氨法脫硫的硫酸銨結(jié)晶影響因素探究

郭東岳

華聚能源東灘礦電廠，山東鄒城 273512

氨法脫硫技術(shù)作為新興的脫硫技術(shù)，逐步得到了廣泛的應(yīng)用。氨法脫硫的副產(chǎn)品是硫酸銨，作為含氮含硫的肥料，具有廣闊的市場(chǎng)需求。這也是氨法脫硫技術(shù)得到推廣應(yīng)用的重要優(yōu)勢(shì)。如何將回收的硫酸銨溶液進(jìn)行濃縮結(jié)晶是氨法脫硫技術(shù)的重要環(huán)節(jié)。

1 概述

東灘礦電廠以煤泥為燃料，是集發(fā)電、供熱為一體的資源綜合利用電廠。該電廠采用氨法脫硫技術(shù)，由脫硫和回收兩部分組織。其中，回收系統(tǒng)由三效蒸發(fā)器、離心機(jī)、干燥機(jī)組成。35%的硫酸銨溶液首先進(jìn)入三效蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮，當(dāng)濃度達(dá)到40%左右，溶液中有晶體產(chǎn)生并且晶體足夠大時(shí)，由離心機(jī)實(shí)現(xiàn)固體與液體的分離，從而實(shí)現(xiàn)硫酸銨的回收。在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)晶體生成不穩(wěn)定、晶體大小不穩(wěn)定。結(jié)合結(jié)晶原理和其工藝特點(diǎn)，影響其結(jié)晶的因素主要由以下幾點(diǎn)。

2 影響因素分析

2.1 雜質(zhì)的對(duì)結(jié)晶的影響

由于氨法脫硫采用≤10%廢氨水，氨水中含有大量的未知的陰陽(yáng)離子。氨水經(jīng)過(guò)與煙氣反應(yīng)，與系統(tǒng)設(shè)備接觸后，可能會(huì)帶有鐵、鋁、銅、鉛、砷、氯等離子。這些離子吸附在硫酸銨晶體的表面，遮蓋了結(jié)晶表面的活性區(qū)域，使晶體生長(zhǎng)緩慢。金屬離子對(duì)硫酸銨晶體的生長(zhǎng)有較大的影響，尤其是鐵離子影響最大。硫酸銨溶液的雜質(zhì)還可導(dǎo)致一定的時(shí)間內(nèi)三效蒸發(fā)器內(nèi)晶體體積大量積累，而離心機(jī)無(wú)法對(duì)細(xì)小的晶體顆粒進(jìn)行分類，造成溶液的過(guò)飽和度升高。在運(yùn)行過(guò)程中，主要表現(xiàn)在三效蒸發(fā)器內(nèi)細(xì)小晶體大量堆積，液位不停地升高，晶體卻無(wú)法分離。

2.2 pH值對(duì)結(jié)晶的影響

溶液PH值對(duì)結(jié)晶的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是對(duì)結(jié)晶形狀的影響，二是破壞結(jié)晶的正常生長(zhǎng)條件。在一定條件下，隨著溶液pH值的升高，溶液的介穩(wěn)區(qū)減小，硫酸銨晶形由多面體顆粒變成細(xì)長(zhǎng)的六角棱柱形，甚至針形。同時(shí)，母液黏度增大，硫酸銨分子擴(kuò)散阻力增加，阻礙晶體的正常生長(zhǎng)。當(dāng)pH值為5-6時(shí)，硫酸銨晶體可生長(zhǎng)為較大的圓形晶體。當(dāng)溶液的PH值突然降低時(shí)，溶液中的細(xì)小晶體出現(xiàn)消失的現(xiàn)象，破壞了晶體正常的生長(zhǎng)條件。

2.3 蒸發(fā)溫度和真空度對(duì)結(jié)晶的影響

三效蒸發(fā)器采用強(qiáng)制逆循環(huán)蒸發(fā)器，當(dāng)溫度越高，真空度越大時(shí)，蒸發(fā)器的蒸發(fā)量越大，可使得溶液過(guò)飽和度增加，從而成核速率增加，同時(shí)，加快增長(zhǎng)晶體，有利于較大顆粒的形成。溶液中過(guò)早的出現(xiàn)的大顆粒的晶體，一方面，容易造成管道、泵葉輪堵塞，另一方面，顆粒的碰撞，使二次成核量增大，晶體增長(zhǎng)速率減慢，晶體顆粒減小，不利于較大顆粒晶體形成。較低的溫度和真空度，蒸發(fā)量較少，溶液過(guò)飽和度增加的慢，生產(chǎn)效率低。

3 控制措施

首先要控制氨水質(zhì)量，防止氨水中含有大量的雜質(zhì)影響硫酸銨溶液的回收。同時(shí)，做好系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的內(nèi)襯防腐。由于脫硫系統(tǒng)中的溶液有較強(qiáng)的腐蝕性，與管道設(shè)備接觸后，可攜帶大量的金屬離子?？刹捎靡r塑管道或玻璃鋼材質(zhì)管道，避免溶液與金屬材質(zhì)接觸。

在原有的工藝設(shè)計(jì)中，沒有對(duì)硫酸銨溶液pH值的檢測(cè)，僅僅有對(duì)溶液濃度的檢測(cè)。對(duì)合格的硫酸銨溶液增加pH值檢測(cè)。必要時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)濃縮周期，控制硫酸銨pH值。

合理控制溫度和真空度。在三效蒸發(fā)器運(yùn)行時(shí)，真空度一般較為穩(wěn)定，主要控制溫度，避免溫度過(guò)高或過(guò)低。理論上，硫酸銨最佳的結(jié)晶溫度為70℃左右。通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽閥，將二效分離器的溫度控制在70℃。由于溶液中含有的亞硫酸銨分解或跑料的影響，造成三效蒸發(fā)器真空度降低。可通過(guò)升高溫度，還獲得蒸發(fā)量，提高系統(tǒng)內(nèi)溶液的過(guò)飽和度，但形成的晶體顆粒較小。

4 結(jié)論

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，影響硫酸銨結(jié)晶因素不是單一的，可能是一種或幾種因素在共同影響。甚至，工藝或人為操作都會(huì)影響硫酸銨的結(jié)晶。

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