一種氨法煙氣脫硫循環液優化平衡裝置

秦萬東

襄陽澤東化工集團有限公司，湖北 襄陽 441000

濕法煙氣脫硫是目前國內火力發電廠中應用最為廣泛的脫硫手段，氨法脫硫技術以其脫硫效率高、無二次污染、脫硫副產品可資源化等獨特技術優勢而倍受關注。氨法是采用氨水洗滌含SO2的廢氣，形成(NH4)2SO3-NH4HSO3吸收液體系，該溶液中(NH4)2SO3對SO2具有良好的吸收能力，是氨法中的主要吸收劑，吸收SO2的吸收液可用不同的方法處理，獲得不同的價值副產品［1］。氨法脫硫工藝水溶液中SO2和NH3反應生成(NH4)2SO3，通過風機氧化生成(NH4)2SO4，再通過循環濃縮或者干燥得到(NH4)2SO4產品，或者硫銨漿進入磷化工產業鏈，替代了部分原料，無副產物，沒有二次污染，適用于具有磷礦生產的企業和園區［2］。

1 改造目的

鍋爐燃燒產生的高溫煙氣經風機增壓后進入脫硫塔中部的濃縮段，經過噴淋、洗滌、降溫后再進入上部吸收段。吸收劑自上而下與上升的煙氣逆流接觸，采用水作為吸收劑，由于NH3和SO2可以溶于水［3］，使用合成氨裝置生產過程產生的廢氨水作為吸收劑進行脫硫，產生的濃硫酸銨溶液可用于生產磷銨；同時降低合成氨廢水的處理成本，整個脫硫過程不產生污水。煙氣中的SO2與吸收劑循環液反應生成(NH4)2SO4、NH4HSO3等，(NH4)2SO3通過氧化生成(NH4)2SO4，再通過循環濃縮或干燥得到(NH4)2SO4產品。

但氨法煙氣脫硫塔內升氣帽漏液的問題，將造成吸收-氧化循環系統液位失衡，從而影響氨法煙氣脫硫系統工藝流程正常進行，因此，非常有必要設計一種氨法煙氣脫硫循環液優化平衡裝置。

2 改造方法

為了避免因吸收劑和硫酸銨循環液量失衡而導致脫硫系統生產紊亂，本文研究設計一種氨法煙氣脫硫循環液優化平衡裝置，具體結構如圖1～圖4所示。

圖1 塔內裝置的結構示意圖Fig.1 Schematic diagram of internal structure of tower

圖2 漏液收集器結構示意圖（記憶合金未打開狀態）Fig.2 Schematic diagram of leakage collection（the shape memory alloy does not open）

圖3 喇叭收集口的結構示意圖Fig.3 Schematic diagram of trumpet shaped collection

圖4 漏液收集器結構示意圖（記憶合金打開狀態）Fig.4 Schematic diagram of leakage collection（the shape memory alloy opens）

這種氨法煙氣脫硫循環液優化平衡裝置（如圖1）包括升氣帽1、漏液收集器2、平衡回流管線3、吸收劑回流管線4、彎管5。升氣帽1設置在脫硫塔吸收段與濃縮段之間，漏液收集器2設置在濃縮段上，且位于升氣帽1正下方位置，漏液收集器2下部通過彎管5與平衡回流管線3連接，平衡回流管線3與吸收劑回流管線4連接，吸收劑回流管線4的另一端與吸收段的回收槽連接。

濃縮段上方漏液收集器2（如圖2）包括盛液槽6、喇叭收集口7、導流槽8、液體輸出口9、浮塊10、浮塊卡口11、浮動窗12。盛液槽6上部設置喇叭收集口7（如圖3），喇叭收集口7有多個小孔，每個小孔上設置浮動窗12。這樣，當待處理的煙氣壓力變低時，浮動窗12將喇叭收集口7的小孔覆蓋，兩側的煙氣流入壓力變大，從而使吸收段飄入濃縮段的霧化狀吸收劑循環液會經過盛液槽6回收，這樣可以確保霧化狀吸收劑循環液不會飄逸進而形成漏液，回收的液體流入盛液槽6內；當煙氣壓力高時，浮動窗12打開，便于煙氣順暢地流入吸收段。

盛液槽6（如圖2）下部設置導流槽8，導流槽8一側設置液體輸出口9，導流槽8上部設置浮塊卡口11，浮塊卡口11內設置浮塊10。這樣，當煙氣為高壓時，盛液槽6內不會形成液體，浮塊10堵住導流槽8，確保高壓氣體不會從液體輸出口9輸出，當煙氣氣壓較低時，盛液槽6會回收液體，當液體較多時，浮塊10向上浮動，液體自動流出。

浮塊10設置為圓球形，因為在30°以下，所回收的液體含有一定的(NH4)2SO3，在溫度較低時容易產生結晶沉積堵塞［4］，浮塊10可能被濃度高的結晶體黏貼住，進而使液體流入時不能及時打開，而采用圓球形時，可減少浮塊10與導流槽8的接粗面積，使高溫的液體能夠快速的將結晶體溶解，減小浮塊10浮動阻力，確保浮塊10能夠自由浮動。

漏液收集器2與升氣帽1之間的距離范圍設置為0.3 m至2 m之間，漏液收集器2與升氣帽1之間的距離最好為0.5 m，這樣高壓時，升氣帽1底部與漏液收集器2之間留有足夠間隙保證煙氣能夠順暢均勻通過，而低壓時，霧化狀吸收劑循環液大部分也能被漏液收集器2回收，從而保證從升氣帽部位飄漏的溶液也可以充分收集回流。

漏液收集器2與平衡回流管線3之間設置彎管5（如圖2），彎管5的設置可以確保在高壓正常運行時，待處理的高壓煙氣不會經過平衡回流管線3流入吸收劑回流管線4，防止腐蝕性的濕煙氣四處逸漏，保護管道設備。

平衡回流管線3最好向下傾斜設置，這樣回流的液體可以由于重力順利回流，避免發生管道結晶堵塞現象，確保脫硫系統能夠長周期穩定運行。

作為這種氨法煙氣脫硫循環液優化平衡裝置的進一步完善方案，在導流槽8內增設記憶合金片13，記憶合金片13在溫度低于30℃時處于打開狀態時，記憶合金片13的另一側支撐在浮塊10（如圖4）；而在高于30℃時處于自然的閉合狀態，此時記憶合金片13與浮塊10不接觸（如圖2）。氨法煙氣脫硫循環液優化平衡裝置工作時，即使煙氣氣壓較低時，漏液收集器2的工作溫度也會高于30℃，這樣記憶合金片13處于閉合狀態，如果漏液收集器2內裝有液體，則浮塊10上浮，如沒有液體，則浮塊10可堵住導流槽8，確保煙氣不會進入吸收劑回流管線4。脫硫塔內沒有高溫煙氣通過時，氣溫可能降低至30℃以下，此時(NH4)2SO3液體可能結晶，但此時記憶合金片13會處于打開狀態，將浮塊10上推，即使結晶，也能保證浮塊10不會堵住導流槽8，此時塔內沒有煙氣流動，也可確保煙氣不進入吸收劑回流管線4。

綜上所述，在脫硫塔濃縮段上方增設漏液收集器，漏液收集器設有導氣孔，且升氣帽與漏液收集器之間具有一定的間隔。當煙氣為高壓，煙氣從漏液收集器與升氣帽之間的間隔和導氣孔流入吸收段；當煙氣氣壓降低時，漏液收集器的導氣孔關閉，煙氣從四周流向脫硫塔吸收段。從脫硫塔升氣帽部位飄漏的霧化狀吸收劑循環液被收集在漏液收集器內，再通過彎管、平衡回流管線回流到吸收劑循環槽中。考慮到煙氣竄流和(NH4)2SO3低溫結晶問題，設置了彎管和記憶合金裝置。通過上述裝置升氣帽部位漏液重新回流補充到吸收劑循環系統，吸收劑循環系統中吸收劑不再竄流到（NH4）2SO4循環系統中，確保了吸收劑循環槽和（NH4）2SO4循環槽液位正常平衡，保證了鍋爐尾氣脫硫系統的正常運行。

3 結 語

本文設計了氨法煙氣脫硫循環液優化平衡裝置，工藝簡單，方便實用，操作性強。當經過脫硫塔煙氣量減少時，從升氣帽部位飄漏損失吸收劑循環液可以通過所設計裝置得到有效補充，確保了氨法煙氣脫硫循環液正常平衡，避免因吸收劑和(NH4)2SO4循環液量失衡而導致脫硫系統工藝流程紊亂對脫硫效果的影響［5］。所述循環液優化平衡裝置簡化了原有工藝調液程序，方便工人掌握操作要領，大大提高操作效率，減少了吸收劑循環槽和(NH4)2SO4循環槽液位不正常現象的發生，確保了濃縮段產出的(NH4)2SO4料漿品味。