氨法脱硫工程技改案例解析

Case Analysis on Technical Transformation of Ammonia Desulfurization Project

高磊 Lei GAO , 折鹏飞 Pengfei ZHE , 刘忠 Zhong LIU , 吴振山 Zhenshan WU

1 内蒙古伊泰煤制油有限责任公司内蒙古鄂尔多斯 010300 Inner Mongolia Yitai CTO Co., Ltd., Ordos, Inner Mongolia 010300, China 2 合肥中科聚能工程科技有限公司安徽合肥 230601 Hefei Zhongke Juneng Engineering Technology Co., Ltd., Hefei, Anhui 230601, China

Author notes:

Correspondence to: 吴振山(1985—)，男，大学本科，高级工程师，主要从事环保工艺技术的研发及产品应用开发；wuzhenshan@qq.com

摘要：

提出氨法脱硫工程技改方案，解决了与3台140 t/h燃煤锅炉配套的脱硫塔投运后一直存在的烟囱“拖尾”问题。通过对氨法烟气脱硫机理的研究，采取改造脱硫塔塔体、优化相应管线、调整浓缩塔操作液位等措施，出脱硫塔的烟气中粉尘、二氧化硫、氨等污染物含量达到了地方新标准的排放指标要求，消除了烟囱“拖尾”现象，每年还可节省支出390万元以上。

关键词：

氨法脱硫; 烟气脱硫; 脱硫机理; 技术改造;

Abstract：

The technical transformation scheme of ammonia desulfurization project is put forward, which has successfully resolved the "drag tail" symptom of chimney after the desulfurization tower supporting three 140 t/h coal-fired boilers is put into operation. By studying the mechanism of ammonia desulfurization, the measures such as reforming the structure of desulphurization tower, optimizing the corresponding pipelines and adjusting the operation liquid level of the concentration tower are taken. The content of dust, sulfur dioxide, ammonia and other pollutants in the flue gas of the desulfurization tower meet the requirements of the new local standard, resolving the "drag tail" symptom of chimney and the annual expenditure can be saved more than 3.9 million yuan.

Keyword：

ammonia desulfurization; desulfurization of flue gas; desulfurization mechanism; technical reform;

1 项目背景

某企业(以下简称建设方)在2010年新建3台140 t/h的燃煤锅炉。鉴于设计煤种中硫含量高的特征，采用可资源化的氨法脱硫技术，设计年副产硫酸铵67 kt，硫酸铵作为农用化肥直接出售。方案中3台燃煤锅炉共用1套烟气脱硫装置，脱硫岛内设置浓缩塔、吸收塔等SO₂吸收设备，脱硫浆液经过氧化中和、液固分离、离心分离、烘干、包装，可实现对硫资源的回收。

在工程建设中，建设方曾先后委托多家企业对该项目实施工程建设、工艺系统升级改造，截至2014年4月23日，脱硫塔烟囱“拖尾”现象持续存在，SO₂排放质量浓度为150~280 mg/m³(标态)，高于地方标准规定的SO₂允许排放质量浓度100 mg/m³(标态)^[1]，建设方的环保压力大。笔者受邀至建设方项目现场对烟气脱硫系统进行技改指导，烟气SO₂的排放达到了超低标准，为建设方解决了存在的环保问题，并带来了一定的经济效益。

2 脱硫机理

2.1 反应原理

相对于石灰石-石膏法脱硫，氨法烟气脱硫过程机理更复杂，已有文献^[2-6]对氨法脱硫工艺机理的阐述多与工程脱节。基于工业化的氨法脱硫工艺机理研究分析后认为，在正常脱硫期间主脱硫剂为亚硫酸铵，而非相关文献中报道的NH₃(g)或NH₃·H₂O(aq)，脱硫过程贯穿浓缩塔、吸收塔及氧化槽，脱硫机理主要涉及式(1)~(9)等化学反应过程，物化过程机理见式(1)~(10)。其中吸收塔是吸收SO₂的主要场所，式(1)、(3)、(7)等主要发生在吸收塔内；式(4)、(5)、(8)、(9)、(10)等主要发生在浓缩塔内；式(2)、(6)在浓缩塔和氧化槽中的反应程度基本相当。