氨法脱硫工艺存在的问题及应对措施(2)

2020-04-14 01:34

脱硫效率。[9]

1.4.3 氨水喷入量的影响

氨水喷入量越大,烟气与氨水接触面积越大,脱硫效率越高,但随着氨水量增加,脱硫效率增加缓慢并趋于稳定;但是脱硫设施外排废液pH升高,当pH大于7时,表明氨水利用率开始下降,随之将会出现氨逃逸、外排废气气溶胶增加、脱硫副产品硫酸铵质量下降等问题。因此,氨水喷入量不是越多越好,要根据脱硫设施入口二氧化硫监测浓度、脱硫设施运行状态等实际情况确定。 1.4.4 氨水浓度的影响

在氨水喷入量一定的情况下,氨水浓度增加,氨侧传质速度加快,氨与二氧化硫反映时间缩短,脱硫效率提高,但是氨消耗量增加。当选用低浓度氨水时,氨水雾化效率较高,氨水利用率增大,避免出现氨水浪费的情况,但是脱硫效率低于高浓度氨水。因此,在实际生产过程中,要综合考虑脱硫效率和氨水成本两个方面来确定氨水浓度。 1.4.5 用水水质的影响

当脱硫设施温度连续超过50℃时,脱硫设施用水中的钙、镁等离子会在管路中结垢,造成堵塞,使氨水喷入量降低,脱硫效率下降,甚至出现脱硫设施因堵塞停工的情况。不同地区水中钙镁离子浓度不同,因此脱硫设施用水要充分考虑水质的具体情况。 1.4.6 烟气速度的影响

对气膜吸收系数准数关系分析可以得出,烟气气速对传质也有影响,而气速与脱硫塔直径密切相关,江南环保徐长春报道反应段气速一般控制在3m/s以上,才能够保证脱硫效率高于90%,技术人员在设计上采用气速数据要根据经验和具体情况确定。

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1.4.7 循环液pH值的影响

pH值是脱硫塔运行控制的重要参数之一。循环脱硫液组成和性质对传质影响甚大,根据循环脱硫液pH值可以对所可能含有组分进行判断分析,进而控制脱硫塔运行状况。用氨水吸收二氧化硫反应十分迅速,影响总反应速度的控制因素是二氧化硫的水化反应[10],水化反应受气膜传质控制,当吸收液pH值为中等或偏高时,二氧化硫易溶于氨水溶液,膜阻力很小,当pH值低时,膜阻力较大。丁红蕾、苏秋凤等[11]研究发现,适宜的湿式氨法脱硫循环液pH值应在5.5~6.0之间,这样既可以保证高的脱硫效率,同时也可减少氨逃逸量。 2 存在问题及应对措施

目前,国内氨法脱硫技术普遍存在脱硫剂消耗大、氨逃逸严重、气溶胶难以消除、亚硫酸铵氧化慢、硫酸铵结晶难等问题,这些问题的存在制约了氨法脱硫技术的进一步推广应用。 2.1 氨逃逸与气溶胶

HJ 2001-2010《火电厂烟气脱硫技术规范 氨法》要求“脱硫系统运行时,吸收塔出口单位烟气体积中氨的质量应小于10mg”,而氨和

[12]铵盐类又是气溶胶的主要成分。2012年1月1日新的GB13223-2011

《火电厂大气污染物排放标准》正式实施,标准要求新建燃煤锅炉二氧化硫排放要低于100mg/m3,现有燃煤锅炉二氧化硫排放要低于200 mg/m3。面对更为严格的污染物排放标准,使用氨法脱硫工艺的企业通常选择加大喷氨量来提高二氧化硫的脱除效果,从而实现二氧化硫的稳定达标排放,但是过量氨水的加入,会使氨逃逸及气溶胶问题更加严重。笔者在2015年10月对某企业自备电厂氨法脱硫出口烟气中二氧化硫、氨、硫酸铵等污染物进行了连续6天的人工测定,测试期

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间二氧化硫排放浓度介于21.0~41.0mg/m3,均值为34.6mg/m3,二氧化硫排放浓度能够满足GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》要求,但是同步测定的氨排放浓度介于13.4~185.4mg/m3之间,均值为110.5mg/m3,硫酸铵浓度介于134.7~245.2 mg/m3之间,均值为195.9mg/m3,外排烟气中的氨不能满足HJ 2001-2010《火电厂烟气脱硫工程技术规范 氨法》的限值要求,氨逃逸及气溶胶的问题严重。

王志雅经过研究认为通过以下技术措施可以有效解决氨逃逸和气溶胶的问题:(1)选择合理的液气比,一般选择5~7,既可以有效控制氨逃逸,又能降低脱硫设施能耗水平;(2)在保证充分的氧化风量前提下,精确计算选择风机压头,实现亚硫酸铵、亚硫酸氢氨的充分氧化;(3)设置双塔流程,有效阻断强酸型气溶胶形成过程;(4)合理选择加氨位置,减少游离氨含量;(5)设置氨回收段,使用喷淋水吸收游离氨,降低游离氨浓度;(6)在尾气外排口安装静电除尘器,改善外排烟气质量,减少硫酸铵等气溶胶外排。[13] 2.2亚硫酸铵氧化慢、硫酸铵结晶难

氨法脱硫生成的亚硫酸氢氨、亚硫酸铵是不稳定的化合物,需要进一步氧化生成稳定的硫酸铵,若缺少氧化或者氧化不充分,亚硫酸氢氨、亚硫酸铵会在一定的条件下,分解为二氧化硫和氨气,这会造成氨逃逸量增加,同时二氧化硫排放超标。目前,氨法脱硫工艺中一般采用向脱硫浆液直接空气进行氧化,有管网布气和喷枪布气两种方式。陈枝等研究发现氧化空气流量是影响亚硫酸铵氧化的最大因素,其次为pH值,亚硫酸铵浓度对氧化速度也有一定影响。[14]王志雅等研究认为,氧化过程中除了需要保证足够的风量外,还需要考虑风机压头,计算风机压头除考虑静压平衡和管线阻力外,还需考虑空气喷

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射进入浆液所需动力压力。[13] 2.3氯离子富集

脱硫系统中氯离子富集的问题普遍存在,脱除氯离子的办法也很多,比如湿式石灰石-石膏法通过废水外排来保持系统内氯离子的平衡,但是由于硫酸铵易溶于水,使用废水外排去除氯离子会导致硫酸铵大量流失,造成二次污染的同时,又造成资源浪费,因此,氨-硫酸铵脱硫技术不能采用废水外排的方式解决氯离子富集的问题,只能通过结晶的方式控制脱硫塔内氯离子含量,这就对脱硫装置防腐性能提出了更高的要求。自备电厂氨法脱硫设施正常运行时氯离子浓度一般为40g/L ,脱硫装置的防腐按氯离子60g/L设计。当氯离子超过设计值时,企业还可采用硫酸铵浆液外销或者抽取浆液外部干燥等方式来控制脱硫塔内氯离子平衡,降低装置腐蚀风险。 3 结论

随着新《中华人民共和国环境保护法》的实施,对二氧化硫、氮氧化物、烟尘等主要污染物达标排放要求日益严格,为实现污染物的达标排放,现有锅炉将不可避免的面临脱硫脱硝以及除尘改造。氨法脱硫技术因对不同煤种特别是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。尽快研究并解决氨法脱硫面临的氨逃逸、气溶胶、氧化难、氯离子富集等问题,将有利于氨法脱硫技术的进一步推广应用。

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