氨法脫硫工藝相關(guān)應(yīng)用與處置策略論述

李軍

摘要：本文從氨法脫硫工藝的技術(shù)優(yōu)勢分析入手，闡述了氨法脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，最后提出氨法脫硫工藝應(yīng)用中氨逃逸問題的處置策略，僅供參考。

關(guān)鍵詞：氨法脫硫;工藝設(shè)計(jì);處置

1氨法脫硫工藝的技術(shù)優(yōu)勢

氨法脫硫是以氨水作為吸收劑，對煙氣中所含的SO2等污染物進(jìn)行去除的技術(shù)，合成氨的出現(xiàn)為該工藝的推廣應(yīng)用提供了條件。氨法脫硫工藝具有不易結(jié)垢、無二次污染、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，與其它脫硫工藝相比，氨法脫硫的技術(shù)優(yōu)勢非常明顯，具體如表1所示。

2氨法脫硫工藝的相關(guān)應(yīng)用及處置策略

2.1脫硫系統(tǒng)建模

在對氨法脫硫工藝進(jìn)行應(yīng)用的過程中，需要設(shè)計(jì)脫硫系統(tǒng)，在對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)前，應(yīng)當(dāng)建立相關(guān)模型。

2.1.1計(jì)算鍋爐的煙氣量。為便于本文研究，以常規(guī)燃煤鍋爐作為系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)依據(jù)，燃煤成分如表2所示。

該鍋爐的額定功率為1.0MW，其熱效率約為60-70%左右，結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)取63%，由此可計(jì)算出鍋爐每小時(shí)的燃煤量：

（1）

該鍋爐每小時(shí)產(chǎn)生的煙氣量Q可用下式計(jì)算：

（2）

2.1.2煙氣中所含污染物的濃度。該鍋爐燃燒過程中初始排出的煙氣內(nèi)所含的主要污染物有二氧化硫（SO2）和煙塵。

①二氧化硫的濃度可以通過下式進(jìn)行計(jì)算：

②煙塵的濃度可通過下式計(jì)算：

2.2除塵器設(shè)計(jì)

由上文分析控制，鍋爐燃燒產(chǎn)生的初始煙氣中，灰塵的濃度含量較高，為4569mg/m3，為了減輕對脫硫過程的影響，需要對煙氣進(jìn)行預(yù)除塵。為達(dá)到煙氣除塵率的要求，并本著經(jīng)濟(jì)性的原則，本次設(shè)計(jì)中選用旋風(fēng)除塵器，其尺寸如圖1所示。

圖1 旋風(fēng)除塵器的尺寸示意圖

該除塵器除了具有結(jié)構(gòu)簡單、便于操作維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)之外，還能對粒徑在10微米以上的顆粒物進(jìn)行有效捕集，捕集率可以達(dá)到90%以上。

2.3脫硫塔設(shè)計(jì)

脫硫塔是氨法脫硫工藝中的核心部分，本次設(shè)計(jì)中選用的是噴淋塔，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣會(huì)從塔底進(jìn)入到塔內(nèi)，此時(shí)氣液會(huì)以對流的方式發(fā)生接觸，氨水從上向下噴淋，經(jīng)過脫硫處理之后的煙氣會(huì)從位于塔頂?shù)某鰵夤艿琅懦摿蛩?/p>

2.3.1塔的直徑。設(shè)脫硫塔內(nèi)的煙氣流動(dòng)速度為3.0m/s，按照 ，可得：

（3）

由此可計(jì)算出脫硫塔的半徑r=1.143m，其直徑R=2.286m。

2.3.2塔的高度。脫硫塔的總體高度H=塔釜高度h1+氣液接觸段高度h2+除霧區(qū)高度h3+通風(fēng)區(qū)高度h4+煙氣出口高度h5。設(shè)h2為1.5m，h3為0.3m，h4為0.2m，h5為0.1m，則脫硫塔的總體高度H為2.6m。

2.3.3脫硫塔的設(shè)計(jì)尺寸。本次設(shè)計(jì)中，脫硫塔模型的尺寸如圖2所示。

圖2 脫硫塔模型尺寸示意圖

2.4脫硫輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一套完整的氨法脫硫系統(tǒng)中，輔助系統(tǒng)是不可或缺的重要組成部分，具體包括以下系統(tǒng)：

2.4.1氨水補(bǔ)給系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要作用是為脫硫工藝提供必要的脫硫劑，即氨水，在該系統(tǒng)中儲(chǔ)液槽是關(guān)鍵設(shè)備，其連續(xù)供液時(shí)間為3min，它的體積應(yīng)當(dāng)在0.098m3以上，據(jù)此將儲(chǔ)液槽設(shè)計(jì)為立方體結(jié)構(gòu)，長寬高均為0.5m，其體積為0.125m3大于0.098m3，可以滿足使用需要。為提高儲(chǔ)液槽的使用壽命，其材質(zhì)可選用304#不銹鋼。

2.4.2噴淋系統(tǒng)。在揚(yáng)程為已知的情況下，循環(huán)泵每小時(shí)輸送的吸收液流量可通過下式進(jìn)行計(jì)算：

（4）

按照式（4）的計(jì)算結(jié)果，循環(huán)泵可選用具有流量自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的污泥泵。

噴淋系統(tǒng)的高度可按照硫量守恒原理進(jìn)行計(jì)算：

（5）

帶入相關(guān)數(shù)值可計(jì)算出噴淋口距離煙氣入口的垂直高度為1.5m。

2.4.3通風(fēng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要作用是對壓力損失進(jìn)行平衡，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比選后，決定采用國內(nèi)某公司生產(chǎn)的變頻調(diào)速通風(fēng)機(jī)。

2.5氨逃逸的處置策略

在應(yīng)用氨法脫硫工藝對煙氣進(jìn)行處理的過程中，常常會(huì)出現(xiàn)氨逃逸的現(xiàn)象，由此不但使處理成本增大，而且還造成了氨浪費(fèi)。導(dǎo)致這一問題的主要原因是氨水本身具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，受高溫和高壓的影響，會(huì)使氨逃逸有所加劇?，F(xiàn)階段，尚未開發(fā)出一種有效解決氨逃逸的技術(shù)方法，只能通過適當(dāng)?shù)奶幹么胧?，減少氨的逃逸量。在氨法脫硫工藝，氨逃逸量主要與吸收液的pH值有關(guān)，隨著吸收液pH值的升高，氨逃逸量會(huì)隨之增加。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)吸收液的pH超過7.0時(shí)，氨逃逸量會(huì)超過國家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。同時(shí)，吸收液pH降低后，氨逃逸量也會(huì)隨之減少。鑒于此，在實(shí)操中，工作人員應(yīng)當(dāng)對吸收液的pH值進(jìn)行定期檢查，使其保持在6.5以下。此外，可以采用除霧器前噴入清水的方法，減少氨逃逸量。

結(jié)論：

綜上所述，氨法脫硫以其所具備的諸多優(yōu)點(diǎn)，在煙氣處理中得到了廣泛應(yīng)用。在對該工藝進(jìn)行應(yīng)用的過程中，可按照煙氣處理需要，設(shè)計(jì)相關(guān)的脫硫系統(tǒng)。同時(shí)，還應(yīng)針對氨逃逸問題，采取有效的處置措施，由此可提高脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]李鵬，孫文峰，段治國，王杰.氨法脫硫超低排放在循環(huán)流化床中的應(yīng)用[J].氮肥技術(shù)，2018（8）：141-143.

[2]丁敏.氨法脫硫超低排放技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[J].齊魯石油化工，2018（3）：124-126.

[3]張兵.氨法煙氣脫硫工藝分析[J].燃料與化工.2017（01）

[4]符毅.氨法脫硫工藝技術(shù)研究[J].石化技術(shù).2017（07）

[5]郭錦濤，秦國偉.氨法脫硫技術(shù)應(yīng)用及市場前景分析[J].能源與環(huán)境.2012（03）