的生长过程。同时，由于晶液的流动，晶体之间及晶体与设备之间的摩擦、碰撞，液体对晶体表面的冲刷，又产生新的晶核，称为二次成核。通常晶核的形成和晶体的成长是同时进行的。在结晶过程中，无论是晶核的形成，还是晶核的生长，都要消耗溶液中的溶质，均以一定的过饱和度为推动力。每一粒晶体都是由一粒晶核生长而成的，在一定条件下，如果晶核成核速率越大，晶核的生成量越多，溶液中有限的溶质要同时供应大量的晶核生长，晶核的生长速率就越慢，结果导致大量的细小结晶；反之，晶核的生成量越少，结晶粒度就会长得越大。可见，晶核的生成速率和晶核的生长速率是此消彼长的关系，如能控制这两种速率，便可控制结晶的粒度。此外，结晶条件对产品的粒度也有很大的影响，如温度、搅拌、浆液PH、杂质等都以一定的方式影响结晶过程。2结晶影响因素分析入口烟气温度对硫铵结晶的影响观察某厂脱硫塔2020年3月9日-3月15日烟气温度均值及3月21日-3月24日出料期间烟气温度均值，经过数据比对硫铵产量及脱硫塔进口烟气温度数据分析结果；脱硫塔进口烟气温度设计140-160°C，实际运行温度在142.2°C-147.1°C之间波动，符合设计要求，因此可判断：影响脱硫系统不结晶因素与烟气温度没有必然关系。杂质对硫铵结晶的影响硫铵浆液中可能会含有烟气、水等带入的铁、铝、铜、砷、铅、氯等离子，这些离子易吸附在硫铵晶核表面，遮盖结晶表面的活性区域，使晶体生长缓慢，金属离子对硫铵结晶长大有较大的影响，尤其是铁离子的影响最大，使晶粒细小易碎，而离心机无法对细小的晶体颗粒进行分离，造成溶液的过饱和度升高，在运行过程中，浓缩段内细小晶粒大量堆积，固含量不断升高，晶体却无法分离。金属离子对结晶的影响：Fe3+会减速结晶的速度，在溶液中的浓度到0.1%会促使硫酸铵晶体变长，而在较高的浓度时生成针状晶体；Pb2+会促使大粒硫酸铵晶体析出;Mn2+会促进晶核生成，有它们存在的时候硫酸铵结晶为粗大的片状晶体;Zn离子也能促使生成比较完善的硫酸铵晶体，颗粒较圆，尺寸增大。2.3pH值二氧化硫溶液pH值影响晶体形态的两个主要领域:晶体形态和破坏晶体的外部环境条件。pH值的增加会使溶液的间隙变窄，从而影响硫铵的生长形状。pH值的增加也会增加溶液的粘度，从而降低晶体的生长。pH值的降低导致溶液中的小晶体消失，从而影响晶体的正常生长条件。通常会建立单独的氧循环。氧化槽调整液氨加入量，控制氧化槽上层和下层溶液pH值。于氨法脱硫塔内结晶工艺溶液pH值氧化循环上部的值通常控制在5.5到6.5之间，溶液下部的值控制在4.5到5.5之间。浓缩段溶液pH值在2~3之间，。灰的影响研究发现，一定数量的灰对硫酸结晶具有优势，结晶度平均具有较大的节圆直径。灰在酸结晶过程中起着一定作用，从而防止了酸的过度积累，促进了硫酸铵结晶设备对硫铵结晶的影响因素二级循环泵的主要作用一是降低烟气温度，二是蒸发结晶。在此运行期间，发现二级循环泵出口压力降低运行电流降低；因烟气负荷大，脱硫塔浓缩段塔壁超温，导致二级循环泵入口滤网有大块积料堵塞滤网，怀疑叶轮有磨损现象，更换叶轮后，恢复正常运行电流，压力未达到正常压力，根据现场更换下来二级循环泵过流部件的磨损程度、脱硫塔母液中氯离子含量、浓缩段b测点温度超温现象(b测点温度高于a/c测点温度2-5°C)、浓缩段溶液强酸性、腐蚀性大及磨损强度大等综合分析，其二原因是塔内件(二级喷淋管线、喷头，材质：玻璃钢、碳化硅)损坏或脱落，导致二级循环泵出口母管压力不足，喷淋循环量不足，硫铵晶体不能正常结晶。因此可判断：塔身有泄漏点，循环泵叶轮磨损较严重，从运行参数来看，二级循环泵流量不足，预计塔内件存在损坏现象，这也是导致硫酸铵不结晶原因之一。工艺人员的操作调整脱硫塔浓缩段浆液设计PH值2-3偶尔出现PH高的原因是：脱硫塔因烟气负荷大、设备原因、滤网堵塞等原因导致浓缩段超温，操作人员为降温，打开稀硫铵副线冲洗降温，稀硫铵副线流通介质是循环槽PH较高稀硫铵溶液，频繁的开启冲洗及正常程控冲洗，导致脱硫塔浓缩段浆液PH值不断升高，破坏硫酸铵正常生长环境。因此可判断：工艺人员的人为操作也是影响硫铵不结晶的原因之一。3生产工艺的调整从脱硫塔浓缩段取得一瓶硫酸铵溶液的样品，硫酸铵晶体沉积在底部，上层为较多的黑色悬浊液。为此采取了以下措施：(1)将浓缩段浆液温度控制在60C左右。⑵控制氧化槽pH值稳定在5.5〜6.5之间，脱硫塔浓缩段的pH值稳定在2〜3.5之间。(3)改造原有布袋除尘器，通过更换新的滤袋，将原烟气中粉尘浓度从80mg/Nm3控制到30mg/Nm3以内。(4)原脱硝催化剂已使用5年，更换原有脱硝催化剂，将氨逃逸控制到2.5mg/Nm3以内。(5)始终将氧化率控制到99%以上。(6)定期通过原有塔外结晶系统，将更多的氯离子排出系统。结束语综上所述，造成硫铵不结晶主要原因为：设备、系统缺陷故障影响硫铵系统各技术指标偏离设计指标，造成系统运行不正常。需及时对各种系统缺陷进行消除，以减轻脱硫系统环保指标排放及运行压力；脱硫塔负荷超过设计处理量，造成硫铵吸收浓缩不平衡，形成的细小晶核过量，浆液密度超过设计指标，硫酸铵晶体生长受限制，造成后系统无法分离硫酸铵；在运行中要密切关注和把控氨水品质，发现指标偏离或超标及时汇报、协调相关部门进行处理，避免氨水对硫铵结晶造成影响。参考文献张立志.氨法脱硫出口粉尘超标原因分析与控制[J].化工管理,2018(29):209-210.雷树宽，沈克宇，陈高，王尚文，夏同伟,李召召.高含COD的硫铵溶液蒸发结晶J].山东化工,2018,47(22):194-1