深度研究鍋爐煙氣脫硫拖尾現(xiàn)象成因及應(yīng)對(duì)措施

朱偉 朱清國(guó) 陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司

一、概況

陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱我公司）一、二期鍋爐煙氣脫硫減排綜合利用項(xiàng)目于2014 年6 月相繼建成投用。其工藝特點(diǎn)：氨法濕式脫硫、直排煙囪、塔內(nèi)氧化、塔外單效蒸發(fā)濃縮結(jié)晶、離心分離、振動(dòng)流化床干燥、半自動(dòng)包裝工藝。一二期鍋爐煙氣脫硫減排綜合利用項(xiàng)目為一期3×75t/h 鍋爐公用一套脫硫裝置，二期2×220t/h 鍋爐公用一套脫硫裝置；五臺(tái)鍋爐共用一套硫酸銨后處理裝置。單塔設(shè)計(jì)處理煙氣量分別為：一期28.85 萬Nm3/h、二期50.73 萬Nm3/h；年運(yùn)行時(shí)間：8000 小時(shí)，脫硫年產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸銨9630t/a。一二期鍋爐煙氣脫硝脫硫裝置自投用以來，鍋爐煙氣受脫硫工藝設(shè)計(jì)、大氣環(huán)境變化、鍋爐負(fù)荷、煙氣溫度等因素影響，煙氣拖尾頻繁發(fā)生。導(dǎo)致周圍環(huán)境惡劣，設(shè)備腐蝕較嚴(yán)重、硫酸氨產(chǎn)量偏低，氨平衡嚴(yán)重失調(diào)等問題

二、形成煙氣拖尾的因素

在氨法濕式煙氣脫硫中形成“氨逃逸”一般主要通過以下兩種途徑：

1.是在氨法濕式脫硫中，直排煙囪排出的煙氣中所夾帶的氨水因揮發(fā)而逃逸出的氣態(tài)氨與煙氣中未脫除的二氧化硫通過氣相反應(yīng)后生成的亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成的液態(tài)“氨液”，該氨液組成主要決定于二氧化硫/氣氨的比值、空塔氣速、溫度及煙氣中的水分和氧氣，煙氣中的二氧化硫及氧氣越多、空塔氣速越大氣溶膠形成也越嚴(yán)重。

2.是氨水吸收煙氣中二氧化硫后脫硫漿液被煙氣攜帶出后，由于受蒸發(fā)、煙氣氣體流速過快等作用，析出亞硫酸氫銨固體結(jié)晶形成固態(tài)“氣溶膠”。氣溶膠也稱“氣拖尾”也就是煙氣中未脫除的二氧化硫通過氣相反應(yīng)后生成的亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成的液態(tài)“氣溶膠”或由于氨水吸收煙氣中二氧化硫后脫硫液滴被煙氣攜帶出，由于蒸發(fā)、煙氣氣體流速過快等作用，析出的亞硫酸氫銨固體形成的固體“氣溶膠”懸浮在天空大氣中形成的固、液膠體分散現(xiàn)象。目前造成我公司脫硫系統(tǒng)煙氣拖尾的因素為煙氣中的“氣溶膠”所致。

三、我公司脫硫裝置煙氣拖尾現(xiàn)象分析

從我公司脫硫裝置的目前運(yùn)行狀況分析來看，主要有以下幾點(diǎn)因素造成煙氣拖尾：

1.由于受裝置無旁路煙道所限，在鍋爐啟動(dòng)、停運(yùn)及燃燒不穩(wěn)時(shí)投運(yùn)燃油、現(xiàn)電除塵除塵效果較差等因素所致，（設(shè)計(jì)脫硫塔入口粉塵＜50mg/Nm3，實(shí)際為；80-90mg/Nm3）使得漿液中油類、粉塵含量較多，造成漿液嚴(yán)重污染，由于結(jié)晶效果差，出料難度大；從而脫硫漿液中COD 通過不斷地在塔內(nèi)濃縮，進(jìn)一步使?jié){液中COD 含量急劇升高，實(shí)際運(yùn)行中高達(dá)30000mg/L 以上，首先由于漿液中此類雜質(zhì)的存在，導(dǎo)致塔內(nèi)碰頭堵塞，部分隔離了漿液中脫硫劑與煙氣中二氧化硫的接觸面，使得漿液在吸收階段無法與煙氣中的二氧化硫進(jìn)行充分的接觸，而無法達(dá)到對(duì)煙氣高效的吸收，造成凈煙氣中出現(xiàn)部分氨逃逸現(xiàn)象，而未脫除的二氧化硫通過氣相反應(yīng)后生成了亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成的液態(tài)“氨逃逸”，是造成目前煙氣拖尾的又一因素。

2.由于受目前脫硫塔、直排煙囪直徑所限，造成煙氣流速過快，使得氨水吸收煙氣中二氧化硫不夠充分，接觸時(shí)間短，部分漿液被煙氣夾帶而出，然后受環(huán)境氣候變化，使得煙氣中析出部分固體結(jié)晶的亞硫酸氫銨形成，造成煙氣中的形成固態(tài)氣溶膠，這又是形成煙氣拖尾的另因素。

3.受脫硫裝置在線粉塵表計(jì)影響，當(dāng)大氣環(huán)境溫度降低、凈煙氣濕度達(dá)到一定值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)粉塵超標(biāo)現(xiàn)象，為保證脫硫裝置出口粉塵不超標(biāo)，往往采取停運(yùn)水洗泵、減少除霧器沖洗次數(shù)、甚至停止沖洗、停運(yùn)部分脫硫循環(huán)泵等措施，此措施的執(zhí)行反而提高了煙氣中氨逃逸率及二氧化硫含量，加劇了煙氣拖尾現(xiàn)象。

4.用于降低煙氣中氨逃逸的水洗槽內(nèi)的水質(zhì)設(shè)計(jì)為；定期置換，現(xiàn)由于受工藝、系統(tǒng)水平衡所限，無法及時(shí)進(jìn)行定期置換，水洗水經(jīng)過不斷循環(huán)、洗滌，水質(zhì)較差，無法對(duì)凈煙氣的氨進(jìn)行有效洗滌，使得洗滌效果降低，煙氣中氨逃逸增大。

四、針對(duì)煙氣拖尾采取的措施

1.針對(duì)煙氣中存在的氨逃逸現(xiàn)象；建議采取在保證脫硫效率的前提下適當(dāng)降低氨水指標(biāo)等方法：原設(shè)計(jì)氨水濃度20-25%、現(xiàn)調(diào)整為；4-6%，從而降低了氨逃逸，緩減了煙氣拖尾。

2.針對(duì)漿液因COD 含量過高，影響氨水吸收煙氣中二氧化硫效果降低，一方面采取將壓濾機(jī)保持連續(xù)運(yùn)行的方式，將塔內(nèi)漿液連續(xù)送入壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，以機(jī)械性強(qiáng)制帶出方式降低漿液中的COD。另一方面加大出料量，調(diào)高結(jié)晶效果，降低漿液密度（原設(shè)計(jì)1320kg/m3，現(xiàn)控制指標(biāo)為1130-1120kg/m3），將漿液中高含量的COD 攜帶出去，在提高漿液的吸收率、也能大幅度降低漿液COD 含量。

3.保證脫硫二氧化硫脫出口指標(biāo)在控制范圍內(nèi)（SO2排放指標(biāo)35MG/I），進(jìn)一步嚴(yán)格控制進(jìn)塔氨水量，提高氨的利用率，減少氨逃逸，將塔內(nèi)漿液PH 值的控制在4-55進(jìn)塔氨水量，從而達(dá)到減少煙氣中氨逃逸之目的。

4.提高脫硫塔內(nèi)預(yù)洗區(qū)洗滌效果，確保平板除霧器內(nèi)無結(jié)晶積累，進(jìn)一步提高煙氣中夾帶粉塵及硫酸銨的洗滌效果，同時(shí)吸收了部分氨逃逸，提高漿液吸收效果、從而保證塔內(nèi)煙氣溫度在55℃以下，防止因煙氣中微小結(jié)晶攜帶在煙氣中造成拖尾。

5.鍋爐系統(tǒng)與煙氣脫硫系統(tǒng)密切聯(lián)系與協(xié)調(diào)，盡量降低脫硫原煙氣中的氧含量<6%，提高氧化時(shí)間，以進(jìn)一步降低凈煙氣中的氧含量，從而降低亞硫酸銨的形成，提高硫酸銨的轉(zhuǎn)化率，減少逃逸。

6.確保水洗泵的穩(wěn)定運(yùn)行，確保水洗泵處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，加強(qiáng)對(duì)凈煙氣中氨的洗滌效果，同時(shí)加強(qiáng)脫硫循環(huán)泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，盡量降低脫硫裝置出口煙氣中二氧化硫含量，減少煙氣中氣溶膠的形成因素。

7.原始設(shè)計(jì)脫硫塔液位2.8-3m，造成煙氣在漿液中的停留時(shí)間縮短，現(xiàn)將漿液液位調(diào)高至4.5-5m，增加吸收時(shí)間，提高漿液的吸收效果，減少凈煙氣中氨逃逸的。同時(shí)，進(jìn)一步阻礙煙氣中“逃逸”的產(chǎn)生。

8.漿液中雜質(zhì)太多，影響漿液吸收效果，在泵進(jìn)口加裝濾網(wǎng)，將漿液中雜質(zhì)過濾后，提高漿液吸收效果，減少氨投入量，從而極大緩解逃逸。

9.原設(shè)計(jì)兩臺(tái)漿液泵運(yùn)行，現(xiàn)增加為三臺(tái)漿液泵運(yùn)行，提高漿液入塔量，提高吸收效果，進(jìn)一步降低氨水投入量，減少逃逸，極大緩解氣溶膠的形成。

五、項(xiàng)目收益

（一）經(jīng)濟(jì)效益

如表1 所示。

表1 硫酸銨產(chǎn)量增加對(duì)比表

（二）環(huán)境效益分析

通過降低氨水濃度；降低塔內(nèi)漿液COD 濃度；提高脫硫塔內(nèi)氧化率；降低煙氣粉塵含量；降低煙氣氧含量；加強(qiáng)水洗泵的運(yùn)行，對(duì)凈煙氣中氨的洗滌效果；提高脫硫塔內(nèi)漿液液位，增加吸收空間及時(shí)間，提高對(duì)煙氣中二氧化硫的吸收效果等工況調(diào)整和塔內(nèi)改造后煙氣拖尾得以明顯改善。

六、項(xiàng)目技術(shù)水平和技術(shù)進(jìn)步點(diǎn)

（一）項(xiàng)目技術(shù)水平

本項(xiàng)目通過對(duì)氨法濕式煙氣脫硫中形成“氣溶膠”的途徑進(jìn)行深入研究分析：a.是在氨法濕式脫硫中，直排煙囪排出的煙氣中所夾帶的氨水因揮發(fā)而逃逸出的氣態(tài)氨與煙氣中未脫除的二氧化硫通過氣相反應(yīng)后生成的亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成的液態(tài)“氣溶膠”，該氣溶膠組成主要決定于二氧化硫/氣氨的比值、空塔氣速、溫度及煙氣中的水分和氧氣，煙氣中的二氧化硫及氧氣越多、空塔氣速越大氣溶膠形成也越嚴(yán)重。b.是氨水吸收煙氣中二氧化硫后脫硫漿液被煙氣攜帶出后，由于受蒸發(fā)、煙氣氣體流速過快等作用，析出亞硫酸氫銨固體結(jié)晶形成固態(tài)“氣溶膠”。氣溶膠也稱“氣拖尾”也就是煙氣中未脫除的二氧化硫通過氣相反應(yīng)后生成的亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成的液態(tài)“氣溶膠”或由于氨水吸收煙氣中二氧化硫后脫硫液滴被煙氣攜帶出，由于蒸發(fā)、煙氣氣體流速過快等作用，析出的亞硫酸氫銨固體形成的固體“氣溶膠”懸浮在天空大氣中形成的固、液膠體分散現(xiàn)象。目前造成我公司脫硫系統(tǒng)煙氣拖尾的因素為煙氣中的“氣溶膠”所致。

（二）技術(shù)進(jìn)步點(diǎn)

① 自主對(duì)工況進(jìn)行分析，通過對(duì)造成鍋爐煙氣拖尾的成因分析后，對(duì)設(shè)計(jì)單位提供的原始工藝參數(shù)進(jìn)行摸索調(diào)整，使得煙氣拖尾現(xiàn)象得以改善，由原來拖尾至2 公里以外經(jīng)工況調(diào)整后現(xiàn)煙氣控制在50m 以內(nèi)。

② 對(duì)電除塵進(jìn)行檢修，確保煙氣粉塵在指標(biāo)范圍內(nèi)；

③ 對(duì)脫硫塔噴頭進(jìn)行改造，增加了噴淋密度。