氨法脱硫存在的问题及解决办法
2018-09-03 09:26:56
吴伟良1，蒋成军1
（1．浙江BWIN必赢·(中国)官方网站，浙江省 绍兴市 312000；）
摘要：本文介绍了氨法脱硫工艺的应用现状，对其反应过程及存在问题进行了论述。氨法脱硫技术在实际应用中存在着氨逃逸、气溶胶等显著问题，针对这些问题进行了分析与探讨。本文提出了几种解决氨逃逸、气溶胶的办法。
关键词：氨法脱硫；氨逃逸；气溶胶
引言
生态文明建设和环境保护是新时代下的要求。随着国家对环保的要求越来越严：根据《国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划（2014—2020年）的通知》中要求，大气污染物排放浓度限值在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/Nm3。氨法脱硫不失为一种较为成熟的主要脱硫技术。
在工业燃煤电厂、化工、烧结等行业，氨法脱硫有着广泛的应用空间，其脱硫系统稳定、投资更少、适应性广，将会更加广泛应用于更多行业的烟气脱硫中。但氨法脱硫工艺普遍存在着氨逃逸严重、气溶胶难以消除等问题，这些问题制约了氨法脱硫技术的进一步的推广应用与发展。
一、氨法脱硫反应过程及存在问题
氨法脱硫工艺是采用氨作为吸收剂脱除烟气中的SO2的工艺，其主要由脱硫吸收系统、副产物处理系统、烟气系统、氨贮存系统、电气仪控系统等组成。
锅炉排出的烟气通过引风机增压后进入氨法脱硫塔，脱硫塔分为三大区域，分别为浆池区、吸收段和除雾段。
1.1 反应过程
烟气中的SO2从烟气进入浆液的过程是一个复杂的物理吸收和化学反应的过程，主要反应过程如下：
A：
SO2+H2O →H2SO3 (1)
B：
H2SO3+(NH4)2SO4→NH4HSO4+NH4HSO3 (2)
H2SO3+(NH4)2SO3→2NH4HSO3 (3)
C：
NH3+H2O→NH4OH→NH4++OH- (4)
D：
SO2+NH4OH→NH4HSO3 (5)
SO2+2NH4OH→(NH4)2SO3+H2O (6)
E：
2NH4HSO3+O2→2NH4HSO4 (7)
2(NH4)2SO3+O2→2(NH4)2SO4 (8)
1.2存在问题
1.2.1 氨逃逸
在氨法脱硫工艺中，氨逃逸专指二氧化硫与氨反应不完全，游离氨的含量过高，导致过多的气态氨随烟气而排出。在常温常压下，氨是气体，是一种极易挥发的物质。因此在氨法脱硫的工程中，采取的相应对策通常是降低氨的浓度及吸收液的温度。而氨法脱硫的氨耗量是由入口烟气中的二氧化硫的量所决定的，所以为了使吸收液中氨的浓度降低，只能增大吸收液的循环浆液量，同时使吸收液温度降低。
另外，亚硫酸铵未被及时氧化也是造成氨逃逸发生的一个主要原因。若亚硫酸铵不及时氧化成稳定的硫酸铵，其非常容易分解成氨和二氧化硫，导致出口烟气中二氧化硫含量升高，同时氨逃逸加剧。
1.2.2 气溶胶
在氨法脱硫工艺中，气溶胶是指气态酸性氧化物在一定条件下与气态氨反应，生成相应的极细的铵盐固体微粒，如同烟尘般漂浮在空气中。在气态氨和水存在的条件下与烟气中的二氧化硫和三氧化硫反应生成了硫酸铵和亚硫酸铵固体微粒。
二、解决办法
2.1 采用“水洗——集液盘”，优化液气比，降低氨水浓度
液气比在很大程度上影响着氨逃逸和气溶胶的形成，选择较大的液气比，可以将液态氨含量控制的很低，同时使气态氨的含量很低，这样能一定程度上抑制气溶胶的生成。采用“水洗——集液盘”，能使液气比增大，设置每层水洗喷淋覆盖率≥200%，这完全杜绝了水洗喷头堵塞、损坏、烟气负荷变化、烟气短路等现象发生的可能性，使得水洗效率大幅度提高，灵活性更强，可靠性更高。水洗层的水会与上升的脱硫烟气逆向接触，烟气中的氨被水洗层的水吸收。脱硫塔水洗层通过集液盘隔开，集液盘上装有升气帽。当采用一级和二级水洗水串级使用时，上层一级水洗水为连续补充进入脱硫系统的新鲜工艺水，二级水洗水为一级水洗水槽中溢流过来的一级水洗水，以此降低氨浓度。同时，控制吸收剂氨水浓度。
2.2 脱硫塔入口处设置喷淋
在脱硫塔入口烟道设置喷淋设施或预洗涤塔，喷淋使三氧化硫等强酸性氧化物溶于水，从而避免气溶胶的产生。
2.3 脱硫塔出口设置高效除雾器
经过脱硫的烟气含有大量雾滴，当这部分烟气进入高效除雾器，烟气流场得以均布，使离开水洗层的净烟气进一步进行净化，从而使得烟气中的小液滴、粉尘颗粒、气溶胶等颗粒物去除。
2.4 脱硫塔出口加装湿式电除尘器
湿式电除尘器对微细粉尘有良好的脱除效果，也可解决氨法脱硫带来的气溶胶问题，缓解下游烟道、烟囱的腐蚀，节约防腐成本，其性能稳定可靠、效率高，可有效收集微细颗粒物，实现超低排放。当湿式电除尘器应用在氨法脱硫后，烟气流速应控制在2.0m/s以下。
氨法脱硫+“水洗——集液盘”+高效除雾器+湿电进行设计，能极大程度上缓解氨逃逸、气溶胶等现象。
2.5 脱硫塔出口加装烟气净化装置
氨法脱硫后可加装烟气净化装置，烟气的洗涤、除雾、除尘过程在具有多种功能的组合塔中进行，经过氨法脱硫后的净烟气从烟气净化装置的侧部进入，净化装置下部为洗涤段、中部为除雾段、上部为除尘段。为了去除脱硫过程中可能存在的SO2气溶胶、细微粉尘、减少净烟气中硫酸铵溶液的夹带，在氨法脱硫塔后增设一个烟气净化装置：在洗涤段设置大流量的喷嘴，利用清水对离开脱硫塔的净烟气进行洗涤，降低净烟气中硫酸铵溶液的夹带、吸收及溶解硫酸氢铵或亚硫酸氢铵气溶胶，在除雾段根据雾滴含量设置不同形式的除雾器，控制烟气中雾滴的含量，在除尘段设置湿式电除尘器，通过粉尘荷电、集尘、冲洗清灰，进一步脱除细微粉尘。
3 结论与展望
氨法脱硫工艺成熟，脱硫效率高，整体系统能耗低，投资较小，运维简单，系统阻力小，安全可靠，几乎没有废水、废渣排放，是脱除尾气中SO2的绿色工艺，社会经济效益显著，符合我国现阶段可持续发展的要求，经过改进后的氨法脱硫工艺不仅能应用在燃煤电厂烟气脱硫治理中，而且也能满足在钢铁行业、石油炼厂、玻璃炉窑等其他非电行业的废气治理。