循环流化床锅炉烟气氨法脱硫运行小结



循环流化床锅炉烟气氨法脱硫运行小结

施勇

(兖矿鲁南化工有限公司山东滕州277527)

1 工艺流程

兖矿鲁南化工有限公司(以下简称鲁南公司)烟气氨法脱硫技术以水溶液中的NH3和SO2反应为基础，在多功能烟气脱硫塔的吸收段用氨水或液氨将锅炉烟气中的SO2吸收，得到脱硫中间产品，即亚硫酸铵或亚硫酸氢铵的水溶液；在脱硫塔的氧化段，鼓入压缩空气进行亚硫酸铵的氧化反应，将亚硫酸铵直接氧化成硫酸铵。

硫回收尾气脱硫反应原理与上述相同，尾气吸收塔吸收SO2得到硫酸铵溶液，硫酸铵溶液再送入锅炉区脱硫塔氧化段。在脱硫塔的浓缩段，利用高温烟气的热量将硫酸铵溶液浓缩，浓缩后的硫酸铵溶液送入硫酸铵装置。固含量10%(质量分数，下同)左右的浆液被结晶泵送至硫酸铵工序，经旋流器脱水后形成固含量40%左右的硫酸铵浆液，清液进入料液槽；固含量40%左右的硫酸铵浆液进入离心机进行固液分离，得到含水3%(质量分数，下同)左右的湿硫酸铵，母液溢流到料液槽；含水3%左右的湿硫酸铵经振动流化床干燥机干燥，得到水分含量<1%的硫酸铵，进入包装机包装即可得到商品硫酸铵。料液槽内的液体经料液泵送回循环槽。

图1氨法脱硫工艺流程

氨法脱硫工艺流程如图1所示。

2 运行现状分析

鲁南公司现有3台高温高压循环流化床锅炉，前期配套的是炉内喷钙法进行烟气脱硫处理，锅炉排烟SO2平均排放浓度在400 mg/m3左右，远远高于国家环保局的环保排放指标(≤150 mg/m3)。2011年，鲁南公司采用了氨法烟气脱硫技术， 3年运行期间，曾出现一系列问题。

2.1塔体及管道腐蚀磨损

由于脱硫液的主要成分是硫酸铵、亚硫酸铵，导致溶液为酸性。烟气氨法脱硫装置在停车检查时，发现氧化段的塔板处有大小不规则的椭圆形冲刷面，并且部分塔板的焊缝处出现沟缝状的裂纹，少量已出现穿透情况；一、二级循环泵则在轴承杆、叶轮片处出现许多深孔，裂纹由腐蚀孔源处垂直方向纵深发展，有支缝，缝边呈锯齿形。通过将样品送至实验室进行分析，耐腐蚀内衬钢板长期处于富Cl-、低pH溶液中，发生了化学腐蚀和电化学腐蚀。其次，吸收段、氧化段、浓缩段的管道也出现了不同程度的腐蚀和损坏，部分管道的壁厚为1.2～2.3 mm(初始安装时设计厚度为6.0 mm)。2013年10月，二级循环泵的出口管道曾发生穿孔漏液，导致系统停车事故。

为了解决腐蚀磨损问题，决定对全塔进行防腐耐磨处理：①管道材质使用双相不锈钢、不锈钢，非承压管道材质采用玻璃钢，绝热层选用聚氨酯材料，防腐保温管道采用耐低温铝粉漆，不保温管道采用环氧云母氧化底漆、环氧树脂面漆和可复涂氨酯面漆，弯头处的内壁耐磨层比直管道耐磨层厚2.0 mm，弯头采用大转弯半径的弯头。②脱硫塔内衬玻璃鳞片为日本板硝子，玻璃鳞片正常厚度为2.5 mm，喷嘴冲刷区、底板、隔板及支梁等加1.5 mm耐磨层；底板防腐结构为底漆+玻璃鳞片+FRP增强层+耐磨层+面漆, 脱硫塔顶部的直排烟囱内衬为中温镘涂型鳞片防腐(总厚度在1.8～2.2 mm)，顶部1.5 m范围内采用316L不锈钢。通过上述处理后，没有发生由于磨损、腐蚀而导致系统停车的事故。

2.2氨水浓度不达标

烟气氨法脱硫的吸收剂为氨，氨对NOx同样

有吸收作用；另外，脱硫过程中形成的亚硫酸铵对NOx还具有还原作用，烟气氨法脱硫的同时也可实现脱硝的目的。因此， 2012年在厂房西侧新增2台氨水泵进行烟道喷氨水脱硝。正常运行时，氨水质量分数在15%左右，NOx质量浓度控制在≤100 mg/m3；但在大罐氨水槽液位低于1 m而需配氨水时，就会出现氮氧化物排放超标。通过分析发现，氨水质量分数在13%时才能达标，为此调整运行方式，即在配氨水期间，液氨压力控制在0.3～0.5 MPa、流量>0.138 t/h，2台氨水泵同时运行，1台作为再循环配氨水，1台直接去锅炉脱硝。

2.3除尘器除尘效果差

1#和3#锅炉配备布袋除尘器(除尘效果≤50 mg/m3)，2#锅炉配备静电除尘器(除尘效果≤150 mg/m3)。由于静电除尘器的电场除尘效果不好，导致进入脱硫塔的烟尘含量严重超标，硫酸铵饱和液的晶体不能较好地聚集成核，氧化段、浓缩段、循环槽底部沉积大量的淤泥，致使硫酸铵系统无法正常出料。经借鉴经验和长期摸索，将循环槽、氧化段的浓液经过滤泵再进入压滤机过滤，清液返回脱硫塔，以保证副产品合格。

2.4液氨使用率偏低

烟气氨法脱硫使用高浓度的液氨作为脱硫剂进行脱硫，通过与其他企业进行液氨使用量对比，发现鲁南公司的液氨利用率偏低，出现液氨逃逸现象。氨逃逸实际是氨气、亚硫酸铵、硫酸铵的阴阳离子发生的挥发性损失，而影响氨逃逸的工艺参数有烟气温度、吸收液pH、浓度、液气比。工艺参数改进前、后的效果对比见表1。

表1工艺参数改进前、后的效果对比

项 目烟气温度/℃吸收液pH吸收液质量分数/%液气比塔设计流速/(m·s-1)硫酸铵质量分数/%亚硫酸铵质量分数/%液氨使用量/(t·h-1)改进前1156.81.1505.57230.194改进后956.01.0454.05120.115

由表1可知：在液气比为4、pH为6.0、吸收液质量分数约为1%、烟气温度在95 ℃时，可以最大程度抑制氨逃逸量，脱硫率可达96%以上。

2.5浓缩段塔壁结晶挂壁

硫酸铵的溶解度随温度的升高而升高。由于鲁南公司地处北方，冬季最低温度达-10 ℃，冬季运行期间，多次出现二级循环泵堵塞而停车。停车检查发现，浓缩段有大量的硫酸铵固体沉积在底部，厚度不均，表面光滑呈弧状，并且塔壁也有30 mm左右厚的结晶体，每次停车后都需要花费大量的人力、物力去进行清理。原因分析：挂壁面处在车间西北的迎风面，二级泵日常的运行电流低、出力小，工艺水箱温度偏低(一般在10 ℃左右)，二级喷头部分位置安装不合理，硫酸铵产品出料不及时。通过采取保温、水箱加蒸汽伴热、更换叶轮、升高喷头位置和改变角度等措施，大大缓解了结晶挂壁给系统运行带来的安全隐患。

3 经济效益

烟气氨法脱硫效率远远高于同类其他的脱硫方式，并且费用低。车间锅炉正常情况为2开1备，按烟气量为520 000 m3/h、年运行7 200 h计算，年运行费用972.2万元；年对外销售氨水收入达140万元，硫酸铵回收系统的回收率为96%，日产50 kg/袋的硫酸铵300袋，年经济效益为1 800万元。扣除年运行费用972.2万元，则年总经济效益967.8万元。采用烟气氨法脱硫工艺达到了以废治废的目的，无二次污染，通过在运行过程中逐步优化工艺、改进设备，并且采取设备的防腐、防磨措施，可进一步提高脱硫效率，产生更大的经济效益。

收稿日期(2015-01-27)