发布时间：2020-07-28所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： 摘要：近年来，氨法烟气脱硫技术备受业界关注，该技术可充分利用我国丰富的氨源生产化肥，以减少大量的硫磺进口，既治理了大气中的SO2污染，又变废为宝，是一项较适应中国国情、完全资源化、适应长远发展、极具推广价值且更环保的脱硫技术。 关键词：氨法脱
摘要：近年来，氨法烟气脱硫技术备受业界关注，该技术可充分利用我国丰富的氨源生产化肥，以减少大量的硫磺进口，既治理了大气中的SO2污染，又变废为宝，是一项较适应中国国情、完全资源化、适应长远发展、极具推广价值且更环保的脱硫技术。
关键词：氨法脱硫;结构改造;硫酸铵逃逸
引言
国内外主流烟气脱硫技术为石灰石-石膏湿法脱硫，同时，湿式氨法脱硫工艺存在吸收塔出口气溶胶颗粒物排放浓度大的缺陷，导致烟囱出口形成“蓝色烟尾”的现象。根据统计，在2015年签订合同的烟气脱硫新建工程机组中，氨法烟气脱硫机组占4%，与《火电厂烟气脱硫工程技术规范 氨法》(HJ 2001—2010)颁布时国内氨法脱硫机组占所有烟气脱硫工程机组不到1%相比，氨法脱硫的应用取得了长足发展，并开发了多段分区吸收塔技术代替原有空塔技术。
1氨法烟气脱硫技术的原理
采用氨水或液氨等作为脱硫剂，烟气中的SO2与氨反应生成(NH4)2SO3，(NH4)2SO3与空气进行氧化反应生成(NH4)2SO4，吸收液经结晶、脱水、压滤后制得(NH4)2SO4，反应原理见式(1)～式(4)。SO2+2NH3·H2O(NH4)2SO3+H2O(1)(NH4)2SO3+SO2+H2O2NH4HSO3(2)NH4HSO3+NH3·H2O(NH4)2SO3+H2O(3)2(NH4)2SO3+O22(NH4)2SO4(4)在吸收液循环使用过程中，式(2)是吸收SO2最有效的反应。通过补充新鲜氨水，式(3)可保持(NH4)2SO3溶液的浓度。
2存在问题分析
氨法脱硫系统在运行过程中发现如下问题:1)开车初期SO2排放指标超标。开车初期由于转化器温度未达到指标要求，转化率低，使进入脱硫塔的SO2含量较高，而加氨阀门偏小，液氨加入与循环液混合后很快发生反应，造成循环液pH值偏低，部分SO2未经吸收就排入大气。2)pH值与SO2控制困难。循环吸收液pH值控制在5.5～6.5最佳，既保证了SO2吸收率的要求，又确保了氨的利用率，防止多余的氨逸出。生产要求排放ρ(SO2)在20～100mg/m3，硫磺制酸装置在正常开车时转化率一般大于99.8%，尾气中SO2浓度是比较低的，消耗的液氨量也较低，但实际是只要供氨调节阀(DN25)微开，通过的液氨量就超过消耗量，造成pH值偏高，SO2排放经常显示为零，不符合控制要求。为了保证SO2排放浓度又要控制好pH值，需对供氨气动阀频繁开关，操作难度较大。由于采用的是液氨直接加入循环液或塔内，存在混合不充分的情况，pH值显示值与真实值存在偏差。3)亚硫酸铵氧化效果不好。脱硫塔内的曝气管为1层，在使用一段时间后曝气膜气孔存在堵塞现象，提供的压缩空气分布不均，部分得不到全面氧化。4)pH值超过(大于)正常控制范围，排放尾气中SO2仍然偏高。塔内喷淋吸收层随着生产时间的推移，部分喷头存在堵塞使气体发生短路现象，同时SO2排放监测点取样孔的位置偏低(在吸收塔的顶部，约28m位置)。5)尾气中含有少量的亚硫酸铵或硫酸铵，酸雾存在超标现象。除雾器除雾效果不理想，雾滴中含有亚硫酸铵或硫酸铵，随尾气带出。除雾器冲洗水冲洗效果不好，在除雾器上有硫酸铵结晶，少量结晶会随尾气一起排出。
3解决方案
针对开车初期供氨量不足及系统转入正常生产时补氨量不好控制的问题，在原有调节阀(DN25)的位置串联增加1台DN10的调节阀。开车初期全开DN25的阀门，采用DN10阀门控制供氨量，随着系统指标逐渐正常，逐渐关闭DN25的调节阀，采用DN10阀门控制供氨量，确保pH值正常，减少氨的逸出，改善尾气的感观(白雾)。2)改造加氨装置及静态混合器的安装分布点，让液氨充分与循环液以及塔内含硫铵液体充分混合。3)将脱硫塔1层曝气管改为2层，增加压缩空气曝气量，同时增加1台140m3/min的罗茨风机作为主要供气设备，原有压缩空气管网作为补充，保证亚硫酸铵的氧化率。4)增加管道喷淋吸收装置。改造塔内喷淋液的分布结构，确保在部分喷头存在堵塞的情况下喷淋液全覆盖。尾气SO2进入脱硫塔前先经过管道喷淋吸收，再进入塔内进行吸收，保证SO2的吸收率。5)SO2检测孔位置从脱硫塔28m高位置处改至烟囱57m高的位置，在塔内排出的SO2气体在烟囱处的混合较为均匀，保证其准确性。6)将原有的除雾器更换为高效折流除雾器，有效除去尾气中的细小雾滴，减少气体含水量，改善烟气观感(白雾)。
4氨法烟气脱硫技术的应用前景
4.1有良好的氨源保障
按照氨法烟气脱硫技术市场份额的10%估算，每年需要脱硫剂液氨约2Mt，副产(NH4)2SO4约8Mt。我国目前有合成氨企业500家左右，广泛分布于全国各地。预计2015年，我国合成氨产能将达到70Mt/a，氨法烟气脱硫有较好的氨源保障。
4.2(NH4)2SO4市场需求潜力大
近年来，世界农业及肥料组织积极推动硫肥在中国、印度等发展中国家的应用，对硫肥的需求不断增加。2009年，世界(NH4)2SO4消费量约19Mt，我国(NH4)2SO4产量约2.8Mt，出口880kt，用于工业原料约300kt，国内用于肥料的(NH4)2SO4消费量只有1.6～1.7Mt，仅占氮肥消费总量的1%，与世界平均水平相比，(NH4)2SO4消费比例偏低。预计2015年，我国用于肥料的(NH4)2SO4需求量将达9Mt/a，进一步考虑出口及工业领域的消费，我国(NH4)2SO4的市场潜力在10Mt/a以上。因此，氨法烟气脱硫技术的推广在我国有较好的市场保障。
4.3推广氨法烟气脱硫技术有利于氮肥行业的结构调整
2009年，我国氮肥总产量105Mt，其中尿素产量63740kt，占氮肥产量的60.7%;碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵和(NH4)2SO4产量分别为26320，9185，3357，2820kt。目前，我国氮肥产能已呈现过剩态势，中小氮肥生产企业生存困难。其中重要的原因之一就是产品结构不合理，小合成氨生产企业仍以低浓度的碳铵作为主导产品，市场空间和利润空间非常有限。而企业销售液氨的利润比碳铵产品高得多，且脱硫副产物(NH4)2SO4产能的增加不会改变氮肥总量，只是调整了产品结构，减少了碳铵的产量，增加了(NH4)2SO4的比例。因此，大力推广氨法烟气脱硫，对改善我国氮肥行业的产品结构，提高经济效益具有积极的推动作用，符合我国节能减排和产业结构调整的要求。
4.4燃煤硫分适应性强
氨法烟气脱硫技术可用于硫质量分数为0.4%～8.0%的燃煤，且用于中、高硫煤时经济性更加突出，锅炉也因为使用中、高硫煤而降低了成本，既能提高经济效益又有较好的环境效益。
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结语
在氨法烟气脱硫的过程中，氨作为原料来自于化肥工业，又以一种高效的载体形式回到化肥工业，不消耗额外资源，也不产生废水、废渣等环境污染，吸收剂利用率高，脱硫效率高，设备体积小，能耗低且环境友好，副产物价值高。——论文作者：蒋德超
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