针对湿式氨-硫酸铵法脱硫几个技术问题的探讨

针对湿式氨-硫酸铵法脱硫几个技术问题的探讨靳江波（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古赤峰市克什克腾旗大唐克旗煤制气，025350）Discussion on some questions of wet ammonia-ammonium sulfate FGD technologyJin Jiangbo（Inner Mongolia Datang International keshiketeng coal gas Co., Ltd）ABSTRACT：With characteristics of high adaptability andefficiency to different kinds of coals - especially high sulphur coal , Wet Ammonia-Ammonium sulfate FGD technology is popular with the market. Although FGD system is enlarged, there are some questions in the course of equipment election, design, construction, operation and so on, which may has effect on long-period safe operation of the unit. According to the actual condition of one factory of Inner-Mongolia, the paper analysed and explored some important questions of Wet Ammonia-Ammonium sulfate FGD technology: the management of coal to boiler, the control of dust density, the choice of liquid-gas ratio, ammonia escape and aerosol, enrichment of chloride ion and metal ions, reliability of ammonia source, market of ammonia sulfate, and so on.kEY WORD：Wet FGD, ammonia FGD, ammonium sulfate, technology, analyze摘要：湿式氨-硫酸铵法脱硫技术对于不同煤种—尤其高硫煤—具有很强的适应性及较高的脱硫效率，逐渐得到市场的青睐。

但是伴随着脱硫装置的规模化、扩大化，在设备选型、设计、施工、运行等过程中逐渐暴露出一些问题，对系统的长周期安全运行造成影响。

本文根据内蒙古某煤制天然气自备电厂的实际情况，针对湿式氨-硫酸铵法脱硫技术值得关注的几个问题如：入炉煤的管理、烟气含尘的控制、液气比的合理选择、氨逃逸及气溶胶、氯离子富集、氨源可靠性及硫酸铵市场等进行分析探讨，旨在为推动湿式氨-硫酸铵脱硫技术的进一步发展提供参考意见。

关键词：湿式脱硫、氨法脱硫、硫酸铵,技术,探讨“十二五”是国家节能减排的关键时期，新公布的《火电厂大气污染排放标准》征求意见稿[1]中，SO2排放标准越来越严格，远远超出旧标准和2009年初稿，甚至超越欧美现用标准。

新建火电项目的SO2排放限值为100mg/Nm3，现有项目SO2的排放限值为200mg/Nm3，至2014年也要达到100mg/Nm3，这也就意味着，要实现达标排放，在燃用低硫煤(硫分小于1%)的同时，还要安装脱硫效率超过95%的烟气脱硫装置。

湿式氨-硫酸铵法脱硫技术对于不同煤种—尤其高硫煤—具有很强的适应性及较高的脱硫效率，逐渐得到市场的青睐。

但是伴随着脱硫装置的规模化、扩大化，在设备选型、设计、施工、运行等过程中逐渐暴露出一些问题，对系统的长周期安全运行造成影响。

下面就针对湿式氨-硫酸铵法脱硫技术值得关注的几个问题如：入炉煤的管理、烟气含尘的控制、液气比的合理选择、氨逃逸及气溶胶、氯离子富集、氨源可靠性及硫酸铵市场等进行分析探讨。

1入炉煤的影响脱硫装置一般是针对特定的锅炉机组配套设计的，处理的总烟气量、烟气中S02含量和排烟温度等是脱硫装置的重要设计参数，它决定了脱硫装置各主要设备的主要技术参数和主要辅助系统设备的容量。

脱硫装置在锅炉燃用设计煤种时脱硫效率能够达到保证值，但由于目前我国电煤供需矛盾突出，电煤质量严重下降，造成实际燃用煤种已与原设计煤种有较大差异，原煤中硫含量和灰成分明显增加，不但严重影响了锅炉的安全运行，也给脱硫装置的稳定运行带来较大影响。

当进入吸收塔的烟气量不变而烟气中S02含量增大时，受L/G接触面积和传质速率的限制，脱硫效率将会显著下降；另一方面，浆液中SO2的摩尔数增加使得浆液池中的吸收反应、氧化、结晶的时间和空间不足，致使SO2的排放浓度达不到环保要求，对设备的安全性带来影响。

当进入吸收塔的SO2增大到一定数值后，整个吸收塔的动态平衡将被破坏，脱硫系统将无法维持运行。

根据SO2的机理有以下解决的办法：1.1加强对燃料的管理，随时掌握入厂煤与脱硫装置入口SO2含量的监测及时进行信息反馈，以便及时进行调整和掺混，保持入炉煤含硫量与设计值偏差不能太大，这样对防止锅炉结焦和脱硫装置的安全与经济运行非常有利。

1.2在烟气含硫量有限增加时可通过调整运行控制参数的方法，尽量维持脱硫系统稳定运行。

设计时考虑多点加氨的方式，通过合理调整浆液池和脱硫塔出口的pH值，以增加吸收反应的速度；考虑到脱硫塔对烟气含硫量增大的适应性是有限的，设计时须考虑脱硫装置入口SO2含量增加时的适应能力，要求入口SO2含量在±120%变化范围内，脱硫装置可以安全运行。

1.3当烟气参数大幅度和较长时间偏离设计值时，脱硫装置的运行平衡将被破坏，最终导致脱硫装置被迫退出运行。

为了避免这种情况，可采取降低脱硫装置的入口烟气量，以保持脱硫装置在设计的含硫负荷下运行。

这种方法可有效避免由于脱硫运行参数恶化对设备寿命带来的严重影响，也避免了由于脱硫设备被迫退出运行给环境带来的更大污染。

2烟气含尘量的影响脱硫塔入口烟气含尘量得大小直接对硫酸铵的品质造成较大的影响，特别是对硫酸铵的颜色、结晶颗粒的影响，如结晶析出硫酸铵颜色灰、黄，颗粒较小，成粉末状，甚至当含尘量较大时会造成硫酸铵无法结晶，塔内局部结垢，装置阻塞，无法正常运行。

根据硫酸铵GB535-1995标准规定，优等品硫酸铵含N 21%，含水小于0.2%，含游离酸小于0.03％，一等品硫酸铵含N 21%，含水不大于0.3%，含游离酸不大于0.05％，色泽为白色，合格品硫酸铵含N 20.5%，含水不大于1%，含游离酸不大于0.2％；以脱硫塔入口烟气SO2的浓度为3354.0mg/Nm3、脱硫装置灰尘脱除率50%作为计算依据，按照下面公式①、②进行计算，优等品、一等品允许烟气的灰尘浓度不大于58mg/Nm3，合格品允许烟气的灰尘浓度不大于249 mg/Nm3，因此对锅炉烟气除尘装置提高了要求。

目前电站锅炉烟气除尘技术已经达到较高的水平，如采用高效电除尘[2]、电袋复合除尘和布袋式除尘等高效除尘方式已经可以满足脱硫装置的需要。

为达到硫酸铵一等品的要求，自备电厂采用了电袋复合除尘方式，除尘器证效率≥99.9%，出口烟气含尘浓度小于30mg/Nm3。

①允许每吨硫酸铵产品最大可能的含灰尘质量比例：()()()()1000/%%10002**%*10001000%2424⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⨯--=FOHNMSONHMNC灰②允许进入脱硫塔每标方烟气中含灰尘的质量浓度：()()()()灰灰灰浓度烟气ηηρ⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=hPSOMSONHMSOCSO1110%24249-22注：C灰%:每吨硫酸铵产品含灰尘质量比例；ρ灰进入脱硫塔每标方烟气中含灰尘的质量浓度；M(（NH4）2SO4)：硫酸铵分子量；N%：硫酸铵产品中氮含量；M（N）:氮分子量；H2O%：硫酸铵中水分含量；F%：硫酸铵中游离酸含量；ηSO2：SO2脱除效率；η灰：脱硫塔灰脱除效率；烟气SO2的浓度：单位mg/Nm3。

3氨逃逸、气溶胶的影响氨和铵盐类是气溶胶[3]的主要成分，表面看来，氨的脱硫活性高，脱硫很容得实现，脱硫的过程与机理似乎与钙法脱硫相类似。

实际上，氨极具挥发性，且如液氨、气氨属于危险品，所以湿式氨-硫酸铵法脱硫技术需要解决一些特殊的问题，如吸收剂的安全问题、氨逃逸的控制及气溶胶的问题，这些问题不仅是二次污染的环境问题，更是影响脱硫系统的安全、稳定、经济和环保性能的关键因素。

因此如何控制氨的逃逸及气溶胶的产生就成了湿式氨-硫酸铵法脱硫技术大型化、普及化的瓶颈。

传统的或不成熟的氨法工艺的净烟气中气溶胶、氨逃逸的问题没得到解决。

目前控制氨逃逸、气溶胶主要方法有：第一，设计时充分优化吸收塔内部结构，使烟气充分均布，合理选择除雾、喷淋的层间距、层高、数量等办法，保证浆液和烟气充分接触，增加液相接触反应；第二，选择合理的氧化方式，提高浆池中亚硫酸铵的氧化率，减少亚硫酸铵和亚硫酸氢铵的分解；第三，采用多点加氨的方式，减少脱硫塔出口氨气的分压；第四，合理、精细控制脱硫塔出口pH值，使脱硫塔吸收段pH值不发生大幅的波动。

2010年4月国家《火电厂烟气脱硫工程技术规范氨法》（征求意见稿）中氨逃逸量严格要求控制在10mg/Nm3以内，氨回收率达到97%以上。

4L/G（液气比）的影响液气比[3]的定义为单位体积烟气流量在脱硫吸收塔中用于循环的浆液体积流量，它的数值上等于单位时间内吸收塔浆液喷淋量和单位时间内脱硫吸收塔入口的标准状态湿烟气体积流量之比。

液气比是直接影响设备高度的重要因素，其最佳值由经济核算决定，在其他设计条件一定时，脱硫效率随L/G增加而增大，增大L/G使气液间接触面积增大，对喷嘴的布置、覆盖率、防堵、控制氨逃逸、气溶胶等均有正面作用，有利于脱硫。

但是，提高L/G将使浆液循环泵的流量增大，从而增加设备投资和能耗，同时使脱硫塔阻力增大，增加引风机负荷。

更为复杂的是脱硫效率还随着吸收塔入口SO2浓度、运行pH值、吸收剂的耗量、氧化程度等诸多因素变化而改变，也就是说脱硫效率与L/G之间并非简单的相互关系。

L/G最佳值根据脱硫原理不同变化较大。

目前湿式氨-硫酸铵法脱硫技术在液气比选择上由于设计理念不同有两种观点：第一，以GE公司为代表的氨法脱硫技术比较偏向于大的液气比（10～25L/m3）；第二，以江南环保为代表的分段空塔技术比较偏向较小的液气比（2.5～5 L/m3）。