關于氨法脫硫后鍋爐煙氣帶液問題處理的探討

袁建松

（河北金萬泰化肥有限責任公司，石家莊 050700）

關于氨法脫硫后鍋爐煙氣帶液問題處理的探討

袁建松

（河北金萬泰化肥有限責任公司，石家莊 050700）

簡述了氣溶膠的形成機理，論述了氨法脫硫后鍋爐煙氣的帶液處理措施。氨法脫硫后煙氣帶液現象主要為亞硫酸銨、亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成的氣溶膠隨煙氣排出，直接導致了煙塵排放超標，通過分析調節(jié)工藝指標、改造除霧器結構、增加水洗塔和濕式電除塵器等方案的優(yōu)缺點，得出合理的處理方案。

氨法脫硫；氣溶膠；濕式電除塵

某單位鍋爐煙氣采用布袋除塵器除塵和氨法脫硫工藝脫除煙氣中二氧化硫，兩套系統(tǒng)的運行均是在《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）重點地區(qū)特別排放限值的基礎上執(zhí)行更加嚴格的《燃煤電廠大氣污染物排放標準》（DB13/2209-2015）的標準要求，分別檢測時都能夠達到指標要求，即煙塵濃度≤10mg/m3，SO2含量≤35mg/m3。鍋爐煙氣流程為首先經過布袋除塵器除塵，然后經引風機送入脫硫塔脫除SO2，最后經水平煙道直接送入煙囪。運行檢測時在檢測孔取樣分析中發(fā)現，水平煙道的煙塵濃度在200mg/m3以上，嚴重超標，而在脫硫塔前的取樣孔分析煙塵濃度≤10mg/m3。經檢測方法和取樣現場分析，脫硫塔前的煙氣已得到凈化，但在經脫硫塔時，煙氣中夾帶的氨水揮發(fā)逸出氣態(tài)氨，與煙氣中未脫除的二氧化硫通過氣相反應生成亞硫酸銨、亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成氣溶膠，氣溶膠在檢測時經烘干形成固體，從而造成宏觀狀態(tài)下煙塵濃度超標。因此如何處理或減少氣溶膠的形成是探討的主要課題。

1 通過調節(jié)氨法脫硫工藝指標減少氣溶膠的形成

1.1 氣溶膠的形成

氣溶膠的形成是濕式氨法煙氣脫硫過程中存在的主要問題，通過測試分析氨法脫硫前后細顆粒物的濃度與粒徑分布、顆粒形態(tài)及組成的變化特性，探討了氨法脫硫中氣溶膠的形成機理，并考察了影響氣溶膠顆粒形成的主要因素。結果表明：氨水揮發(fā)逸出的氣態(tài)NH3與煙氣中的SO2發(fā)生氣相反應是氣溶膠形成的主要原因。氣溶膠含(NH4)2SO4、(NH4)2SO3、NH4HSO3等組分，粒徑集中在0.07～0.70μm范圍內，氨水脫硫液溫度及其濃度、煙氣中SO2濃度、液氣比等對氣溶膠的形成具有重要影響。形成量隨氨水脫硫液及煙氣中SO2濃度升高而增多，在保持NH3: SO2化學計量比不變的情況下，隨液氣比增大，氣溶膠顆粒形成量減少[1]。

1.2 工藝操作調節(jié)氣溶膠的形成

分析氣溶膠形成的工藝條件，在生產負荷較穩(wěn)定的情況下，煙氣溫度、SO2濃度均波動不大且不可控制，脫硫液溫度隨煙氣溫度和液氣比的變化而波動，調節(jié)起來較困難，因此可控因素只有脫硫液氨水濃度和液氣比。

該廠氨法脫硫選用的氨水為氨合成系統(tǒng)中產生的廢氨水，濃度在5%～15%之間波動，測量起來比較復雜，不利于調節(jié)，因此，選用控制脫硫液pH值的方法來控制脫硫液氨水的濃度。在保證SO2排放濃度達標的情況下經試驗得出pH值控制在6～7時可最大限度減少氣溶膠的形成。若pH值再度降低即減少氨水的投加量，則SO2排放濃度有可能超過排放指標要求。測量數據見下表。

測量數據表

因脫硫塔的設計原因，在運行中液氣比的調節(jié)范圍不是很大，而且增大液氣比將會增加煙氣的通行阻力，增加各運行設備的負荷。吸收液循環(huán)泵設計為4臺，3開1備，正常運行時3臺循環(huán)泵的負荷基本達到85%，增大液氣比勢必會增加循環(huán)泵的負荷，經調節(jié)泵出口閥開度至循環(huán)泵負荷達到100%滿負荷狀態(tài)，液氣比達到正常狀態(tài)下的最大值。此時在脫硫液pH值為6～7的情況下測量煙塵濃度為180mg/m3。

1.3 工藝調節(jié)結果

針對該廠氨法脫硫系統(tǒng)的情況，通過調節(jié)運行參數減少氣溶膠的形成，最優(yōu)狀態(tài)下可減少30%左右。但脫硫系統(tǒng)難于穩(wěn)定在最優(yōu)的運行狀態(tài)，煙氣污染物排放值波動明顯。

十二、來稿刊登后本刊編輯部按國家版權局有關規(guī)定從優(yōu)一次性支付稿酬，稿酬中含光盤版和網絡版的稿酬。雜志出版后向論文第一作者贈送當期雜志2冊（短篇1冊）。

2 改造除霧器裝置減少煙氣帶液

經與湖南某公司交流可改造脫硫塔頂部的除霧器來減少煙氣中的帶液量，該公司設計的新型除霧器為規(guī)流床專利技術，采用的仍為機械式除霧，填料為規(guī)則運動的填料球?；驹硎强裳娱L煙氣通過規(guī)流床時的距離及時間，煙氣中夾帶的霧滴由于慣性撞擊在規(guī)流床上形成積累，直至聚集的液滴重力大于煙氣上升的托力時最終落回脫硫塔內。

針對該廠的工藝條件，設計的除霧器改造方案可使脫硫后濕煙氣的除塵和除霧效率達到65%，即排放煙氣中的氣溶膠含量降低至90mg/m3左右。但該方案采用的規(guī)流床除霧器阻力增大，液滴脫除效果也不是太明顯，且專利技術使用費較高。

3 氨法脫硫后增加水洗塔設施

增加水洗塔即是增大系統(tǒng)運行的液氣比，達到減少氣溶膠形成的目的，原脫硫系統(tǒng)的液氣比基本固定，可調節(jié)范圍很小，因此在脫硫后增加水洗塔設施可通過調節(jié)噴淋水量以控制液氣比。實驗證明，液氣比在2～5L/m3時，脫硫塔前后的顆粒數濃度變化率由43%降至27%[1]，因此理論上只要液氣比足夠大，可將煙塵濃度降至理想數值。

水洗塔分為2座串聯布置，塔內分為上下兩層，上層為填料層，填料上部設一層噴淋器，噴淋水將煙氣經過填料阻隔下來的液滴沖洗下來，上下兩層使用槽盤液體分布器，上層的噴淋水落入槽盤液體分布器后均勻地噴灑到塔下層，對煙氣進行一級過濾，下層循環(huán)液經過循環(huán)泵再打入槽盤液體分布器循環(huán)，循環(huán)液存量大時經過泵打入氧化槽匯入脫硫系統(tǒng)。

該方案的主要缺點為需要新上2臺洗滌塔及部分煙道，主要接觸面都必須選用耐腐蝕材質，成本較高。另外過多的洗滌液打回脫硫系統(tǒng)會造成脫硫系統(tǒng)漲液，不利于脫硫系統(tǒng)的長周期運行。

4 氨法脫硫后增加濕式電除塵裝置

4.1 濕式電除塵原理

濕式電除塵器通常用于飽和煙氣中顆粒物的脫除，在燃煤電廠中通常布置于吸收塔后，是一種高效的靜電除塵器，已成為滿足火電廠粉塵排放標準要求的重要技術[2]。濕式電除塵器設備由陰接線和陽極管（沉淀極）組成，工作原理為煙氣通過高壓電場，高壓電場使煙氣中的煙塵和霧滴帶電，形成帶電粒子，帶電粒子向相反電荷的電極運動，帶電粒子到達電極后進行放電，形成中性塵、霧顆粒，沉積于電極上凝集、降落而被除去。

為了提高濕式電除塵器設備的除塵、除霧效率，必須形成一定強度的電場，這就要求在濕式電除塵器設備陽極管內的電壓和電流必須大于起暈電壓和起暈電流，同時陰極線上必須具備一定的電流強度。

塵、霧的粒徑大小和導電性能也是決定除塵、霧效率的重要因素，濕式電除塵器設備除塵、霧的主要粒徑范圍為0.01～100μm，煙塵煙霧的比電阻范圍為3×106～4×1010Ω·cm。

為了保證濕式電除塵器設備除塵除霧效率，必須定期對電除塵器陽極沉淀極進行清洗。

4.2 優(yōu)點

（1）收塵性能與粉塵特性無關，對黏性大或高比電阻粉塵能有效收集，同時也適用于處理高溫、高濕的煙氣。

（2）除塵效率高，一般在95%～99.5%，最高可達99.9%，出口粉塵濃度很低。（3）由于沒有如錘擊設備的運動部件，可靠性較高。（4）濕式電除塵器體積小、投資省、便于布置、阻力低、能耗小。

（5）對于亞微米大小的顆粒，包括SO3酸霧和微細粉塵、濕煙氣中的氣溶膠、汞等多種污染物都能有效收集，適應未來更加嚴格的排放標準。

（6）針對氨法脫硫后煙氣處理工藝，沖洗水較少，可間斷沖洗或連續(xù)沖洗，沖洗水回收進入脫硫系統(tǒng)。

4.3 實施方案

為了減輕氨法脫硫后煙氣中銨鹽顆粒物及氣溶膠超標現象的發(fā)生，在氨法脫硫系統(tǒng)后配套了立式濕式電除塵器系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用蜂窩管式濕式電除塵器，獨立布置。煙氣進入濕式電除塵器進一步去除細微顆粒物與霧滴，凈化后的煙氣從吸收塔頂部排出，達標排放，收集的懸浮液體及沖洗水排入吸收塔漿液系統(tǒng)。

濕式電除塵器為圓形結構，其荷載由外殼承擔，就地布置。為下進上出氣方式，立式結構，蜂窩管式陽極（導電玻璃鋼材質）。煙囪出口粉塵及氣溶膠濃度≤5mg/Nm3達到排放要求，除塵效率≥99%，本體漏風率為0，除塵器使用壽命≥30年，距殼體1.5m處最大噪聲級≤75分貝。間斷噴淋裝置可選用不帶雜質的工藝水或清水，每次噴淋2～5min，根據實際運行工況，24～48小時清洗一次。

5 結論

通過分析以上幾種處理氨法脫硫后煙氣帶液問題的方法，可得出濕式電除塵器優(yōu)勢明顯，可以適應未來更加嚴格的環(huán)保排放標準。實施操作中可調優(yōu)工藝運行指標，減少氣溶膠的產生，條件允許的情況下可將除霧器改造為除霧效率較高的規(guī)流床，并增加濕式電除塵器設備處理多余的氣溶膠，在達到《燃煤電廠大氣污染物排放標準》（DB13/2209-2015）重點地區(qū)特別排放限值要求的≤10mg/m3指標的基礎上實現≤5mg/Nm3的目標。

[1] 鮑靜靜，印華斌，楊林軍，顏金培.濕式氨法煙氣脫硫中氣溶膠的形成特性研究[J].高?；瘜W工程學報，2010，24（2）：325-330.

[2] 科技部，環(huán)境保護部.大氣污染防治先進技術匯編[G].2014.

Probe into Treatment of Boiler Flue Gas with Liquid Problem After Ammonia Process Desulfurization

YUAN Jian-song
(Hebei Jinwan Tai Chemical Fertilizer Co., Ltd, Shijiazhuang 050700, China)

The paper expatiates briefly the forming mechanism of aerosol, discusses the treatment measures of boiler flue gas with liquid after ammonia process desulfurization. By analyzing and adjusting the technological target, reforming the structure of demister, enhancing the excellences and shortcomings of washing tower and wet electrostatic precipitator, the rational treatment programs are obtained.

ammonia process desulfurization; aerosol; wet electrostatic precipitation

X701

A

1006-5377（2016）12-0045-03