濕式氨法脫硫工藝在大型火電機(jī)組應(yīng)用應(yīng)重視的問題

原路安

（山西臨汾熱電有限公司，山西 臨汾 041000）

濕式氨法脫硫工藝在大型火電機(jī)組應(yīng)用應(yīng)重視的問題

原路安

（山西臨汾熱電有限公司，山西 臨汾 041000）

闡述了濕式氨法脫硫工藝的原理、工藝、設(shè)備及其在大型火電機(jī)組上的應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)其運(yùn)行過程中出現(xiàn)的加氨振動(dòng)、設(shè)備腐蝕、氣溶膠現(xiàn)象等問題進(jìn)行了詳細(xì)的描述，并提出了工程建設(shè)及運(yùn)行過程中應(yīng)重視的問題。

氨法脫硫；火電機(jī)組；氨源；腐蝕；磨損；氣溶膠

0 引言

氨法脫硫因具有脫硫效率高和副產(chǎn)物硫酸銨可作為化肥原料銷售等特點(diǎn)，在化工、冶金等具有廢氨水或就近有氨源行業(yè)中有一定規(guī)模的發(fā)展，近年來亦越來越受到火力發(fā)電行業(yè)的關(guān)注，并在一些大型火力發(fā)電機(jī)組上進(jìn)行了工程實(shí)踐，但還未被大量推廣。

1 氨法脫硫的基本原理

總反應(yīng)式：SO2+2NH3+H2O=（NH4）2SO3。

吸收過程：SO2+（NH4）2SO3+H2O=2NH4HSO3。

還原過程：NH3+NH4HSO3=（NH4）2SO3。

同時(shí)，吸收液中亞硫酸銨被鼓入的氧化空氣氧化成硫酸銨

2（NH4）2SO3+O2=2（NH4）2SO4

從反應(yīng)機(jī)理來看，氨法脫硫的主要吸收劑為亞硫酸銨，氨法脫硫?qū)嵸|(zhì)上是循環(huán)NH4HSO3和（NH4）2SO3的水溶液來吸收SO2的過程，隨著亞硫酸氫銨比例的不斷增大，二氧化硫吸收能力降低，需補(bǔ)充液氨或氨水來將亞硫酸氫銨轉(zhuǎn)化成亞硫酸銨，保證穩(wěn)定的脫硫效率[1]。

2 氨法脫硫工藝流程

原煙氣進(jìn)入吸收塔，含氨的漿液吸收煙氣中的SO2，脫硫后的凈煙氣經(jīng)除霧后排放。吸收SO2后的漿液在塔底被氧化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣氧化成硫酸銨漿液，漿液在塔內(nèi)，充分利用進(jìn)口煙氣的熱量，不斷蒸發(fā)濃縮達(dá)到過飽和狀態(tài)析出晶體（稱為塔內(nèi)結(jié)晶）；或濃縮到接近飽和狀態(tài)的漿液在吸收塔外，利用蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備加熱蒸發(fā)形成含有硫酸銨晶體的漿液（稱為塔外結(jié)晶），含有硫酸銨晶體的漿液經(jīng)固液分離后，母液回吸收系統(tǒng)進(jìn)行再循環(huán)，濕物料產(chǎn)品經(jīng)干燥后得到硫酸銨產(chǎn)品。

3 氨法脫硫的應(yīng)用

東方希望包頭稀土鋁業(yè)有限公司電廠二期2× 350 MW機(jī)組鍋爐煙氣氨法脫硫項(xiàng)目（1爐1塔），處理煙氣量120萬m3／h，2008年10月建成投產(chǎn)。

患者,男,36歲,貨車司機(jī),頭痛項(xiàng)強(qiáng)伴眩暈、惡心嘔吐。平臥眩暈減輕,動(dòng)則尤甚。查:頸椎CT顯示:C4~6椎體骨質(zhì)增生。診斷為:頸椎病。中醫(yī)辯證為少陽兼太陽證。冶宜和解少陽,調(diào)和氣血。處方:柴胡12 g,黃芩12g,黨參15g炙甘草9g,生姜三片,大棗6枚,桂枝12g川芎12g,葛根25g,日1劑,水煎服,1日2次。3劑后,眩暈減輕,原方再服10劑痊愈。

廣西水利電力建設(shè)集團(tuán)田東電廠2×13.5萬kW機(jī)組氨法煙氣脫硫工程（2爐1塔），處理煙氣量110萬m3／h，脫硫效率大于95%，副產(chǎn)硫酸銨約10萬t，項(xiàng)目2009年9月建成投產(chǎn)。

山西臨汾熱電有限公司2×300 MW機(jī)組鍋爐煙氣氨法脫硫項(xiàng)目（1爐1塔），處理煙氣量110萬m3／h，2012年12月建成試運(yùn)。

4 氨法脫硫應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

4.1 加氨方式的選擇

300 MW以上火力發(fā)電機(jī)組煙氣量在110萬～150萬Nm3/h，煙氣中二氧化硫含量根據(jù)煤種不同，在2 000～8 000 mg/Nm3不等，液氨耗量1～4 t/h，折合成20%的氨水，每小時(shí)需求量5～20 t，考慮運(yùn)輸成本和場(chǎng)地要求，發(fā)電公司一般均采用液氨作為吸收劑。

加氨方式分為3種，一是利用氧化噴槍加氣氨：將液氨氣化后，與氧化空氣在氧化噴槍處混合，加入漿液中，通過攪拌使?jié){液均勻。二是加氨水：將液氨利用液氨稀釋設(shè)備稀釋成氨水，補(bǔ)充至循環(huán)漿液中。三是直接加液氨：液氨通過靜態(tài)混合器加入脫硫循環(huán)泵入口，直接與漿液混合，3種加氨方式優(yōu)缺點(diǎn)分析如表1所示。

表1 3種加氨方式優(yōu)缺點(diǎn)比較

直接加液氨方式 液氨計(jì)量泵、靜態(tài)混合器設(shè)備較少，但溶解液氨能力較差，散熱速度慢，不適于加氨量高于0.5 t/h的系統(tǒng)直接加液氨方式。雖然系統(tǒng)簡單，但加氨量較多時(shí)，液氨溶解劇烈放熱的特性，使其在靜態(tài)混合器中與漿液混合時(shí)，會(huì)發(fā)生局部沸騰“爆裂”，混合器內(nèi)膽存在扭曲變形，見圖1，嚴(yán)重時(shí)，在濃縮循環(huán)泵入口“爆裂”現(xiàn)象仍未停止，致使整個(gè)循環(huán)泵管道振動(dòng)，見圖2。

圖1 混合器內(nèi)膽扭曲變形

圖2 循環(huán)管道振動(dòng)致墻體龜裂

4.2 耐腐蝕材料的選擇

鍋爐煙氣成分較為復(fù)雜，除粉塵外，主要腐蝕性介質(zhì)有氯離子、氟離子、硫酸根離子、亞硫酸根離子等。在不斷蒸發(fā)濃縮過程中，含有氯離子、氟離子的溶解度較高的物質(zhì)在漿液中富集，濃度越來越高，吸收塔內(nèi)氯離子濃度會(huì)高達(dá)40 000 mg/L，蒸發(fā)濃縮設(shè)備中，氯離子濃度進(jìn)一步增加，同時(shí)考慮高溫腐蝕和粉塵、硫酸銨晶粒的磨損等因素影響，如果材料選擇不當(dāng)，將會(huì)對(duì)裝置產(chǎn)生破壞性腐蝕，見圖3、圖4所示。

圖3 316 L的汽水分離裝置腐蝕

圖4 加熱器鈦管腐蝕

4.3 氧化曝氣方式的選擇

在氨法脫硫中，氧化空氣進(jìn)入吸收塔漿液池的形式廣泛應(yīng)用的為氧化曝氣管+噴槍。氧化曝氣管是一種帶許多小孔的開放式管路，噴槍的形式較為簡單。也有的公司為了使亞硫酸銨氧化充分，選擇膜式微孔曝氣器裝置。該裝置曝氣氣泡直徑小，氧化接觸面積大，可提高氧化效果，但脫硫漿液中，含有大量的粉塵和硫酸鹽晶粒，會(huì)對(duì)微孔造成堵塞，嚴(yán)重時(shí)曝氣器振動(dòng)斷裂。

因此選擇氧化曝氣方式，在考慮氧化效果的同時(shí)，要充分考慮粉塵和硫酸鹽晶粒的影響。

4.4 氣溶膠現(xiàn)象的控制

氨法脫硫形成氣溶膠顆粒的主要途徑：一是氨水揮發(fā)逸出的氣態(tài)NH3與煙氣中的SO2通過氣相反應(yīng)形成（NH4）2SO3、（NH4）HSO3、（NH4）2SO4等組分；二是脫硫漿液中，含有大量的（NH4）2SO3、（NH4）HSO3、（NH4）2SO4等銨鹽，在漿液循環(huán)噴淋過程中，液滴被煙氣溶解攜帶或機(jī)械攜帶。由于硫酸銨鹽溶解度高，是硫酸鈣鹽的400倍左右，因此，氨法脫硫氣溶膠現(xiàn)象顯著[2]。

有效控制氣溶膠現(xiàn)象與脫硫漿液濃度調(diào)整、加氨量的大小、液氣比選擇、除霧器選型都有著較大的關(guān)系，但難以達(dá)到石灰石—石膏法的排煙效果。

4.5 脫硫可靠性對(duì)機(jī)組的影響

隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，新建火電項(xiàng)目一律取消旁路煙道建設(shè)，已建火電機(jī)組亦要求限期完成脫硫旁路煙道的拆除工作。機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行要求脫硫系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠，脫硫工藝是否成熟；設(shè)備的選型、配置、質(zhì)量是否可靠；漿液輸送管線布置是否流暢，防沉積、堵塞措施是否到位都將影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.6 氨源的影響

氨法脫硫工藝的選擇要根據(jù)吸收劑來源、副產(chǎn)品的市場(chǎng)、安全環(huán)境、排放要求來綜合確定，氨法脫硫適合在氨源毗鄰、以廢治廢的企業(yè)，遠(yuǎn)距離購買商品液氨作為吸收劑，要充分考慮經(jīng)濟(jì)效益及運(yùn)輸、存儲(chǔ)方面的安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)束語

國內(nèi)各環(huán)保公司氨法脫硫技術(shù)水平參差不齊，脫硫工藝的脫硫能力、運(yùn)行安全穩(wěn)定性及設(shè)備的可靠性及檢修維護(hù)頻次、費(fèi)用是選擇脫硫工藝的重要因素，如何綜合考慮上述因素的影響，并妥善解決氣溶膠問題，將成為氨法脫硫工藝在大型火力發(fā)電廠推廣的關(guān)鍵。

[1] 陳梅倩，何伯述，陳廣華.氨法脫硫反應(yīng)特性的化學(xué)動(dòng)力學(xué)分析 [J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，25（7）：886-890.

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

Application of Wet Ammonia Desulphurization Technology in Large Thermal Power Unit

YUAN Luan
（Shanxi Linfen Thermal Power Co.,Ltd.,Linfen,Shanxi041000,China）

The principle,processes and the equipment that are used in wet ammonia desulphurization are illustrated in this paper, and the application practice of this technique in coal-fired power units are introduced.Some abnormal phenomenon including vibration, corrosion and aerosols formation etc.are described in detail,and the issues that should be paid attention to in construction and operation are put forward.

ammonia desulphurization；thermal power unit；ammonia source；corrosion；wearing；aerosol

X701.3

B

1671-0320（2017）04-0070-03

2017-03-19，

2017-05-17

原路安(1964)，男，山西長治人，1989年畢業(yè)于太原電力學(xué)校熱能動(dòng)力專業(yè)，工程師，從事火電廠生產(chǎn)管理工作。