深度研究鍋爐煙氣脫硫拖尾現象成因及應對措施

朱偉 朱清國 陜西神木化學工業有限公司

一、概況

陜西神木化學工業有限公司（以下簡稱我公司）一、二期鍋爐煙氣脫硫減排綜合利用項目于2014 年6 月相繼建成投用。其工藝特點：氨法濕式脫硫、直排煙囪、塔內氧化、塔外單效蒸發濃縮結晶、離心分離、振動流化床干燥、半自動包裝工藝。一二期鍋爐煙氣脫硫減排綜合利用項目為一期3×75t/h 鍋爐公用一套脫硫裝置，二期2×220t/h 鍋爐公用一套脫硫裝置；五臺鍋爐共用一套硫酸銨后處理裝置。單塔設計處理煙氣量分別為：一期28.85 萬Nm3/h、二期50.73 萬Nm3/h；年運行時間：8000 小時，脫硫年產副產品硫酸銨9630t/a。一二期鍋爐煙氣脫硝脫硫裝置自投用以來，鍋爐煙氣受脫硫工藝設計、大氣環境變化、鍋爐負荷、煙氣溫度等因素影響，煙氣拖尾頻繁發生。導致周圍環境惡劣，設備腐蝕較嚴重、硫酸氨產量偏低，氨平衡嚴重失調等問題

二、形成煙氣拖尾的因素

在氨法濕式煙氣脫硫中形成“氨逃逸”一般主要通過以下兩種途徑：

1.是在氨法濕式脫硫中，直排煙囪排出的煙氣中所夾帶的氨水因揮發而逃逸出的氣態氨與煙氣中未脫除的二氧化硫通過氣相反應后生成的亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成的液態“氨液”，該氨液組成主要決定于二氧化硫/氣氨的比值、空塔氣速、溫度及煙氣中的水分和氧氣，煙氣中的二氧化硫及氧氣越多、空塔氣速越大氣溶膠形成也越嚴重。

2.是氨水吸收煙氣中二氧化硫后脫硫漿液被煙氣攜帶出后，由于受蒸發、煙氣氣體流速過快等作用，析出亞硫酸氫銨固體結晶形成固態“氣溶膠”。氣溶膠也稱“氣拖尾”也就是煙氣中未脫除的二氧化硫通過氣相反應后生成的亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成的液態“氣溶膠”或由于氨水吸收煙氣中二氧化硫后脫硫液滴被煙氣攜帶出，由于蒸發、煙氣氣體流速過快等作用，析出的亞硫酸氫銨固體形成的固體“氣溶膠”懸浮在天空大氣中形成的固、液膠體分散現象。目前造成我公司脫硫系統煙氣拖尾的因素為煙氣中的“氣溶膠”所致。

三、我公司脫硫裝置煙氣拖尾現象分析

從我公司脫硫裝置的目前運行狀況分析來看，主要有以下幾點因素造成煙氣拖尾：

1.由于受裝置無旁路煙道所限，在鍋爐啟動、停運及燃燒不穩時投運燃油、現電除塵除塵效果較差等因素所致，（設計脫硫塔入口粉塵＜50mg/Nm3，實際為；80-90mg/Nm3）使得漿液中油類、粉塵含量較多，造成漿液嚴重污染，由于結晶效果差，出料難度大；從而脫硫漿液中COD 通過不斷地在塔內濃縮，進一步使漿液中COD 含量急劇升高，實際運行中高達30000mg/L 以上，首先由于漿液中此類雜質的存在，導致塔內碰頭堵塞，部分隔離了漿液中脫硫劑與煙氣中二氧化硫的接觸面，使得漿液在吸收階段無法與煙氣中的二氧化硫進行充分的接觸，而無法達到對煙氣高效的吸收，造成凈煙氣中出現部分氨逃逸現象，而未脫除的二氧化硫通過氣相反應后生成了亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成的液態“氨逃逸”，是造成目前煙氣拖尾的又一因素。

2.由于受目前脫硫塔、直排煙囪直徑所限，造成煙氣流速過快，使得氨水吸收煙氣中二氧化硫不夠充分，接觸時間短，部分漿液被煙氣夾帶而出，然后受環境氣候變化，使得煙氣中析出部分固體結晶的亞硫酸氫銨形成，造成煙氣中的形成固態氣溶膠，這又是形成煙氣拖尾的另因素。

3.受脫硫裝置在線粉塵表計影響，當大氣環境溫度降低、凈煙氣濕度達到一定值時，就會出現粉塵超標現象，為保證脫硫裝置出口粉塵不超標，往往采取停運水洗泵、減少除霧器沖洗次數、甚至停止沖洗、停運部分脫硫循環泵等措施，此措施的執行反而提高了煙氣中氨逃逸率及二氧化硫含量，加劇了煙氣拖尾現象。

4.用于降低煙氣中氨逃逸的水洗槽內的水質設計為；定期置換，現由于受工藝、系統水平衡所限，無法及時進行定期置換，水洗水經過不斷循環、洗滌，水質較差，無法對凈煙氣的氨進行有效洗滌，使得洗滌效果降低，煙氣中氨逃逸增大。

四、針對煙氣拖尾采取的措施

1.針對煙氣中存在的氨逃逸現象；建議采取在保證脫硫效率的前提下適當降低氨水指標等方法：原設計氨水濃度20-25%、現調整為；4-6%，從而降低了氨逃逸，緩減了煙氣拖尾。

2.針對漿液因COD 含量過高，影響氨水吸收煙氣中二氧化硫效果降低，一方面采取將壓濾機保持連續運行的方式，將塔內漿液連續送入壓濾機進行過濾，以機械性強制帶出方式降低漿液中的COD。另一方面加大出料量，調高結晶效果，降低漿液密度（原設計1320kg/m3，現控制指標為1130-1120kg/m3），將漿液中高含量的COD 攜帶出去，在提高漿液的吸收率、也能大幅度降低漿液COD 含量。

3.保證脫硫二氧化硫脫出口指標在控制范圍內（SO2排放指標35MG/I），進一步嚴格控制進塔氨水量，提高氨的利用率，減少氨逃逸，將塔內漿液PH 值的控制在4-55進塔氨水量，從而達到減少煙氣中氨逃逸之目的。

4.提高脫硫塔內預洗區洗滌效果，確保平板除霧器內無結晶積累，進一步提高煙氣中夾帶粉塵及硫酸銨的洗滌效果，同時吸收了部分氨逃逸，提高漿液吸收效果、從而保證塔內煙氣溫度在55℃以下，防止因煙氣中微小結晶攜帶在煙氣中造成拖尾。

5.鍋爐系統與煙氣脫硫系統密切聯系與協調，盡量降低脫硫原煙氣中的氧含量<6%，提高氧化時間，以進一步降低凈煙氣中的氧含量，從而降低亞硫酸銨的形成，提高硫酸銨的轉化率，減少逃逸。

6.確保水洗泵的穩定運行，確保水洗泵處于連續運行狀態，加強對凈煙氣中氨的洗滌效果，同時加強脫硫循環泵的運行臺數，盡量降低脫硫裝置出口煙氣中二氧化硫含量，減少煙氣中氣溶膠的形成因素。

7.原始設計脫硫塔液位2.8-3m，造成煙氣在漿液中的停留時間縮短，現將漿液液位調高至4.5-5m，增加吸收時間，提高漿液的吸收效果，減少凈煙氣中氨逃逸的。同時，進一步阻礙煙氣中“逃逸”的產生。

8.漿液中雜質太多，影響漿液吸收效果，在泵進口加裝濾網，將漿液中雜質過濾后，提高漿液吸收效果，減少氨投入量，從而極大緩解逃逸。

9.原設計兩臺漿液泵運行，現增加為三臺漿液泵運行，提高漿液入塔量，提高吸收效果，進一步降低氨水投入量，減少逃逸，極大緩解氣溶膠的形成。

五、項目收益

（一）經濟效益

如表1 所示。

表1 硫酸銨產量增加對比表

（二）環境效益分析

通過降低氨水濃度；降低塔內漿液COD 濃度；提高脫硫塔內氧化率；降低煙氣粉塵含量；降低煙氣氧含量；加強水洗泵的運行，對凈煙氣中氨的洗滌效果；提高脫硫塔內漿液液位，增加吸收空間及時間，提高對煙氣中二氧化硫的吸收效果等工況調整和塔內改造后煙氣拖尾得以明顯改善。

六、項目技術水平和技術進步點

（一）項目技術水平

本項目通過對氨法濕式煙氣脫硫中形成“氣溶膠”的途徑進行深入研究分析：a.是在氨法濕式脫硫中，直排煙囪排出的煙氣中所夾帶的氨水因揮發而逃逸出的氣態氨與煙氣中未脫除的二氧化硫通過氣相反應后生成的亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成的液態“氣溶膠”，該氣溶膠組成主要決定于二氧化硫/氣氨的比值、空塔氣速、溫度及煙氣中的水分和氧氣，煙氣中的二氧化硫及氧氣越多、空塔氣速越大氣溶膠形成也越嚴重。b.是氨水吸收煙氣中二氧化硫后脫硫漿液被煙氣攜帶出后，由于受蒸發、煙氣氣體流速過快等作用，析出亞硫酸氫銨固體結晶形成固態“氣溶膠”。氣溶膠也稱“氣拖尾”也就是煙氣中未脫除的二氧化硫通過氣相反應后生成的亞硫酸氫銨、硫酸銨等組分形成的液態“氣溶膠”或由于氨水吸收煙氣中二氧化硫后脫硫液滴被煙氣攜帶出，由于蒸發、煙氣氣體流速過快等作用，析出的亞硫酸氫銨固體形成的固體“氣溶膠”懸浮在天空大氣中形成的固、液膠體分散現象。目前造成我公司脫硫系統煙氣拖尾的因素為煙氣中的“氣溶膠”所致。

（二）技術進步點

① 自主對工況進行分析，通過對造成鍋爐煙氣拖尾的成因分析后，對設計單位提供的原始工藝參數進行摸索調整，使得煙氣拖尾現象得以改善，由原來拖尾至2 公里以外經工況調整后現煙氣控制在50m 以內。

② 對電除塵進行檢修，確保煙氣粉塵在指標范圍內；

③ 對脫硫塔噴頭進行改造，增加了噴淋密度。