氨法脱硫塔硫酸铵不结晶原因及处理措施

李俊杰 李鑫

（新疆新业能源化工有限责任公司 昌吉 831100）

氨法脱硫工艺在燃煤锅炉脱硫除尘工段应用广泛。在锅炉脱硫塔的实际运行中，其重要指标就是硫铵是否良好结晶；影响硫铵不结晶的原因因素有很多种，下面就以某厂氨法脱硫塔3月份的运行数据为例，结合实际运行工况对影响硫铵不结晶因素进行逐项分析。

1 氨法脱硫主要工艺系统原理

（1）氨法脱硫技术以水溶液中的NH3和SO2反应为基础，在脱硫塔的吸收段，水溶液中的氨将锅炉烟气中的SO2吸收，得到脱硫中间产物亚硫酸铵或亚硫酸氢铵的水溶液；亚硫酸铵的水溶液继续吸收烟气中的SO2后生成亚硫酸氢铵的水溶液，亚硫酸氢铵的水溶液继续跟补入的氨水反应生成亚硫酸铵溶液，在循环槽内鼓入压缩空气进行亚硫酸铵的氧化反应，将亚硫酸铵氧化成硫酸铵溶液。反应原理方程式如下：SO2+NH3+H2O=NH4HSO3，SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3，SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3，NH3+NH4HSO3=(NH4)2SO3，2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4。

（2）在脱硫塔的浓缩段，利用高温烟气的热量将硫酸铵溶液蒸发浓缩，得到含有一定固含量的硫酸铵浆液，含有硫铵晶体颗粒的硫酸铵溶液由硫铵排出泵输送至旋流器，经旋流器浓缩、离心机分离、干燥、包装等工序，得到含水率＜0.3%硫酸铵产品，脱硫塔设置三级循环喷淋，洗涤烟气中夹带的气溶胶（硫酸铵、氨等）。然后满足环保排放指标的洁净烟气通过烟囱排到大气中。

2 影响硫铵不结晶的几种主要原因

如图1 运行过程中影响硫铵不结晶的因素有很多，其中主要有以下几种原因：

图1 影响硫铵不结晶的主要原因

3 运行数据分析

3.1 分析入口烟气温度对硫铵结晶的影响

观察某厂脱硫塔2020年3月9日-3月15日烟气温度均值及3 月21 日-3 月24 日出料期间烟气温度均值，经过数据比对硫铵产量及脱硫塔进口烟气温度数据分析结果；脱硫塔进口烟气温度设计140-160℃，实际运行温度在142.2℃-147.1℃之间波动，符合设计要求，因此可判断：影响脱硫系统不结晶因素与烟气温度没有必然关系。

3.2 入口烟气流量对硫铵结晶的影响分析

经过脱硫塔入口处理烟气量及硫铵产量分析结果：脱硫塔设计烟气处理量65.6 万Nm3/h，实际运行烟气处理量均超过设计处理量；脱硫塔烟气量超过设计负荷，是导致脱硫塔硫酸铵不能正常结晶的原因之一。

3.3 分析设备对硫铵结晶的影响因素

二级循环泵的主要作用一是降低烟气温度，二是蒸发结晶。在此运行期间，发现二级循环泵出口压力降低运行电流降低；因烟气负荷大，脱硫塔浓缩段塔壁超温，导致二级循环泵入口滤网有大块积料堵塞滤网，怀疑叶轮有磨损现象，更换叶轮后，恢复正常运行电流，压力未达到正常压力，根据现场更换下来二级循环泵过流部件的磨损程度、脱硫塔母液中氯离子含量、浓缩段b 测点温度超温现象（b 测点温度高于a/c 测点温度2-5℃）、浓缩段溶液强酸性、腐蚀性大及磨损强度大等综合分析，其二原因是塔内件（二级喷淋管线、喷头，材质：316L）损坏或脱落，导致二级循环泵出口母管压力不足，喷淋循环量不足，硫铵晶体不能正常结晶。因此可判断：塔身有泄漏点，循环泵叶轮磨损较严重，从运行参数来看，二级循环泵流量不足，预计塔内件存在损坏现象，这也是导致硫酸铵不结晶原因之一。

3.4 分析原料对硫铵结晶的影响（氨水）

根据数据统计，氨水指标总酚≤270mg/L；油类≤140mg/L可基本满足生产要求。酚类超标，由于酚的极易氧化性及油性特征，不仅与亚硫酸铵争夺氧气，而且极易在氧化反应界面的气液界面局部聚集，从而阻止亚硫酸铵与氧气充分接触，阻止亚硫酸铵很难有效氧化为硫酸铵，回收副产品硫酸铵形成困局。油超标会导致大量油附着于硫铵晶体表面，包裹晶体，阻碍晶体生成，硫铵不结晶；系统连续循环运行，系统中杂质、氯离子、有机物富集，阻碍晶体颗粒生长。因此可判断：氨水品质是影响硫铵结晶的较重要因素之一。因此，在运行中要密切关注和把控氨水品质，发现指标偏离或超标及时汇报、协调相关部门进行处理，避免氨水对硫铵结晶造成影响。

3.5 分析工艺人员的操作调整

脱硫塔浓缩段浆液设计PH值2-3.5，目前PH达到4-5，PH 高的原因是：脱硫塔因烟气负荷大、设备原因、滤网堵塞等原因导致浓缩段超温，操作人员为降温，打开稀硫铵副线冲洗降温，稀硫铵副线流通介质是循环槽PH较高稀硫铵溶液，频繁的开启冲洗及正常程控冲洗，导致脱硫塔浓缩段浆液PH值不断升高，破坏硫酸铵正常生长环境。因此可判断：工艺人员的人为操作也是影响硫铵不结晶的原因之一。

3.6 分析其他因素（脱硫塔入口粉尘、硫回收废液）影响

目前检测数据＜30mg/Nm3，符合设计运行要求；但浆液仍发黑，硫铵成品有可见杂质。硫铵成品水溶后底部静置有灰。原烟气中的灰含量是影响硫铵结晶的影响因素之一。相关资料文献表明，烟气中粉尘浓度过高，导致硫酸铵颗粒过小；硫酸铵结晶因为过小就无法分离，粉尘夹带的金属离子对硫酸铵结晶颗粒的长大有抑制作用。

4 结论

综上所述，造成硫铵不结晶主要原因为：设备、系统缺陷故障影响硫铵系统各技术指标偏离设计指标，造成系统运行不正常。需及时对各种系统缺陷进行消除，以减轻脱硫系统环保指标排放及运行压力；脱硫塔负荷超过设计处理量，造成硫铵吸收浓缩不平衡，形成的细小晶核过量，浆液密度超过设计指标，硫酸铵晶体生长受限制，造成后系统无法分离硫酸铵；在运行中要密切关注和把控氨水品质，发现指标偏离或超标及时汇报、协调相关部门进行处理，避免氨水对硫铵结晶造成影响。