硫铵法脱硫一种减少气溶胶的技术措施

马绪海 李欣欣

江苏溧竹环境工程有限公司

硫铵法脱硫一种减少气溶胶的技术措施

马绪海 李欣欣

江苏溧竹环境工程有限公司

随着合成氨技术的成熟，目前的氨法脱硫技术日趋完善，但其中的气溶胶问题一直难以有效解决。目前的研究方向多偏重于如何去除形成后的气溶胶，气溶胶一旦形成就难以去除，完全采用超声波及凝并系统去除气溶胶性价比较低，且效果有限。本论文从气溶胶的形成机理出发，将氧化循环浆液分置于两个浆液氧化槽中，论述一种减少气溶胶形成的技术措施，再通过塔顶部的高效除雾凝并，达到超低排放的目的。相对于湿电除尘技术，该技术有效的规避了湿式硫铵法脱硫腐蚀性大的问题。

氨法；湿式脱硫；气溶胶；硫铵回收

1 工艺介绍

电站锅炉及工业锅炉燃烧产生的烟气首先通过除尘器除尘，再经过引风机送入脱硫吸收塔中，通过与吸收塔内部循环浆液的逆流接触脱去二氧化硫，最后经过烟囱排放。

硫铵法脱硫是将氨水打入吸收塔浆液中，通过喷淋与含SO2的烟气接触，发生以下化学反应[2]：

式＜1＞与式＜2＞是氨水初次与浆液混合的化学反应，实际的脱硫过程是反应式式＜3＞与式＜4＞，这是一个循环的过程(PH约为5.5～6.5)，利用亚硫酸铵将二氧化硫吸收生成亚硫酸氢铵，再次加入氨水或液氨与酸式盐结合生成亚硫酸铵。Johnstone提出脱硫浆液PH值是(NH4)2SO3－NH4HSO3溶液组份的单值函数，通过控制循环浆液的PH可以得到稳定的溶液组分，溶液组分即反应脱硫效率，而可以通过变频控制氨水的投入达到控制浆液PH的目的。＜5＞式是硫铵法脱硫后将亚硫酸铵氧化得到稳定的硫酸铵的反应过程。

一般的脱硫系统设置有吸收循环系统、氧化循环系统、氨水供应系统、工艺水供应系统、检修系统、地坑系统等，氧化循环槽中的浆液主要成分为硫酸铵、亚硫酸铵、亚硫酸氢铵等，氧化循环槽主要用于浆液的氧化。氧化后的溶液经过提浓，经过离心、干燥得到符合国家标准的工业硫铵。

2 技术措施

气溶胶中含有(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2SO4等，亚硫酸铵即是气溶胶的主要成分[3]，而亚硫铵主要是逃逸出来的氨与烟气中的二氧化硫反应生成以及循环浆液中的亚硫酸铵成分的挥发形成的。通过在不减少循环脱硫浆液总量的前提下，控制亚硫酸铵的循环液量，提高硫酸铵的循环量，即可明显的降低气溶胶的排放指标。

本论文作者研究将氧化循环槽内的浆液分置于两个不同的浆液槽中，一级浆液槽浆液中含有较高的亚硫酸铵，用来添加脱硫剂脱除二氧化硫，使式＜3＞的化学反应向着正方向移动，抑制亚硫酸铵的分解挥发，二级浆液槽内并不添加脱硫剂，减少了氨的逃逸，其使用一级浆液槽内溢流过来的氧化后的浆液，该浆液经过式＜5＞所示的氧化反应，亚硫酸铵得以降低，得到不易分解挥发的硫酸铵，并将该浆液分布器分布在较高的位置，同时用来洗涤吸收第一个浆液槽内的亚硫铵，一举两用，综合考量降低了气溶胶的形成及其逃逸。

目前随着国家加大环保治理力度，环保要求进一步提高，锅炉烟气二氧化硫排放要求小于35mg/Nm3,氮氧化物排放小于50 mg/Nm3，粉尘排放小于5 mg/Nm3，及满足超低排放的标准。大部分国内电厂湿法脱硫系统并不能满足这一指标，拆除原有脱硫系统再重建新设备不仅投资较大，而且原有土建基础难以处理，建设周期长，耽误建设单位生产计划，综合考虑这并不是最佳途径。将氧化循环浆液分置为一级循环浆液槽和二级循环浆液槽，只需要在原有设备的基础上，新建一套一级循环浆液槽，建设周期短，投资费用低。

湿式硫铵法脱硫腐蚀性较大，采用湿电除尘器来降低气溶胶，湿电的电极至少需采用2205等双相不锈钢，且仍不可避免的产生点蚀、阻塞等问题，增加了塔体钢结构的施工成本，采用浆液分置的方法有效的规避了这些问题。

3 工业应用

山西玉龙投资集团有限公司一期原有两台75 t/h的循环流化床锅炉，采用两炉一塔的模式，单台炉设计处理烟气量（工况）170000 m3/h，燃煤量约20 t/h，锅炉出口SO2原始浓度约为5000 mg/Nm3。原计划采用钙法脱硫工艺并已完成土建基础施工，后期设计变更为硫铵法脱硫。在充分考虑技术指标以及节省资金投入的基础上，充分考虑现场条件，作者研究在利用原有塔体及其基础结构的基础上，增加一套外部循环浆液槽作为一级循环浆液槽，利用原有脱硫塔作为二级循环浆液槽，将氧化循环浆液分置，即将塔内一部分浆液置于外部一级槽内。同时为保证系统的氧化率，氧化系统管路将一级循环浆液槽内部浆液跟二级塔内部浆液串联起来，在PH值约为4的条件下达到99%以上的氧化率。氧化后的浆液经过循环泵打入二级旋流系统、离心系统、干燥系统，最终得到硫酸铵晶体。

该项目于2017年6月建成并获得验收通过，二氧化硫排放浓度可以达到10 mg/Nm3以下，完全符合山西怀仁地区锅炉烟气二氧化硫排放指标要求，同时生产的副产物硫酸铵符合《GB/T 535-95》中的二级硫铵品质标准。

4 应用前景

随着湿式硫铵法脱硫技术的发展，气溶胶、氨逃逸等问题正在得到有效的解决，无废水排放、运行成本低，脱硫治污的过程将二氧化硫变废为宝，生产多用农业肥料，符合我国农业大国的国情。相比于湿电除尘器去除气溶胶，该技术有效的规避了湿式硫铵法脱硫腐蚀性严重的问题，在未来将得到更为广阔的发展。

[1] 徐长春,傅国光.氨法烟气脱硫技术综述[J].电力环境保护,2005(6).

[2] 杨飏.二氧化硫减排技术与烟气脱硫工程[M].冶金工业出版社,2004.

[3] 鲍静静,印华斌,杨林军,颜金培.湿式氨法烟气脱硫中气溶胶的形成特性研究[J].高校化学工程擘报,2010(4).

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.176