氨法脫硫工藝相關應用與處置策略論述

李軍

摘要：本文從氨法脫硫工藝的技術優勢分析入手，闡述了氨法脫硫系統的設計過程，最后提出氨法脫硫工藝應用中氨逃逸問題的處置策略，僅供參考。

關鍵詞：氨法脫硫;工藝設計;處置

1氨法脫硫工藝的技術優勢

氨法脫硫是以氨水作為吸收劑，對煙氣中所含的SO2等污染物進行去除的技術，合成氨的出現為該工藝的推廣應用提供了條件。氨法脫硫工藝具有不易結垢、無二次污染、能耗低等優點，與其它脫硫工藝相比，氨法脫硫的技術優勢非常明顯，具體如表1所示。

2氨法脫硫工藝的相關應用及處置策略

2.1脫硫系統建模

在對氨法脫硫工藝進行應用的過程中，需要設計脫硫系統，在對系統進行設計前，應當建立相關模型。

2.1.1計算鍋爐的煙氣量。為便于本文研究，以常規燃煤鍋爐作為系統模型的設計依據，燃煤成分如表2所示。

該鍋爐的額定功率為1.0MW，其熱效率約為60-70%左右，結合相關經驗取63%，由此可計算出鍋爐每小時的燃煤量：

（1）

該鍋爐每小時產生的煙氣量Q可用下式計算：

（2）

2.1.2煙氣中所含污染物的濃度。該鍋爐燃燒過程中初始排出的煙氣內所含的主要污染物有二氧化硫（SO2）和煙塵。

①二氧化硫的濃度可以通過下式進行計算：

②煙塵的濃度可通過下式計算：

2.2除塵器設計

由上文分析控制，鍋爐燃燒產生的初始煙氣中，灰塵的濃度含量較高，為4569mg/m3，為了減輕對脫硫過程的影響，需要對煙氣進行預除塵。為達到煙氣除塵率的要求，并本著經濟性的原則，本次設計中選用旋風除塵器，其尺寸如圖1所示。

圖1 旋風除塵器的尺寸示意圖

該除塵器除了具有結構簡單、便于操作維護等優點之外，還能對粒徑在10微米以上的顆粒物進行有效捕集，捕集率可以達到90%以上。

2.3脫硫塔設計

脫硫塔是氨法脫硫工藝中的核心部分，本次設計中選用的是噴淋塔，鍋爐燃燒產生的煙氣會從塔底進入到塔內，此時氣液會以對流的方式發生接觸，氨水從上向下噴淋，經過脫硫處理之后的煙氣會從位于塔頂的出氣管道排除脫硫塔。

2.3.1塔的直徑。設脫硫塔內的煙氣流動速度為3.0m/s，按照 ，可得：

（3）

由此可計算出脫硫塔的半徑r=1.143m，其直徑R=2.286m。

2.3.2塔的高度。脫硫塔的總體高度H=塔釜高度h1+氣液接觸段高度h2+除霧區高度h3+通風區高度h4+煙氣出口高度h5。設h2為1.5m，h3為0.3m，h4為0.2m，h5為0.1m，則脫硫塔的總體高度H為2.6m。

2.3.3脫硫塔的設計尺寸。本次設計中，脫硫塔模型的尺寸如圖2所示。

圖2 脫硫塔模型尺寸示意圖

2.4脫硫輔助系統設計

一套完整的氨法脫硫系統中，輔助系統是不可或缺的重要組成部分，具體包括以下系統：

2.4.1氨水補給系統。該系統的主要作用是為脫硫工藝提供必要的脫硫劑，即氨水，在該系統中儲液槽是關鍵設備，其連續供液時間為3min，它的體積應當在0.098m3以上，據此將儲液槽設計為立方體結構，長寬高均為0.5m，其體積為0.125m3大于0.098m3，可以滿足使用需要。為提高儲液槽的使用壽命，其材質可選用304#不銹鋼。

2.4.2噴淋系統。在揚程為已知的情況下，循環泵每小時輸送的吸收液流量可通過下式進行計算：

（4）

按照式（4）的計算結果，循環泵可選用具有流量自動調節功能的污泥泵。

噴淋系統的高度可按照硫量守恒原理進行計算：

（5）

帶入相關數值可計算出噴淋口距離煙氣入口的垂直高度為1.5m。

2.4.3通風系統。該系統的主要作用是對壓力損失進行平衡，通過技術經濟性比選后，決定采用國內某公司生產的變頻調速通風機。

2.5氨逃逸的處置策略

在應用氨法脫硫工藝對煙氣進行處理的過程中，常常會出現氨逃逸的現象，由此不但使處理成本增大，而且還造成了氨浪費。導致這一問題的主要原因是氨水本身具有較強的揮發性，受高溫和高壓的影響，會使氨逃逸有所加劇。現階段，尚未開發出一種有效解決氨逃逸的技術方法，只能通過適當的處置措施，減少氨的逃逸量。在氨法脫硫工藝，氨逃逸量主要與吸收液的pH值有關，隨著吸收液pH值的升高，氨逃逸量會隨之增加。試驗結果表明，當吸收液的pH超過7.0時，氨逃逸量會超過國家現行規范標準的規定要求。同時，吸收液pH降低后，氨逃逸量也會隨之減少。鑒于此，在實操中，工作人員應當對吸收液的pH值進行定期檢查，使其保持在6.5以下。此外，可以采用除霧器前噴入清水的方法，減少氨逃逸量。

結論：

綜上所述，氨法脫硫以其所具備的諸多優點，在煙氣處理中得到了廣泛應用。在對該工藝進行應用的過程中，可按照煙氣處理需要，設計相關的脫硫系統。同時，還應針對氨逃逸問題，采取有效的處置措施，由此可提高脫硫系統的運行穩定性。

參考文獻

[1]李鵬，孫文峰，段治國，王杰.氨法脫硫超低排放在循環流化床中的應用[J].氮肥技術，2018（8）：141-143.

[2]丁敏.氨法脫硫超低排放技術的工業應用[J].齊魯石油化工，2018（3）：124-126.

[3]張兵.氨法煙氣脫硫工藝分析[J].燃料與化工.2017（01）

[4]符毅.氨法脫硫工藝技術研究[J].石化技術.2017（07）

[5]郭錦濤，秦國偉.氨法脫硫技術應用及市場前景分析[J].能源與環境.2012（03）