氨法脱硫烟气拖尾及其解决措施

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氮肥与合成气 第 47 卷 第 4 期 2019 年 4 月
氨法脱硫烟气拖尾及其解决措施
陈杏荣 ( 江苏华昌化工股份有限公司ꎬ 江苏张家港 215634)
摘 要: 对热电厂氨法脱硫原系统的烟气严重拖尾现象进行分析研究ꎬ在氨法脱硫环保超低排放项目实施
过程中ꎬ通过应用相关技术协同对烟气拖尾进行了针对性治理改造ꎬ并对系统进行运行优化调整ꎮ 通过多方面 的研究性改造ꎬ严重拖尾现象得到根本性改善ꎬ极大地缓解了热电厂的环保压力ꎮ
3 烟气拖尾的主要原因
3. 1 物理因素 氨法脱硫系统中ꎬ高温烟气与脱硫系统各段
液相接触使得烟气逐步达到饱和状态ꎬ烟气温度 逐级降低使其携带水蒸气的能力降低ꎮ 携带小液

滴的烟气最后排入大气ꎬ饱和湿烟气中小液滴大 量凝结形成白色ꎬ环境温度越低、湿度越大使白色 烟羽越长ꎮ 3. 2 氨逃逸
氨逃逸的根本原因是由氨的挥发性引起的ꎬ 由于其具有较高的饱和蒸汽压力ꎬ氨水会分解成 为气体氨与水ꎬ由于气氨不易参与氨法脱硫反应ꎬ 与烟气一起从烟囱排出ꎮ 一般当烟气中 NH3 的 质量分数超过 10 × 10 - 6 ~ 20 × 10 - 6 时ꎬ会出现可 见烟羽ꎬ而且质量分数越高ꎬ烟羽的颜色越浓、烟 羽也越长ꎮ 3. 3 气溶胶
1 氨法脱硫原理及流程
1. 1 工艺原理 氨法脱硫是以氨为吸收剂ꎬ脱除烟气中的二
氧化硫并回收副产物硫酸铵的烟气脱硫工艺ꎮ 主
要反应方程式如下:
SO2 + NH3 + H2 O = NH4 HSO3
(1)
SO2 + 2NH3 + H2 O = ( NH4 ) 2 SO3
(2)
SO2 + H2 O + ( NH4 ) 2 SO3 = 2NH4 HSO3 (3)
NH3 + NH4 HSO3 = ( NH4 ) 2 SO3
(4)Leabharlann 2( NH4 ) 2 SO3 + O2 = 2( NH4 ) 2 SO4
(5)
1. 2 原系统流程
江苏华昌化工股份有限公司热电厂原氨法脱
硫建设相对较早ꎬ系统构成相对简单ꎬ主要包括烟
气的吸收、氧化、增浓、加氨、出料和辅助等系统ꎬ
系统主要流程框图见图 1ꎮ
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氮肥与合成气 第 47 卷 第 4 期 2019 年 4 月
关键词: 氨法脱硫ꎻ 环保标准ꎻ 烟气拖尾 中图分类号:X701. 3 文献标识码:B 文章编号:2096 ̄3548(2019)04 ̄0008 ̄04
燃煤锅炉的烟气排放常存在烟气拖尾( 拖尾 烟气称为“ 烟羽” ) 现象ꎬ采用大湿法石灰石、氨法 脱硫等脱硫工艺时这种现象尤其严重ꎮ 随着环保 要求越来越严格ꎬ因烟羽问题而遭环保投诉的比 例越来越高ꎬ各级政府也已开始关注烟羽问题ꎬ如 上海市增加了消除石膏雨飘落及有色烟羽等环保 指标并赋予相应权重ꎬ浙江省已将消除有色烟羽 写入地方强制性环保标准等[1 ̄2] ꎮ
将原塔内氧化工艺改为塔内、塔外双段氧化: 新增氧化器ꎬ实行主氧化功能ꎬ同时保留性改造脱 硫塔内浆液原有氧化分布器ꎬ实现增浓液系统的 辅助氧化ꎻ改用罗茨风机分别送入空气ꎬ在氧化器 吸收段、脱硫塔增浓段内进行双段强制氧化ꎮ 双 段氧化的设计ꎬ实现了浆液系统全过程氧化ꎬ整个 系统氧化率大大提高ꎬ最大限度地减少了亚硫酸 铵的存在ꎬ抵制其易分解的逆反应发生ꎮ 从设计 上就减少了亚硫酸铵被烟气携带的量ꎬ降低气溶 胶中亚硫酸铵组分ꎮ
4 烟气拖尾的改造措施
4. 1 脱硫工艺改造设计 多层循环分段优化设计:在脱硫超低排放改
造中ꎬ将原单塔三段单层循环改为二塔多层循环ꎬ 脱硫塔结构由氧化段、吸收段、清洗段三段结构改 造成增浓段、吸收段二段布置ꎬ分别由单层循环分 别改为双层和三层循环ꎬ这样可以增加气液反应 路程和延长反应时间ꎮ 因硫酸铵气溶胶形成与液 气比关系密切ꎬ从抑制硫酸铵气溶胶的角度考虑ꎬ 选择较大液气比ꎬ可将液相游离氨、气相中铵盐含 量控制得很低ꎮ 4. 2 双段氧化
提高标准运行后ꎬ原采用塔外喷射氧化设计 调节裕度不够ꎬ且喷射器喷嘴极易堵塞ꎬ氧化效率 不能满足新标准运行要求ꎬ造成亚硫酸铵氧化不 彻底ꎬ生产现场亚硫酸铵气味浓烈ꎬ腐蚀现象严重 加剧ꎬ也加剧了气溶胶的形成ꎮ 2. 4 氨利用率低
随着氨水用量增加ꎬ系统氨逃逸质量浓度大 大上升ꎬ最高达 52. 1 mg / m3 ꎮ 由于拖尾烟气携带 的硫酸铵和氨逃逸流失严重ꎬ使得系统运行物料 的平衡受到较大影响ꎮ 与理论相比ꎬ系统氨利用 率只有 90. 2% ꎬ大大低于 HJ2001—2010 « 火电厂 烟气脱硫工程技术规范 氨法»中的技术要求ꎮ
图 1 原有氨法脱硫系统流程框图
2 存在问题
2. 1 烟气拖尾现象严重 随着环保排放要求提高后ꎬ对氨法脱硫系统
进行提高标准操作控制ꎬ二氧化硫排放质量浓度
可以达到 35 mg / m3 超低排放水平ꎬ但烟气拖尾和 “硫铵雨” 现象越来越严重ꎮ 烟气拖尾有时长达 数百米ꎬ造成的二次视觉污染成为环保的关注焦 点ꎻ散落的 “ 硫铵雨” 对周边设备造成严重腐蚀 (见图 2 和图 3)ꎮ
作者简介:陈杏荣(1968—) ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ现从事热力发电工作ꎻcxr88888@ 126. com
氮肥与合成气 第 47 卷 第 4 期 2019 年 4 月
图 2 烟气拖尾
图 3 “硫铵雨”
2. 2 除雾效率低 原脱硫系统在清洗段后仅采用一层除雾器ꎬ
净烟气中雾滴质量浓度最高达 256 mg / m3 ꎬ远远 大于设计值 75 mg / m3 ꎮ 长时间运行后ꎬ湿烟气携 带的硫酸铵、烟尘在烟道和烟囱内壁结成的结晶 层不时脱落堆积ꎬ最后堵塞烟道ꎬ影响电厂安全稳 定运行ꎮ 2. 3 氧化效果下降
气溶胶是指液体或固体小质点在大气中分散 悬浮形成的胶体分散体ꎮ 氨法脱硫中的气溶胶的 主要成分是铵盐类ꎬ如( NH4 ) 2 SO4 、NH4 HSO3 等ꎮ 烟气所含气溶胶越多ꎬ在烟气流速过大时就会产 生烟气严重拖尾现象ꎬ特别是微米级( PM2. 5) 的 亚硫酸铵颗粒可成为水蒸气冷凝的晶种ꎬ使拖尾 现象明显ꎮ