氨法脫硫裝置工藝的應(yīng)用及改進

尤太紅

（湖北三寧化工有限公司，湖北宜昌 443206）

0 引言

某化工公司建有2臺240 t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，配套建設(shè)1套氨法脫硫裝置A，為兩爐共用一塔設(shè)計。因環(huán)保要求提升需切除煙道旁路，公司于2016年新建一套脫硫裝置B，用來處理其中1臺240 t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣。因發(fā)展需要，公司于2017年擴建新建2臺240 t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐+1×25 MW高溫高壓抽汽背壓式汽輪發(fā)電機組，配套建設(shè)2套脫硫裝置C/D，單臺脫硫塔按照1臺鍋爐的設(shè)計煙氣量進行設(shè)計。以上4套脫硫裝置均采用濕式氨法煙氣脫硫工藝技術(shù)，按超低排放要求設(shè)計，反應(yīng)生成的亞硫酸（氫）銨經(jīng)氧化后得到脫硫副產(chǎn)品硫酸銨，再經(jīng)提取制得純度較高的硫酸銨晶體，作為復合肥原料或者作為化肥直接出售[1]。

1 各氨法脫硫工藝

1.1 脫硫裝置A

脫硫裝置A是山東明晟化工工程有限公司負責承建，后期由國內(nèi)某環(huán)保公司將原脫硫新事故槽改造進行塔外氧化系統(tǒng)的技術(shù)改造措施[2]。整套工藝系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)、吸收循環(huán)系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)及儀用空氣系統(tǒng)等。脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備包括脫硫塔、循環(huán)結(jié)晶槽、循環(huán)水槽、一級循環(huán)泵、二級循環(huán)泵、結(jié)晶泵、循環(huán)水泵、氧化風機等。

煙氣經(jīng)由入口煙道進入脫硫塔的下部濃縮降溫段，經(jīng)洗滌后溫度降為60℃左右，再進入脫硫塔中部吸收段。在吸收段通過多層噴淋及多層填料，煙氣與吸收液充分接觸反應(yīng)脫除掉SO2。確保煙氣中SO2在低溫下進行吸收，徹底消除氣溶膠，并降低煙氣中水分含量。經(jīng)吸收段除霧處理后，大大降低煙氣中的鹽分攜帶量，進入凈化水洗段后，煙氣與凈化水逆流接觸，在填料作用下除去逃逸的氨與塵。最后經(jīng)除霧器除霧成為凈化尾氣，通過煙囪排放。吸收SO2后的亞硫酸銨等混合溶液流入氧化罐由氧化循環(huán)泵自罐底抽出，再打入自吸空氣噴射器內(nèi)并噴入氧化罐內(nèi)進行強制氧化，從而使亞硫酸銨氧化成硫酸銨溶液[3]。部分硫酸銨溶液進入循環(huán)結(jié)晶槽，通過二級循環(huán)泵參與濃縮循環(huán)，提濃后通過結(jié)晶泵進入后硫銨系統(tǒng)進行硫酸銨的產(chǎn)出。水凈化噴淋系統(tǒng)的循環(huán)水一部分打入脫硫循環(huán)液用于補充在濃縮和吸收過程中消耗的水分，維持系統(tǒng)水平衡。另一部分在補入新鮮的凈化水后繼續(xù)循環(huán)。其工藝流程如圖1所示。

圖1 脫硫裝置A工藝流程

1.2 脫硫裝置B

脫硫裝置B由江蘇新世紀江南環(huán)保股份有限公司負責承建。整套工藝系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)、吸收循環(huán)系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)及儀用空氣系統(tǒng)等。脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備包括脫硫塔、循環(huán)槽、循環(huán)水槽、一級循環(huán)泵、二級循環(huán)泵、硫銨排出泵、循環(huán)水泵、氧化風機等。

煙氣煙氣經(jīng)由入口煙道進入脫硫塔的下部濃縮降溫段，經(jīng)洗滌后溫度降為60℃左右[4]，再進入脫硫塔吸收一段，吸收一段設(shè)置兩層噴淋，噴淋液為含有亞硫酸銨的硫酸銨溶液，煙氣與吸收液充分接觸，去除大部分SO2后，經(jīng)集液器進入吸收二段，吸收二段設(shè)置一層噴淋，噴淋液為來自氧化槽的硫酸銨溶液，在吸收二段煙氣中的SO2及吸收一段產(chǎn)生的氣溶膠得到進一步去除，然后經(jīng)集液器進入水洗段，水洗段設(shè)置有水洗噴淋和超聲波除霧裝置、絲網(wǎng)除霧器，煙氣經(jīng)水洗后排放。脫硫系統(tǒng)采用濃度不低于12%的氨水作吸收劑吸收煙氣中的SO2，吸收一段的回流液進入設(shè)置在氧化槽中的加氨小室與氨水反應(yīng)，將其中的亞硫酸氫銨轉(zhuǎn)化為亞硫酸氨后再通過泵回到吸收一段。吸收二段的回流液進入氧化槽的上部，用空氣將其中的亞硫酸銨強制氧化[5]生成硫酸銨溶液，硫酸銨溶液被原煙氣熱量濃縮、結(jié)晶，生成硫酸銨漿液，硫酸銨漿液送入現(xiàn)有硫酸銨后處理系統(tǒng)處理。其工藝流程如圖2所示。

圖2 脫硫裝置B工藝流程

1.3 脫硫裝置C/D

脫硫裝置C/D由江蘇科行環(huán)保股份有限公司負責承建。整套工藝系統(tǒng)包括煙氣系統(tǒng)、SO2吸收循環(huán)系統(tǒng)、硫銨后處理系統(tǒng)、除氯離子系統(tǒng)、氧化空氣系統(tǒng)、吸收劑存儲與供應(yīng)系統(tǒng)、水洗系統(tǒng)、檢修排空系統(tǒng)、脫硫塔工藝水系統(tǒng)等。脫硫系統(tǒng)主要設(shè)備包括脫硫塔、加氨槽、氧化槽、水洗槽、吸收循環(huán)泵、濃縮循環(huán)泵、擾動泵、硫銨排出泵、水洗泵、氧化風機等。

從鍋爐引風機出來的熱煙氣在塔內(nèi)迅速降溫增濕，隨后煙氣逆流而上，與自上而下的漿液充分接觸，循環(huán)吸收其中的SO2，凈煙氣回原煙囪排放。煙氣進入脫硫塔下部，通過濃縮循環(huán)泵將脫硫塔底部漿液送入脫硫塔濃縮段噴淋層與高溫煙氣接觸，利用高溫煙氣的熱量將硫酸銨溶液進行濃縮，降溫后的煙氣向上進入吸收一段，與來自加氨槽的吸收液逆流接觸去除大部分的SO2后進入吸收二段[6]，與來自氧化槽中的吸收液逆流接觸，SO2被充分吸收后，經(jīng)水洗除塵裝置，通過大量清水洗滌去除煙氣中夾帶的硫酸銨以及在吸收過程中可能產(chǎn)生的微量氣溶膠，凈煙氣進入線網(wǎng)式電除霧器除去煙氣中夾帶的液滴[7]，通過現(xiàn)有煙囪排放。

脫硫塔底部漿液通硫銨排出泵送至硫酸銨后處理系統(tǒng)，或送至中間槽，通過旋流器給料泵送至硫酸銨后處理系統(tǒng)，進行濃縮、液固分離后，得到硫銨濕料。吸收一段的回流液進入加氨槽，與氨水接觸將亞硫酸氫銨轉(zhuǎn)化為亞硫酸氨后回到吸收一段作為吸收液。吸收二段的回流液進入氧化槽，對亞銨鹽進行氧化，確保亞硫酸銨的氧化率達到99%以上。氧化槽底部溶液一部分作為吸收液回到吸收二段，另一部分溢流進入脫硫塔濃縮區(qū)，作為濃縮循環(huán)液的補充。其工藝流程如圖3所示。

圖3 脫硫裝置C/D工藝流程

2 各氨法脫硫工藝對比分析

就廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的3種氨法脫硫工藝進行對比分析，如表1所示。

表1 3種氨法脫硫工藝對比

3 各氨法脫硫工藝運行情況分析

由于技術(shù)路線不同，現(xiàn)有3種氨法脫硫工藝在運行過程中也存在較大的差異，表2所示為根據(jù)廠區(qū)內(nèi)多套氨法脫硫裝置多年運行數(shù)據(jù)總結(jié)。

表2 3種氨法脫硫工藝運行情況對比

4 結(jié)束語

由于氨法脫硫自身的工藝特點，決定了其在工程應(yīng)用中有一定的難點。隨著各氨法脫硫公司多年摸索及經(jīng)驗的積累，氨法脫硫工藝技術(shù)進步明顯。從某公司多套氨法脫硫裝置多年運行情況來看，各氨法脫硫裝置各有所長，但脫硫裝置C/D的氨法脫硫技術(shù)在長周期穩(wěn)定達標運行方面優(yōu)勢較為明顯，尤其是其氧化率可調(diào)可控技術(shù)、液力攪拌技術(shù)、旋流凝并技術(shù)及自動加氨技術(shù)等技術(shù)創(chuàng)新，在實際運行過程中不影響廠內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)營，同時也減輕了操作人員的工作量。