淺析氨法脫硫系統工藝優化與應用

曹國寶 國家能源集團寧夏煤業煤制油分公司

一、氨法脫硫系統運行期間呈現的問題分析

本文以某環保企業為例，所配套的尾氣氨法脫硫系統，使用液氨吸收，但是生產初始階段的二氧化硫排放效果與國家標準存在較大的差距，通過原因分析，結果顯示尾氣脫硫吸收系統在操作方面難度較大，通過修理之后，開車運行發現二氧化硫指標出現超標的情況，并且硫氨氧化率低下，尾氣排出一些硫酸銨和亞硫酸銨物質等。下面便針對這些問題進行詳細分析，具體如下：

（一）二氧化硫排放指標超標問題

基于開車運行初始階段，因轉化器溫度與指標標準要求存在偏差，呈現轉化率低下的現象，并導致置入脫硫塔的二氧化硫含量頗高；同時，由于加氨閥門比較小，液氨加入和循環液混合之后，產生較快的反應，使得循環液pH 值低下，一些二氧化硫沒有被吸收完全，便排入大氣當中。

（二）二氧化硫及pH 值難以控制問題

基于要求標準層面分析，將循環吸收液pH 值維持在5.5-6.5 范圍最理想，這樣可以使二氧化硫的吸收率達標，同時使氨的利用率提升，使多余的氨逸出得到有效預防控制；同時，生產要求所排放的ρ（SO2）需控制在20-100mg/m3，硫磺制酸裝置基于正常開車運行狀態下，轉化率通常需＞99.8%，尾氣當中的二氧化硫濃度偏低，且所消耗的液氨量也偏低。然而，基于具體運行狀態下，供氨調節閥開啟，會使得通過液氨量比消耗量高，進一步使pH 值比較高，二氧化硫排放則顯示為“0”，與控制標準要求存在很大差距。而考慮到二氧化硫排放濃度及pH 值均能夠得到合理控制，有必要反復開關供氨氣動閥，但這樣會呈現操作困難的情況。此外，因液氨通過直接的方式朝循環液或者塔內添加，會有混合不夠均勻的狀況出現，使得pH 值和真實值之間存在很大程度的差距。

（三）亞硫酸銨氧化效果不理想及排放尾氣二氧化硫濃度偏高問題

一方面，基于脫硫塔內部，其曝氣管屬于一層，運行一段時間之后，曝氣膜氣孔發生堵塞的情況，且供應的壓縮空氣在分布上不夠均勻，有一部分難以實現完全氧化。另一方面，由于塔內噴淋吸收層在受到生產工作進度的不斷推進，使得一些噴頭發生堵塞，導致氣體出現短路問題；并且，由于二氧化硫排放監測點取樣孔位置比較低，使得排放尾氣當中的二氧化硫呈現偏高的現象。

（四）酸霧超標及尾氣冒大量白煙霧問題

一方面，因尾氣當中存在部分亞硫酸銨或者硫酸銨，進而導致酸霧呈現超標的現象；同時，因除霧器的除霧效果不夠好，霧滴當中存在亞硫酸銨或者硫酸銨，跟隨尾氣一同排出外面；并且，由于除霧器沖洗水的沖洗效果不夠理想，基于除霧器上存在硫酸銨結晶，部分結晶會跟著尾氣一同排出。另一方面，受到外部環境溫度偏低的影響，使得排出的尾氣和空氣之間發生混合反應，使得白煙霧生成；同時，由于pH 值高于標準要求值，一些氨跟隨尾氣排出，基于煙囪出口吸收空氣當中的水分，使得產生白色煙霧。

二、氨法脫硫系統工藝優化對策分析

結合上述系統工藝問題，便有必要采取有效優化對策加以解決，從而使系統后續運行綜合效益提升。總結起來，具體優化對策如下：

（一）加設調節閥

對于開車運行初始階段供氨量缺乏、系統正常生產狀態下補氨量難以有效控制等問題，需基于原來的調節閥的位置，以串聯的方式加設1 臺配套的調節閥；在開車運行初始階段，首先對原本的閥門全開，然后通過添加的閥門對供氨量進行控制，在系統指標慢慢正常之后，將原來的調節閥關閉，采取新增的閥門對供氨量進行控制，使pH 值保持正常，使氨的逸出減少，并使尾氣排放達標。

（二）改造加氨裝置及靜態混合器

對加氨裝置以及靜態混合器的安裝分布點進行改造，使液氨完全和循環液、塔內含硫銨液體混合；同時，針對脫硫塔一層曝氣管通過改造，改造成為兩層，使壓縮空氣曝氣量增加，與此同時增設1 臺羅茨風機（140m3/min），起到供氣的作用，聯合原本具備的壓縮空氣管網，使亞硫酸銨的氧化率得到有效保障。

（三）安裝管道噴淋吸收裝置

對塔內噴淋液的分布結構進行合理改造，保證基于一些噴頭發生堵塞問題的條件下，噴淋液可以實現全覆蓋。對于尾氣中的二氧化硫，則在置入硫酸塔之前，首先通過管道噴淋吸收，然后置入塔內被吸收，使二氧化碳的吸收率得到有效保證。

（四）改造或更換二氧化硫檢測孔及除霧器

一方面，對于二氧化硫檢測孔的位置，基于原本脫硫塔29 米高的位置改造到煙囪57 米高的位置，從塔內所排出的二氧化硫氣體，基于煙囪位置的混合比較均勻，確保其排放達標。另一方面，對原本的除霧器進行更換，更換成為高效折流除霧器，使尾氣當中的細小霧滴得到有效清除，使氣體含水量減少，使煙氣排放效果提升。此外，基于除霧器最上層，還可以增設一層沖洗水裝置，盡最大限度使除霧器當中的硫酸銨或者亞硫酸銨結晶體能夠有效沖洗徹底，使這些氣體隨著尾氣排至外部環境的現象得到有效預防控制。

三、結束語

總的來說，氨法脫硫系統運行期間出現的問題較多，需根據系統運行的實際情況，針對相關問題，采取有效優化解決對策，比如通過加設調節閥，改造加氨裝置及靜態混合器，加設管道噴淋吸收裝置等等，使系統操作難度降低，使系統運行的質量、可靠性及安全性得到有效保證，進一步使尾氣實現達標排放，從而全面提升氨法脫硫系統的運行效益。