氨法脫硫塔硫酸銨不結(jié)晶原因及處理措施

李俊杰 李鑫

（新疆新業(yè)能源化工有限責(zé)任公司 昌吉 831100）

氨法脫硫工藝在燃煤鍋爐脫硫除塵工段應(yīng)用廣泛。在鍋爐脫硫塔的實(shí)際運(yùn)行中，其重要指標(biāo)就是硫銨是否良好結(jié)晶；影響硫銨不結(jié)晶的原因因素有很多種，下面就以某廠氨法脫硫塔3月份的運(yùn)行數(shù)據(jù)為例，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行工況對(duì)影響硫銨不結(jié)晶因素進(jìn)行逐項(xiàng)分析。

1 氨法脫硫主要工藝系統(tǒng)原理

（1）氨法脫硫技術(shù)以水溶液中的NH3和SO2反應(yīng)為基礎(chǔ)，在脫硫塔的吸收段，水溶液中的氨將鍋爐煙氣中的SO2吸收，得到脫硫中間產(chǎn)物亞硫酸銨或亞硫酸氫銨的水溶液；亞硫酸銨的水溶液繼續(xù)吸收煙氣中的SO2后生成亞硫酸氫銨的水溶液，亞硫酸氫銨的水溶液繼續(xù)跟補(bǔ)入的氨水反應(yīng)生成亞硫酸銨溶液，在循環(huán)槽內(nèi)鼓入壓縮空氣進(jìn)行亞硫酸銨的氧化反應(yīng)，將亞硫酸銨氧化成硫酸銨溶液。反應(yīng)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）在脫硫塔的濃縮段，利用高溫?zé)煔獾臒崃繉⒘蛩徜@溶液蒸發(fā)濃縮，得到含有一定固含量的硫酸銨漿液，含有硫銨晶體顆粒的硫酸銨溶液由硫銨排出泵輸送至旋流器，經(jīng)旋流器濃縮、離心機(jī)分離、干燥、包裝等工序，得到含水率＜0.3%硫酸銨產(chǎn)品，脫硫塔設(shè)置三級(jí)循環(huán)噴淋，洗滌煙氣中夾帶的氣溶膠（硫酸銨、氨等）。然后滿足環(huán)保排放指標(biāo)的潔凈煙氣通過煙囪排到大氣中。

2 影響硫銨不結(jié)晶的幾種主要原因

如圖1 運(yùn)行過程中影響硫銨不結(jié)晶的因素有很多，其中主要有以下幾種原因：

圖1 影響硫銨不結(jié)晶的主要原因

3 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

3.1 分析入口煙氣溫度對(duì)硫銨結(jié)晶的影響

觀察某廠脫硫塔2020年3月9日-3月15日煙氣溫度均值及3 月21 日-3 月24 日出料期間煙氣溫度均值，經(jīng)過數(shù)據(jù)比對(duì)硫銨產(chǎn)量及脫硫塔進(jìn)口煙氣溫度數(shù)據(jù)分析結(jié)果；脫硫塔進(jìn)口煙氣溫度設(shè)計(jì)140-160℃，實(shí)際運(yùn)行溫度在142.2℃-147.1℃之間波動(dòng)，符合設(shè)計(jì)要求，因此可判斷：影響脫硫系統(tǒng)不結(jié)晶因素與煙氣溫度沒有必然關(guān)系。

3.2 入口煙氣流量對(duì)硫銨結(jié)晶的影響分析

經(jīng)過脫硫塔入口處理煙氣量及硫銨產(chǎn)量分析結(jié)果：脫硫塔設(shè)計(jì)煙氣處理量65.6 萬Nm3/h，實(shí)際運(yùn)行煙氣處理量均超過設(shè)計(jì)處理量；脫硫塔煙氣量超過設(shè)計(jì)負(fù)荷，是導(dǎo)致脫硫塔硫酸銨不能正常結(jié)晶的原因之一。

3.3 分析設(shè)備對(duì)硫銨結(jié)晶的影響因素

二級(jí)循環(huán)泵的主要作用一是降低煙氣溫度，二是蒸發(fā)結(jié)晶。在此運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn)二級(jí)循環(huán)泵出口壓力降低運(yùn)行電流降低；因煙氣負(fù)荷大，脫硫塔濃縮段塔壁超溫，導(dǎo)致二級(jí)循環(huán)泵入口濾網(wǎng)有大塊積料堵塞濾網(wǎng)，懷疑葉輪有磨損現(xiàn)象，更換葉輪后，恢復(fù)正常運(yùn)行電流，壓力未達(dá)到正常壓力，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)更換下來二級(jí)循環(huán)泵過流部件的磨損程度、脫硫塔母液中氯離子含量、濃縮段b 測(cè)點(diǎn)溫度超溫現(xiàn)象（b 測(cè)點(diǎn)溫度高于a/c 測(cè)點(diǎn)溫度2-5℃）、濃縮段溶液強(qiáng)酸性、腐蝕性大及磨損強(qiáng)度大等綜合分析，其二原因是塔內(nèi)件（二級(jí)噴淋管線、噴頭，材質(zhì)：316L）損壞或脫落，導(dǎo)致二級(jí)循環(huán)泵出口母管壓力不足，噴淋循環(huán)量不足，硫銨晶體不能正常結(jié)晶。因此可判斷：塔身有泄漏點(diǎn)，循環(huán)泵葉輪磨損較嚴(yán)重，從運(yùn)行參數(shù)來看，二級(jí)循環(huán)泵流量不足，預(yù)計(jì)塔內(nèi)件存在損壞現(xiàn)象，這也是導(dǎo)致硫酸銨不結(jié)晶原因之一。

3.4 分析原料對(duì)硫銨結(jié)晶的影響（氨水）

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，氨水指標(biāo)總酚≤270mg/L；油類≤140mg/L可基本滿足生產(chǎn)要求。酚類超標(biāo)，由于酚的極易氧化性及油性特征，不僅與亞硫酸銨爭(zhēng)奪氧氣，而且極易在氧化反應(yīng)界面的氣液界面局部聚集，從而阻止亞硫酸銨與氧氣充分接觸，阻止亞硫酸銨很難有效氧化為硫酸銨，回收副產(chǎn)品硫酸銨形成困局。油超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致大量油附著于硫銨晶體表面，包裹晶體，阻礙晶體生成，硫銨不結(jié)晶；系統(tǒng)連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，系統(tǒng)中雜質(zhì)、氯離子、有機(jī)物富集，阻礙晶體顆粒生長(zhǎng)。因此可判斷：氨水品質(zhì)是影響硫銨結(jié)晶的較重要因素之一。因此，在運(yùn)行中要密切關(guān)注和把控氨水品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)偏離或超標(biāo)及時(shí)匯報(bào)、協(xié)調(diào)相關(guān)部門進(jìn)行處理，避免氨水對(duì)硫銨結(jié)晶造成影響。

3.5 分析工藝人員的操作調(diào)整

脫硫塔濃縮段漿液設(shè)計(jì)PH值2-3.5，目前PH達(dá)到4-5，PH 高的原因是：脫硫塔因煙氣負(fù)荷大、設(shè)備原因、濾網(wǎng)堵塞等原因?qū)е聺饪s段超溫，操作人員為降溫，打開稀硫銨副線沖洗降溫，稀硫銨副線流通介質(zhì)是循環(huán)槽PH較高稀硫銨溶液，頻繁的開啟沖洗及正常程控沖洗，導(dǎo)致脫硫塔濃縮段漿液PH值不斷升高，破壞硫酸銨正常生長(zhǎng)環(huán)境。因此可判斷：工藝人員的人為操作也是影響硫銨不結(jié)晶的原因之一。

3.6 分析其他因素（脫硫塔入口粉塵、硫回收廢液）影響

目前檢測(cè)數(shù)據(jù)＜30mg/Nm3，符合設(shè)計(jì)運(yùn)行要求；但漿液仍發(fā)黑，硫銨成品有可見雜質(zhì)。硫銨成品水溶后底部靜置有灰。原煙氣中的灰含量是影響硫銨結(jié)晶的影響因素之一。相關(guān)資料文獻(xiàn)表明，煙氣中粉塵濃度過高，導(dǎo)致硫酸銨顆粒過小；硫酸銨結(jié)晶因?yàn)檫^小就無法分離，粉塵夾帶的金屬離子對(duì)硫酸銨結(jié)晶顆粒的長(zhǎng)大有抑制作用。

4 結(jié)論

綜上所述，造成硫銨不結(jié)晶主要原因?yàn)椋涸O(shè)備、系統(tǒng)缺陷故障影響硫銨系統(tǒng)各技術(shù)指標(biāo)偏離設(shè)計(jì)指標(biāo)，造成系統(tǒng)運(yùn)行不正常。需及時(shí)對(duì)各種系統(tǒng)缺陷進(jìn)行消除，以減輕脫硫系統(tǒng)環(huán)保指標(biāo)排放及運(yùn)行壓力；脫硫塔負(fù)荷超過設(shè)計(jì)處理量，造成硫銨吸收濃縮不平衡，形成的細(xì)小晶核過量，漿液密度超過設(shè)計(jì)指標(biāo)，硫酸銨晶體生長(zhǎng)受限制，造成后系統(tǒng)無法分離硫酸銨；在運(yùn)行中要密切關(guān)注和把控氨水品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)偏離或超標(biāo)及時(shí)匯報(bào)、協(xié)調(diào)相關(guān)部門進(jìn)行處理，避免氨水對(duì)硫銨結(jié)晶造成影響。