一種氨法煙氣脫硫循環(huán)液優(yōu)化平衡裝置

秦萬東

襄陽澤東化工集團(tuán)有限公司，湖北 襄陽 441000

濕法煙氣脫硫是目前國內(nèi)火力發(fā)電廠中應(yīng)用最為廣泛的脫硫手段，氨法脫硫技術(shù)以其脫硫效率高、無二次污染、脫硫副產(chǎn)品可資源化等獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢而倍受關(guān)注。氨法是采用氨水洗滌含SO2的廢氣，形成(NH4)2SO3-NH4HSO3吸收液體系，該溶液中(NH4)2SO3對SO2具有良好的吸收能力，是氨法中的主要吸收劑，吸收SO2的吸收液可用不同的方法處理，獲得不同的價值副產(chǎn)品［1］。氨法脫硫工藝水溶液中SO2和NH3反應(yīng)生成(NH4)2SO3，通過風(fēng)機(jī)氧化生成(NH4)2SO4，再通過循環(huán)濃縮或者干燥得到(NH4)2SO4產(chǎn)品，或者硫銨漿進(jìn)入磷化工產(chǎn)業(yè)鏈，替代了部分原料，無副產(chǎn)物，沒有二次污染，適用于具有磷礦生產(chǎn)的企業(yè)和園區(qū)［2］。

1 改造目的

鍋爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入脫硫塔中部的濃縮段，經(jīng)過噴淋、洗滌、降溫后再進(jìn)入上部吸收段。吸收劑自上而下與上升的煙氣逆流接觸，采用水作為吸收劑，由于NH3和SO2可以溶于水［3］，使用合成氨裝置生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氨水作為吸收劑進(jìn)行脫硫，產(chǎn)生的濃硫酸銨溶液可用于生產(chǎn)磷銨；同時降低合成氨廢水的處理成本，整個脫硫過程不產(chǎn)生污水。煙氣中的SO2與吸收劑循環(huán)液反應(yīng)生成(NH4)2SO4、NH4HSO3等，(NH4)2SO3通過氧化生成(NH4)2SO4，再通過循環(huán)濃縮或干燥得到(NH4)2SO4產(chǎn)品。

但氨法煙氣脫硫塔內(nèi)升氣帽漏液的問題，將造成吸收-氧化循環(huán)系統(tǒng)液位失衡，從而影響氨法煙氣脫硫系統(tǒng)工藝流程正常進(jìn)行，因此，非常有必要設(shè)計一種氨法煙氣脫硫循環(huán)液優(yōu)化平衡裝置。

2 改造方法

為了避免因吸收劑和硫酸銨循環(huán)液量失衡而導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)生產(chǎn)紊亂，本文研究設(shè)計一種氨法煙氣脫硫循環(huán)液優(yōu)化平衡裝置，具體結(jié)構(gòu)如圖1～圖4所示。

圖1 塔內(nèi)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of internal structure of tower

圖2 漏液收集器結(jié)構(gòu)示意圖（記憶合金未打開狀態(tài)）Fig.2 Schematic diagram of leakage collection（the shape memory alloy does not open）

圖3 喇叭收集口的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Schematic diagram of trumpet shaped collection

圖4 漏液收集器結(jié)構(gòu)示意圖（記憶合金打開狀態(tài)）Fig.4 Schematic diagram of leakage collection（the shape memory alloy opens）

這種氨法煙氣脫硫循環(huán)液優(yōu)化平衡裝置（如圖1）包括升氣帽1、漏液收集器2、平衡回流管線3、吸收劑回流管線4、彎管5。升氣帽1設(shè)置在脫硫塔吸收段與濃縮段之間，漏液收集器2設(shè)置在濃縮段上，且位于升氣帽1正下方位置，漏液收集器2下部通過彎管5與平衡回流管線3連接，平衡回流管線3與吸收劑回流管線4連接，吸收劑回流管線4的另一端與吸收段的回收槽連接。

濃縮段上方漏液收集器2（如圖2）包括盛液槽6、喇叭收集口7、導(dǎo)流槽8、液體輸出口9、浮塊10、浮塊卡口11、浮動窗12。盛液槽6上部設(shè)置喇叭收集口7（如圖3），喇叭收集口7有多個小孔，每個小孔上設(shè)置浮動窗12。這樣，當(dāng)待處理的煙氣壓力變低時，浮動窗12將喇叭收集口7的小孔覆蓋，兩側(cè)的煙氣流入壓力變大，從而使吸收段飄入濃縮段的霧化狀吸收劑循環(huán)液會經(jīng)過盛液槽6回收，這樣可以確保霧化狀吸收劑循環(huán)液不會飄逸進(jìn)而形成漏液，回收的液體流入盛液槽6內(nèi)；當(dāng)煙氣壓力高時，浮動窗12打開，便于煙氣順暢地流入吸收段。

盛液槽6（如圖2）下部設(shè)置導(dǎo)流槽8，導(dǎo)流槽8一側(cè)設(shè)置液體輸出口9，導(dǎo)流槽8上部設(shè)置浮塊卡口11，浮塊卡口11內(nèi)設(shè)置浮塊10。這樣，當(dāng)煙氣為高壓時，盛液槽6內(nèi)不會形成液體，浮塊10堵住導(dǎo)流槽8，確保高壓氣體不會從液體輸出口9輸出，當(dāng)煙氣氣壓較低時，盛液槽6會回收液體，當(dāng)液體較多時，浮塊10向上浮動，液體自動流出。

浮塊10設(shè)置為圓球形，因為在30°以下，所回收的液體含有一定的(NH4)2SO3，在溫度較低時容易產(chǎn)生結(jié)晶沉積堵塞［4］，浮塊10可能被濃度高的結(jié)晶體黏貼住，進(jìn)而使液體流入時不能及時打開，而采用圓球形時，可減少浮塊10與導(dǎo)流槽8的接粗面積，使高溫的液體能夠快速的將結(jié)晶體溶解，減小浮塊10浮動阻力，確保浮塊10能夠自由浮動。

漏液收集器2與升氣帽1之間的距離范圍設(shè)置為0.3 m至2 m之間，漏液收集器2與升氣帽1之間的距離最好為0.5 m，這樣高壓時，升氣帽1底部與漏液收集器2之間留有足夠間隙保證煙氣能夠順暢均勻通過，而低壓時，霧化狀吸收劑循環(huán)液大部分也能被漏液收集器2回收，從而保證從升氣帽部位飄漏的溶液也可以充分收集回流。

漏液收集器2與平衡回流管線3之間設(shè)置彎管5（如圖2），彎管5的設(shè)置可以確保在高壓正常運(yùn)行時，待處理的高壓煙氣不會經(jīng)過平衡回流管線3流入吸收劑回流管線4，防止腐蝕性的濕煙氣四處逸漏，保護(hù)管道設(shè)備。

平衡回流管線3最好向下傾斜設(shè)置，這樣回流的液體可以由于重力順利回流，避免發(fā)生管道結(jié)晶堵塞現(xiàn)象，確保脫硫系統(tǒng)能夠長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

作為這種氨法煙氣脫硫循環(huán)液優(yōu)化平衡裝置的進(jìn)一步完善方案，在導(dǎo)流槽8內(nèi)增設(shè)記憶合金片13，記憶合金片13在溫度低于30℃時處于打開狀態(tài)時，記憶合金片13的另一側(cè)支撐在浮塊10（如圖4）；而在高于30℃時處于自然的閉合狀態(tài)，此時記憶合金片13與浮塊10不接觸（如圖2）。氨法煙氣脫硫循環(huán)液優(yōu)化平衡裝置工作時，即使煙氣氣壓較低時，漏液收集器2的工作溫度也會高于30℃，這樣記憶合金片13處于閉合狀態(tài)，如果漏液收集器2內(nèi)裝有液體，則浮塊10上浮，如沒有液體，則浮塊10可堵住導(dǎo)流槽8，確保煙氣不會進(jìn)入吸收劑回流管線4。脫硫塔內(nèi)沒有高溫?zé)煔馔ㄟ^時，氣溫可能降低至30℃以下，此時(NH4)2SO3液體可能結(jié)晶，但此時記憶合金片13會處于打開狀態(tài)，將浮塊10上推，即使結(jié)晶，也能保證浮塊10不會堵住導(dǎo)流槽8，此時塔內(nèi)沒有煙氣流動，也可確保煙氣不進(jìn)入吸收劑回流管線4。

綜上所述，在脫硫塔濃縮段上方增設(shè)漏液收集器，漏液收集器設(shè)有導(dǎo)氣孔，且升氣帽與漏液收集器之間具有一定的間隔。當(dāng)煙氣為高壓，煙氣從漏液收集器與升氣帽之間的間隔和導(dǎo)氣孔流入吸收段；當(dāng)煙氣氣壓降低時，漏液收集器的導(dǎo)氣孔關(guān)閉，煙氣從四周流向脫硫塔吸收段。從脫硫塔升氣帽部位飄漏的霧化狀吸收劑循環(huán)液被收集在漏液收集器內(nèi)，再通過彎管、平衡回流管線回流到吸收劑循環(huán)槽中?？紤]到煙氣竄流和(NH4)2SO3低溫結(jié)晶問題，設(shè)置了彎管和記憶合金裝置。通過上述裝置升氣帽部位漏液重新回流補(bǔ)充到吸收劑循環(huán)系統(tǒng)，吸收劑循環(huán)系統(tǒng)中吸收劑不再竄流到（NH4）2SO4循環(huán)系統(tǒng)中，確保了吸收劑循環(huán)槽和（NH4）2SO4循環(huán)槽液位正常平衡，保證了鍋爐尾氣脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3 結(jié) 語

本文設(shè)計了氨法煙氣脫硫循環(huán)液優(yōu)化平衡裝置，工藝簡單，方便實(shí)用，操作性強(qiáng)。當(dāng)經(jīng)過脫硫塔煙氣量減少時，從升氣帽部位飄漏損失吸收劑循環(huán)液可以通過所設(shè)計裝置得到有效補(bǔ)充，確保了氨法煙氣脫硫循環(huán)液正常平衡，避免因吸收劑和(NH4)2SO4循環(huán)液量失衡而導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)工藝流程紊亂對脫硫效果的影響［5］。所述循環(huán)液優(yōu)化平衡裝置簡化了原有工藝調(diào)液程序，方便工人掌握操作要領(lǐng)，大大提高操作效率，減少了吸收劑循環(huán)槽和(NH4)2SO4循環(huán)槽液位不正?，F(xiàn)象的發(fā)生，確保了濃縮段產(chǎn)出的(NH4)2SO4料漿品味。