煙氣氨法脫硫的可行性、優(yōu)勢(shì)及工業(yè)運(yùn)行簡介

周大明,張 波,王志武

(1.山東明水大化集團(tuán),山東章丘 250200;2.山東明晟化工工程有限公司,山東章丘 250200)

1 概 述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,環(huán)境保護(hù)日益受到重視。為了控制二氧化硫污染,國家頒布法律法規(guī)強(qiáng)化了對(duì)“三廢”治理的要求,強(qiáng)調(diào)排放二氧化硫的企業(yè)必須建設(shè)配套脫硫除塵裝置,嚴(yán)格控制二氧化硫排放量。企業(yè)面臨嚴(yán)格的環(huán)保形勢(shì),推廣及實(shí)施符合我國國情,技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)適宜的脫硫方法已是當(dāng)前一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。

目前,我國已運(yùn)行的煙氣脫硫法有十幾種,有干法、半干法及濕法,其中濕式脫硫穩(wěn)定、效率高,應(yīng)用最為廣泛。濕式脫硫主要有石灰(石)/石膏法、鈉鈣雙堿法、氨堿法、氧化鎂法及海水法,總計(jì)約占總脫硫量的80%以上。

氮肥行業(yè)鍋爐煙氣脫硫不少廠仍然延用爐內(nèi)燃燒脫硫法,即石灰石與燃料煤混合燃燒,石灰石與氧化硫反應(yīng)以實(shí)現(xiàn)脫硫。該法雖簡便易行,但脫硫率低,大量石灰石的摻入使鍋爐熱效率低,運(yùn)行費(fèi)用亦高。

隨著國家對(duì)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求的提高,煙氣采用效率高的濕式脫硫已是勢(shì)在必行。在眾多的濕式脫硫法中選擇技術(shù)成熟能滿足脫硫率要求,運(yùn)行穩(wěn)定、費(fèi)用低,原料來源方便,不產(chǎn)生二次污染的脫硫方法,是企業(yè)選擇脫硫方案的思想原則,而氮肥行業(yè)選擇氨法脫硫具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),應(yīng)是首選的方法。

明水大化集團(tuán)熱電公司,于2007年組織人員就兩臺(tái)130t/h和兩臺(tái)75t/h鍋爐的煙氣脫硫進(jìn)行了調(diào)查考察。通過對(duì)各種煙氣脫硫方法進(jìn)行認(rèn)真分析和深度探討,統(tǒng)一了對(duì)氨法濕式脫硫的認(rèn)可。

2009年明水大化集團(tuán)新建的明泉化肥廠在制定一臺(tái)130 t/h和一臺(tái)75 t/h脫硫方案時(shí),又充分肯定了明水熱電廠氨法脫硫的優(yōu)勢(shì),再次采用氨法濕式脫硫。目前,明泉廠鍋爐煙氣脫硫也已投運(yùn)近一年,現(xiàn)有兩套脫硫裝置生產(chǎn)運(yùn)行良好,均體現(xiàn)了良好的環(huán)保、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

2 氨法煙氣脫硫的可行性及優(yōu)勢(shì)

簡單的氨法煙氣脫硫國外早在20世紀(jì)70年代便開始應(yīng)用,真正有工業(yè)化意義的是始于氨-硫酸銨法。近年來隨著氨法脫硫技術(shù)自身不斷完善和發(fā)展,其脫硫效率高、無二次污染、副產(chǎn)硫酸銨及生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注。氨法脫硫是以一定濃度的氨水為脫硫劑,脫除煙氣中的二氧化硫,生成亞硫酸銨,再用空氣(氧氣)氧化成硫酸銨副產(chǎn)品,達(dá)到煙氣凈化的目的。煙氣中的二氧化硫于脫硫過程中極易溶于脫硫液,與氨水反應(yīng)速度極快,脫硫率高,極易達(dá)標(biāo)排放。

生成的硫酸銨經(jīng)分離、干燥處理,作為化肥投入市場(chǎng),脫硫的同時(shí)副產(chǎn)品得到充分的應(yīng)用。氧化反應(yīng)不僅解決了亞硫酸銨的分解及氣溶膠問題,同時(shí)硫酸銨作為具有商業(yè)價(jià)值的副產(chǎn)品,使脫硫運(yùn)行的穩(wěn)定性及費(fèi)用達(dá)到工業(yè)化要求。目前,常見的濕法脫硫中,氨-硫酸銨法是氮肥行業(yè)最適宜推廣的工藝技術(shù)。

氨法煙氣脫硫同其他濕法脫硫技術(shù)一樣,應(yīng)用過程亦存在類似氮肥生產(chǎn)常見的腐蝕、磨損和系統(tǒng)堵塞現(xiàn)象,但隨著氮肥行業(yè)的技術(shù)發(fā)展,同行之間不斷交流,煙氣氨法脫硫技術(shù)水平也相應(yīng)提高,氨-硫酸銨法的應(yīng)用呈現(xiàn)不斷上升趨勢(shì),優(yōu)勢(shì)亦是凸顯的。

(1)氨水是一種良好的堿性吸收劑,對(duì)于酸性二氧化硫氣體具有酸堿中和的能力,反應(yīng)速度大大超過氣-固反應(yīng)的石灰(石)法。氨吸收二氧化硫是典型的氣-液相過程,反應(yīng)為氣膜控制,速率快,反應(yīng)徹底,脫硫率及氨利用率高,很容易做到煙氣達(dá)標(biāo)排放。

(2)氮肥生產(chǎn)的氨資源豐富,合成氨生產(chǎn)過程產(chǎn)生的氨水或廢氨水均可用于煙氣脫硫。不僅緩解合成氨生產(chǎn)過程的水平衡,利于廢氨水過剩處理,同時(shí)可以做到以廢治廢、變廢為寶;煙氣脫硫原料就地取材,運(yùn)行費(fèi)用則大大降低。

當(dāng)氨水來源或貯運(yùn)困難時(shí)可采用固相碳酸氫銨作為氨源補(bǔ)充。

(3)氨水吸收二氧化硫的反應(yīng)速率快,塔徑規(guī)格小,一次性投資低,占地少,利于廠家盡早實(shí)施。

(4)氨法脫硫循環(huán)液 是 (NH4)2SO3-NH4HSO3溶液,氧化后硫酸銨沉淀得到及時(shí)分離。能夠避免類似石灰(石)法的結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象。脫硫塔可設(shè)計(jì)為噴淋或填料結(jié)構(gòu),有利于脫硫率的提高、穩(wěn)定及長周期運(yùn)行。

(5)由于氨法吸收二氧化硫速度快,較小的液氣比即可達(dá)到煙氣達(dá)標(biāo)排放,脫硫泵的功耗低,運(yùn)行成本低。

(6)硫酸銨液經(jīng)分離、干燥后得到副產(chǎn)品,母液返回脫硫系統(tǒng)繼續(xù)使用,無廢水排放,不產(chǎn)生二次污染。硫酸銨的分離類似于碳銨制備,操作技術(shù)較易掌握。

(7)副產(chǎn)品硫銨是一種普遍施用的氮肥,含氮、硫兩種養(yǎng)分;其中含氮量≥20.5%,可直接投入市場(chǎng)或加工成復(fù)合肥,特別適用于堿性土壤。市場(chǎng)效益十分可觀,能抵消大部分運(yùn)行費(fèi)用。

3 氨-硫酸銨法煙氣脫硫的基本反應(yīng)原理

(1)脫除SO2的反應(yīng)

氨-硫酸銨法的原始初脫是以氨水為吸收劑,生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行后起脫硫作用的是(NH4)2SO3-NH4HSO3的緩沖液。吸收SO2的僅是亞硫酸銨(NH4)2SO3,補(bǔ)充氨水只是使N H4HSO3轉(zhuǎn)化為(N H4)2SO3,只有p H≥4時(shí)溶液才具備吸收SO2的條件。

吸收SO2的反應(yīng):

氧化反應(yīng):

氧氣主要是由壓縮機(jī)輸入的空氣提供,氧氣與脫硫液充分接觸進(jìn)行氧化反應(yīng),脫硫液經(jīng)濃縮后硫酸銨結(jié)晶、分離。

(2)脫硝反應(yīng)

由于氨法脫硫的脫硫與脫硝的原料同為氨,氨法脫硫在脫硫過程中具有脫硝的功能,氨法脫硫裝置脫硝率能夠達(dá)到20%～30%。

4 氨法煙氣脫硫的工藝流程

氨法脫硫工藝始于克盧伯公司,20世紀(jì)90年代美國 GE公司進(jìn)一步開發(fā)了氨-硫酸銨法。近年來我國發(fā)展了煙氣氨法脫硫,使工藝技術(shù)得到完善和提高。目前工業(yè)化運(yùn)行的幾種氨法煙氣脫硫,雖具體設(shè)備結(jié)構(gòu)及布局有所不同,但工藝流程基本相似,脫硫裝置大體可分為脫硫液濃縮、二氧化硫脫除、空氣氧化及副產(chǎn)品回收四個(gè)系統(tǒng),見圖1。例如,集團(tuán)熱電廠脫硫裝置是將濃縮、脫除和氧化三系統(tǒng)集中于一體,即三系統(tǒng)合為一塔中。而集團(tuán)明泉廠將濃縮系統(tǒng)分離出來單設(shè)一塔,形成雙塔結(jié)構(gòu),但工藝流程是一樣的。

圖1 氨法煙氣脫硫工藝示意圖

脫硫液在脫硫裝置中形成雙回合循環(huán):二氧化硫的吸收脫除為一級(jí)循環(huán);而脫硫液的濃縮蒸發(fā)為二級(jí)循環(huán)。新鮮氨水補(bǔ)充于一級(jí)循環(huán)內(nèi),離心機(jī)母液回收于二級(jí)循環(huán)中。

(1)鍋爐煙氣

鍋爐煙氣經(jīng)除塵后由引風(fēng)機(jī)提壓輸入濃縮系統(tǒng),煙氣與二級(jí)循環(huán)液接觸傳熱傳質(zhì),氣溫降低,煙氣得到初步粗脫和洗滌;脫硫液吸收煙氣的熱量,水分蒸發(fā)而濃縮,析出硫酸銨結(jié)晶,煙氣溫度降至45～55℃,進(jìn)入吸收段。

煙氣于吸收系統(tǒng)與一級(jí)循環(huán)液接觸,二氧化硫被吸收脫除。該系統(tǒng)是煙氣二氧化硫主要脫除區(qū),設(shè)二級(jí)吸收段。煙氣中二氧化硫被充分吸收后,進(jìn)入氨洗滌和除霧區(qū)。煙氣夾帶的氨由補(bǔ)入工藝水噴淋洗滌,得以回收,再經(jīng)除霧層分離出煙氣夾帶的液滴后,由煙道經(jīng)煙囪排至大氣。

(2)濃縮系統(tǒng)

煙氣進(jìn)入濃縮系統(tǒng)與二級(jí)循環(huán)液噴淋接觸,二級(jí)循環(huán)液p H值較低,煙氣中二氧化硫僅得到粗脫。主要功能是利用煙氣帶入的熱量使循環(huán)液蒸發(fā)、濃縮和結(jié)晶,其中含有濃度超過10%硫酸銨晶體的部分漿液送往硫酸銨回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用煙氣本身的熱量蒸發(fā)濃縮,使硫酸銨結(jié)晶,體現(xiàn)了氨法脫硫工藝技術(shù)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

(3)吸收系統(tǒng)

煙氣由濃縮進(jìn)入吸收系統(tǒng),與補(bǔ)入的氨水及一級(jí)循環(huán)液于兩段噴淋區(qū)或填料區(qū)氣液逆流接觸,進(jìn)行吸收二氧化硫的反應(yīng)。由于一級(jí)循環(huán)液主要是氨-亞硫酸銨組分,p H值高,絕大多數(shù)二氧化硫被吸收,煙氣得到凈化,脫硫率可達(dá)95.0%以上。一級(jí)循環(huán)液經(jīng)脫硫泵加壓循環(huán)往復(fù)進(jìn)行煙氣的脫硫,一級(jí)循環(huán)中一方面補(bǔ)充新鮮氨水,另一方面將其中部分溶液補(bǔ)入二級(jí)循環(huán)液中。

吸收系統(tǒng)上端設(shè)氨洗滌及除霧裝置:氨洗滌是將補(bǔ)入的工藝水形成噴淋區(qū),以密集的新鮮水噴淋將煙氣夾帶的液滴和氨氣溶解吸收,抑制氣溶膠現(xiàn)象,大大降低煙氣的逃逸氨。

煙氣排出前經(jīng)除霧裝置分離掉煙氣夾帶的液滴,除霧裝置同時(shí)設(shè)清洗噴嘴組,定期啟動(dòng),防止除霧器結(jié)垢堵塞。

(4)氧化系統(tǒng)

一級(jí)循環(huán)液于吸收系統(tǒng)對(duì)煙氣深度凈化后,生成的大量亞硫酸銨溶液進(jìn)入氧化系統(tǒng)。空氣經(jīng)空壓機(jī)打入氧化段,空氣由下而上均勻分散充斥于氧化段,并布設(shè)數(shù)層孔板,強(qiáng)化亞硫酸銨的氧化,生成硫酸銨,脫硫溶液得到再生。

氧化空氣亦可采用煤氣脫除硫化氫溶液自吸噴射再生的方法,安裝噴射器再生。

(5)硫酸銨回收系統(tǒng)

來自濃縮系統(tǒng)含有超過10%硫酸銨晶體的部分二級(jí)循環(huán)液,經(jīng)泵打入硫酸銨回收系統(tǒng)。晶體先經(jīng)水力旋流器初步分離,再經(jīng)稠厚器、離心機(jī)分離得到含水量低于5.0%的硫酸銨產(chǎn)品。根據(jù)硫銨化肥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求,合格品水分≤1.0%,需設(shè)置干燥機(jī),經(jīng)干燥,硫銨成品水分一般能夠達(dá)到0.5%以下。

(6)DCS控制及監(jiān)測(cè)

煙氣脫硫設(shè)置DCS控制系統(tǒng),根據(jù)工藝流程的需要設(shè)工程師站兼操作站,利于操作調(diào)節(jié),易于控制工藝指標(biāo)和煙氣達(dá)標(biāo)排放。同時(shí)設(shè)置連續(xù)監(jiān)測(cè)儀表,凈化煙氣中二氧化硫的濃度及工藝溫度、壓力等參數(shù)于彩色屏中顯示;其中,排放煙氣的二氧化硫濃度在線全日監(jiān)測(cè),市環(huán)保監(jiān)督機(jī)構(gòu)可隨時(shí)了解到煙氣排放值。DCS系統(tǒng)亦設(shè)置了必要的液位、流量和p H值自控調(diào)節(jié)裝置。

5 集團(tuán)兩套脫硫裝置的主要設(shè)備參數(shù)

(1)明水熱電

鍋爐型號(hào) YG-75/3.82-MI,2臺(tái);YG-130/3.82-M6,2臺(tái)

脫硫塔規(guī)格 φ8 000×90 000 mm(三合一結(jié)構(gòu),高度包括煙筒)

(2)明泉公司

鍋爐型號(hào) YG-75/3.82-MI,1臺(tái);YG-130/3.82-M6,1臺(tái)

濃縮塔 φ6800×12 000 mm;

脫硫塔 φ6 800×90 000 mm(二合一結(jié)構(gòu),高度包括煙筒)

6 煙氣氨法脫硫的操作

煙氣脫硫操作主要是完成二氧化硫的脫除、降低氨耗和穩(wěn)定運(yùn)行,在煙氣達(dá)標(biāo)排放的前提下,提高硫銨回收率,盡量減少脫硫運(yùn)行費(fèi)用。

(1)循環(huán)脫硫液組分的調(diào)節(jié)

凈化后煙氣二氧化硫含量與循環(huán)液p H值及氨水的補(bǔ)充量直接相關(guān);循環(huán)液p H值低,亞硫酸氫銨組分偏高,加入氨水量不足,脫硫率低,應(yīng)增加氨水量。一、二級(jí)循環(huán)液控制p H值有所不同,一級(jí)循環(huán)液p H值應(yīng)根據(jù)煙氣二氧化硫含量及脫硫率的要求而定。一般而論,一級(jí)循環(huán)液p H值應(yīng)維持在5.0～6.0間,二級(jí)循環(huán)液經(jīng)濃縮后p H值在3.0左右。當(dāng)凈化煙氣二氧化硫超標(biāo)時(shí),應(yīng)適當(dāng)提高一級(jí)循環(huán)脫硫液p H值,增加氨水補(bǔ)充量或循環(huán)液量。

只要煙氣做到達(dá)標(biāo)排放,應(yīng)適當(dāng)降低p H值,以降低脫硫運(yùn)行氨耗。

(2)水平衡及煙氣的凈氨

濃縮-吸收系統(tǒng)包含一、二級(jí)循環(huán)過程,兩程循環(huán)液要穩(wěn)定運(yùn)行,首先要求確保各槽、塔液位穩(wěn)定和運(yùn)行水平衡。補(bǔ)充水主要來源于氨洗滌工藝水和補(bǔ)充氨水;而循環(huán)液受熱蒸發(fā)和外排清潔煙氣夾帶水汽是主要水損耗,二者應(yīng)做到量的平衡。次平衡是補(bǔ)入二級(jí)循環(huán)量及外輸?shù)搅蛩徜@回收系統(tǒng)的水平衡,操作中以穩(wěn)定二級(jí)循環(huán)液位為主要控制手段。補(bǔ)充水要盡量用于氨洗滌,以減少凈化煙氣氨的帶出。

濃縮蒸發(fā)量取決于入塔煙氣溫度,穩(wěn)定煙氣溫度是脫硫系統(tǒng)(FGD)的首要條件。

(3)氧化效率的提高

氧化效率的高低直接影響硫銨的生成率,生產(chǎn)上是以循環(huán)液相的硫酸銨與硫酸銨和亞硫酸銨合量比來計(jì)算氧化效率的,要求達(dá)到95.0%以上。煙氣本身中氧的氧化作用較小,當(dāng)氧化效率偏低時(shí)要調(diào)大風(fēng)量或調(diào)高風(fēng)壓。當(dāng)然,氧化效率高低與氧化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理與否有較大關(guān)系。

(4)脫硫效率的調(diào)節(jié)

兩套煙氣脫硫裝置雖設(shè)備布置不同,但工藝流程是相同的。氨法脫硫工藝在完成脫硫率指標(biāo)上一般沒有問題?？刂泼摿蚵室哉{(diào)節(jié)脫硫液循環(huán)量為主;兼以補(bǔ)入氨水,以控制一級(jí)循環(huán)液p H值為輔。只要完成脫硫率,以少補(bǔ)氨水為宜,有時(shí)亦出現(xiàn)適當(dāng)提高脫硫率增加硫銨產(chǎn)量的操作。當(dāng)硫銨價(jià)高時(shí),調(diào)整為含硫高的燃料,以增加硫銨產(chǎn)量,對(duì)降低脫硫運(yùn)行成本很有成效。

7 煙氣氨法脫硫的運(yùn)行情況

明水大化集團(tuán)的兩套脫硫裝置均以入塔煙氣二氧化硫含量2 500 mg/m3,清潔煙氣二氧化硫含量≤200 mg/m3為設(shè)計(jì)指標(biāo)。熱電脫硫裝置于2008年4月啟用,實(shí)際入塔煙氣二氧化硫含量≤2 000 mg/m3。明泉脫硫裝置于2010年初投運(yùn),運(yùn)行狀況與熱電廠的相似。

(1)脫硫效率

自兩套裝置投入運(yùn)行以來,清潔煙氣始終做到了達(dá)標(biāo)排放。燃料煤硫含量在1.0%～1.5%之間時(shí),煙氣二氧化硫含量2 000 mg/m3左右,清潔煙氣二氧化硫含量小于60.0 mg/m3,一般控制在20～30 mg/m3,脫硫率≥95.0%;煙氣黑度為林格曼一級(jí),優(yōu)于當(dāng)?shù)責(zé)煔馀欧艠?biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。

(2)清潔煙氣排放的溫度及含塵

煙氣入塔溫度120～140℃,經(jīng)濃縮后煙氣溫度降至60.0℃,煙氣余熱被溶液吸收而使溶液蒸發(fā)濃縮。煙氣進(jìn)入吸收段,溫度適值吸收二氧化硫快速反應(yīng)溫度范圍,利于脫硫率的提高。煙氣由煙囪排出溫度一般在50.0℃左右。煙氣進(jìn)入脫硫塔經(jīng)兩級(jí)循環(huán)液吸收,又經(jīng)脫鹽水洗滌,煙氣的氨及塵含量已降至低限,檢測(cè)顯示一般氨≤5.0 mg/m3、塵≤50 mg/m3(平均)。

(3)硫酸銨副產(chǎn)品質(zhì)量

產(chǎn)品檢測(cè)主要項(xiàng)目為氮、水分,符合《GB535-1995》一等品標(biāo)準(zhǔn),其中氮含量≥21.0%,水分≤0.3%,水分指標(biāo)可根據(jù)市場(chǎng)要求調(diào)節(jié)干燥溫度而定。硫銨的外觀及質(zhì)量受煙氣電除塵效率影響較大,提高硫銨質(zhì)量要努力降低入塔氣的含塵量,含塵量≤100 mg/m3為宜。

(4)脫硫島的阻力降

兩套脫硫裝置的主塔吸收段均是空塔噴淋結(jié)構(gòu),并實(shí)施了清洗及防堵措施,脫硫島實(shí)際運(yùn)行阻力一般小于800 Pa。硫銨回收系統(tǒng)借用了碳銨生產(chǎn)多年的經(jīng)驗(yàn),很好地解決了積料、逃料、磨損及堵塞等問題,母液返回脫硫系統(tǒng)含晶體率低,對(duì)穩(wěn)定脫硫島的阻力起到了良好的作用。

8 防腐措施

氨法脫硫的腐蝕問題是存在的,表現(xiàn)明顯的是二級(jí)循環(huán)泵和結(jié)晶泵。氯離子腐蝕應(yīng)從源頭脫鹽水解決,杜絕氯離子的進(jìn)入,整個(gè)脫硫裝置的腐蝕主要通過材料選擇來解決。脫硫塔體采用鋼襯乙烯基樹脂玻璃鱗片,塔內(nèi)件多采用如碳化硅等耐酸堿的非金屬材料;工藝管道以鋼質(zhì)內(nèi)襯或玻璃鋼材質(zhì)為主;閥門采用鋼襯氟材質(zhì);泵機(jī)的過流部分采用 2605雙相不銹鋼,離心機(jī)為316L,能夠做到長周期運(yùn)行。

9 脫硫的主要物料消耗

主要消耗為氨、電、蒸汽及工藝水,以脫除一噸二氧化硫計(jì),補(bǔ)入濃度4.0%～8.0%的稀(廢)氨水,折氨0.55～0.6 t;耗電260～300 kW·h(包括硫銨制取);耗蒸汽0.28 t;耗工藝水10.0 m3。

10 效益分析

效益分為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)保效益,企業(yè)效益受外界的變數(shù)影響較大。氨耗是影響經(jīng)濟(jì)效益的主要因素,煙氣脫硫利用的是氮肥生產(chǎn)中的稀氨水或廢氨水,折氨價(jià)值遠(yuǎn)低于液氨,以液氨價(jià)為準(zhǔn)計(jì),則脫除一噸二氧化硫物料消耗費(fèi)用總計(jì)1600元左右[液氨2500元/t;電價(jià)0.5元/ (kW·h);蒸汽130元/t;工藝水6.0元/m3]。以噸硫酸銨市價(jià)450元,回收率80%計(jì),盈虧抵消。脫除一噸二氧化硫總計(jì)消耗費(fèi)用在200～400元。

企業(yè)主要受益項(xiàng)是國家環(huán)保收費(fèi)的減免,以二氧化硫排放費(fèi)630元/t計(jì),基本能夠做到正負(fù)項(xiàng)對(duì)消平衡或有少許效益。

當(dāng)煙氣脫硫系統(tǒng)能夠滿足燃燒高硫煤要求時(shí),調(diào)整燃用煤含硫≥2.0%的煤種,脫除噸二氧化硫消耗要相應(yīng)降低。加之燃料煤價(jià)的降低,副產(chǎn)品硫銨量上升,綜合效益要大大提高。

企業(yè)負(fù)有環(huán)境保護(hù)的職責(zé),誰污染誰治理;實(shí)施氨法煙氣脫硫,化害為寶,制得副產(chǎn)品硫銨,資源得到綜合利用,污染得到治理,符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求,具有十分重要的社會(huì)環(huán)保效益。

11 問題討論

(1)熱電與明泉兩套脫硫裝置同為氨法,一套為一塔布置,另一套為兩塔布置。一塔濃縮系統(tǒng)布置在塔中段,含10%結(jié)晶的濃縮液順勢(shì)而下入結(jié)晶槽或再循環(huán),運(yùn)行較為正常。兩塔的濃縮系統(tǒng)布置在地面,結(jié)晶體易積存于塔底,影響循環(huán)液量,難以濃縮,最終引發(fā)硫銨分離困難,雖然做了較大的改進(jìn),效果不及一塔布置,所以還應(yīng)盡量采用一塔布置。

(2)煙氣氨法脫硫運(yùn)行穩(wěn)定的關(guān)鍵:一是脫硫塔的防堵,二是防腐蝕。防止填料或塔部件堵塞,要做好入塔煙氣的除塵和硫酸銨晶體的分離。要求入塔煙氣含塵≤100 mg/m3,煙塵降低不僅利于脫硫塔消堵,而且硫酸銨質(zhì)量亦能夠得到提高。

氨法脫硫液中存在腐蝕性強(qiáng)的亞硫酸離子,且含量較高,目前我國脫硫塔體多采用玻璃鱗片樹脂涂料防腐,只要材質(zhì)及施工質(zhì)量良好,一般防腐問題可以解決。其他罐槽材質(zhì)以玻璃鋼(FRT)為主,濃縮、吸收系統(tǒng)的液相閥門宜選用的防腐材質(zhì),前已說明。

(3)煙氣氨法脫硫特別適用于氮肥行業(yè),不僅是因?yàn)榘蔽談﹣碓捶奖?而且工藝、裝置及操作類似于氮肥生產(chǎn)的某些單元,特別容易掌握。隨著環(huán)保要求的提高,目前氮肥行業(yè)鍋爐煙氣采用氨法脫硫越來越多。脫硫技術(shù)也在不斷完善和提高,煙氣氨法脫硫必將得到快速發(fā)展。

(4)煙氣增設(shè)濕式脫硫后清潔煙氣濕度增加,煙氣排放溫度降至40～50℃,煙氣極易在煙囪內(nèi)壁結(jié)露,使殘余三氧化硫溶解,形成腐蝕性極強(qiáng)的稀硫酸液,加重對(duì)煙囪內(nèi)壁的腐蝕,這是濕法脫硫的通病。應(yīng)采取以下措施。

①設(shè)煙氣-煙氣加熱器(GGH),將煙氣的熱量傳遞給出塔清潔煙氣,入煙囪的清潔煙氣溫度升高至80℃以上,一是有利于煙氣的擴(kuò)散排放,緩解煙氣的白霧現(xiàn)象;二是緩和煙氣對(duì)煙囪內(nèi)壁結(jié)構(gòu)材料的腐蝕,內(nèi)壁環(huán)境處于干燥狀態(tài),腐蝕性極大減弱。

②增設(shè)煙囪內(nèi)襯,強(qiáng)化對(duì)煙囪的保護(hù)。由于煙囪內(nèi)的環(huán)境惡劣,要求內(nèi)襯材料有極強(qiáng)的抗腐蝕能力,這要增加施工難度及投資。

③設(shè)計(jì)為煙氣直排式工藝,即于脫硫塔頂端設(shè)煙囪,正常運(yùn)行清潔煙氣不經(jīng)原煙囪而由塔頂煙囪直接排放;當(dāng)脫硫系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)煙氣再由原煙囪排放,盡力延長煙囪的使用壽命。

以上措施根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況而定。

12 結(jié) 語

煙氣氨法脫硫的優(yōu)勢(shì)是明顯的,集團(tuán)經(jīng)數(shù)年的生產(chǎn)運(yùn)行及不斷改造,已積累不少經(jīng)驗(yàn)。山東明晟公司在此基礎(chǔ)上為中化平原化工設(shè)計(jì)并安裝建設(shè)的220×2t/h鍋爐脫硫工程,現(xiàn)已投運(yùn)一年多,脫硫率大于95%,氧化率大于99%,硫回收率大于90%,氨利用率大于90%,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于前者。相信在大家的共同努力下氨法煙氣脫硫必有好的前景。