氨法脱硫氨逃逸及气溶胶分析及解决措施.doc

氨法脱硫氨逃逸及气溶胶分析及处理方法

烟气氨法脱硫工艺皆是依据氨与SO2、 水反应成脱硫产物基础机理而进行, 关键有湿式氨法、 电子束氨法、 脉冲电晕氨法、 简易氨法等。氨法脱硫技术在化学工业领域应用普遍, 用氨吸收硫酸生产尾气中SO2, 生产亚硫铵和硫铵。据不完全统计, 全世界现在使用氨法脱硫机组大约在10000MW, 氨法是高效、 低耗能湿法。 氨法是气液相反应, 反应速率快, 吸收剂利用率高, 能保持脱硫效率95—99%。 氨在水中溶解度超出20%。氨法含有丰富原料。氨法以氨为原料, 其形式能够是液氨、 氨水和碳铵。
现在中国火电厂年排放二氧化硫约1000万吨, 即使全部采取氨法脱硫, 用氨量不超出500万吨/年, 供给完全有确保, 氨法最大特点是 SO2可资源化, 可将污染物SO2回收成为高附加值商品化产品。 副产品硫铵是一个性能优良氮肥, 在中国含有很好市场前景, 现在主装置是大型合成氨尿素热电厂基础上都采取此方法脱硫。但脱 1
硫后烟气温度较低, 设备腐蚀较干法严重并易产生氨逃逸和气溶胶即“气拖尾”现象,需要不停完善。
1 .烟气氨法脱硫氨逃逸及气溶胶形成原因
1.1 烟气氨法脱硫氨逃逸形成原因
1.1.1 所谓氨逃逸是氨水温度较高时（通常60℃以上）逐步分解成为气体氨与水过程, 因为气体氨气不参与氨法脱硫反应, 所以氨气同脱硫烟气一起从烟囱排出, 形成所谓氨逃逸现象。
1.1.2 氨逃逸是困扰氨法脱硫一大难题, 也是影响脱硫经济性同时影响周围环境关键原因; 有些氨脱硫技术提供商因为技术落后, 脱硫率低, 为了让二氧化硫排放达标, 用氨水过量, 在脱硫塔上方形成“白烟”现象, 这不仅造成了氨浪费成本增加, 造成严重氨逃逸现象。
1.1.3 氨逃逸根本原因是氨水挥发性强、 蒸汽压较高, 现在还没有能完全预防氨逃逸脱硫工程技术企业实例存在, 各个做氨法脱硫企业之间技术差异仅限于对氨逃逸多少控制。
1.2烟气氨法脱硫气溶胶形成原因
1.2.1 我们所指所谓气溶胶“气拖尾”是液体或固体小质点分散并悬浮天空大气中形成胶体分散体系。
1.2.2 在氨法烟气脱硫中气溶胶颗粒形成关键经过两种路径: 一是氨法脱硫中, 烟囱排出烟气所夹带氨水挥发逃逸出气态氨与烟气中未脱除二氧化硫经过气相反应, 生成亚硫酸氢铵、 硫酸铵等组分形成气溶胶, 该气溶胶组成关键决定于二氧化硫/气氨比值、 空塔气速、 温度及烟气中水分和氧气, 烟气二氧化硫及氧气越多、 空塔气速越大气溶胶形成也越严重。
二是氨水吸收烟气中二氧化硫后脱硫液滴被烟气携带出, 因为蒸发、 烟气气体流速过快等作用, 析出亚硫酸氢铵固体结晶形成气溶胶。
1.2.3排出烟气中氨与二氧化硫形成气溶胶关键路径是脱硫反应生成亚硫酸氢铵分解, 亚硫酸氢铵分解为氨与二氧化硫温度要大于70℃条件下才能进行, 同时在碱性环境中亚硫酸氢铵会加速分解。
1.2.4 同时被烟气携带蒸发出亚硫酸铵固体, 以超细粉末微米等级（PM2.5）存在形成气溶胶。
1.2.5 经试验表明, 微米级（PM2.5）亚硫酸铵颗粒成为水蒸汽冷凝结霜晶种, 当排出烟气温度低于30℃时极易生成0.07-0.7微米亚硫酸铵, 而当排出烟气温度大于45℃时, 能够有效控制气溶胶产生, 所以氨法脱硫工艺要求排烟温度要控制在45℃--50℃之间进行操作。
2. 烟气氨法脱硫氨逃逸及气溶胶处理措施与方法
2.1 烟气氨法脱硫氨逃逸处理措施与方法
2.1.1技术升级改造打破氨法脱硫无法处理氨逃逸问题, 选择最优异第三代塔外氧化技术或用第三代脱硫技术进行老厂技术改造。
2.1.2 选择业绩好脱硫企业进行氨法脱硫项目, 以确保施工质量好、 售后服务好、 装置能耗低, 来避免装置腐蚀及降低氨逃逸现象发生。
2.1.3 为了降低脱硫成本, 脱硫剂尽可能利用废氨水, 但对废氨水品质要加以控制, 废氨水中不能有对脱硫产生较大影响物质。比如, 含酚类和煤焦油等杂质废氨水, 烟气脱硫选择这么废氨水脱硫, 因为酚、 焦油对硫酸铵结晶抑制作用, 脱硫反应生成亚硫酸铵无法氧化。
2.1.4气速控制, 对气膜吸收系数关系分析, 烟气气速对吸收传质有一定影响, 而气速与脱硫塔直径亲密相关, 反应段气速通常控制在3m/s以下; 第一代脱硫技术通常气速较大（通常控制在3.6m/s以上）脱硫塔直径较小, 造成气体带液形成氨逃逸严重。
2.1.5 选择高效除雾器增加除雾器层数等方法能够有效控制氨逃逸。
2.1.6 控制氨水用量和浓度, 在确保脱硫率情况下, 尽可能降低氨水用量和浓度, 同时对加入氨要多选加入点, 以低氨水百分比进行控制氨加入量。
2.1.7 对技术落后, 脱硫率低产生氨逃逸现象, 应该对整个脱硫体系进行物料衡算和合适技术改造, 最终将氨量控制在适宜水平。
2.1.8第一代脱硫塔内直接氧化氨法脱硫技术经过实际运行发觉, 在脱硫塔中有1/4左右亚硫酸铵未被氧化, 说明第一代脱硫塔用一个塔同时进行脱硫和氧化是不能将烟气中硫完全氧化为硫酸铵, 未被氧化亚硫酸铵与氨在烟囱排出逃逸到大气和周围形成二次污染, 所以第一代脱硫工艺是一个很不合理工艺, 伴随环境保护监测越来越严格必需进行更新换代。
2.2 烟气氨法脱硫气溶胶处理措施与方法
2.2.1 控制气溶胶关键方法是降低排出烟气中二氧化硫含量, 即极力提升脱硫率, 脱硫率是衡量脱硫装置优势关键标准, 是脱硫装置工艺合理及设备结构科学表现; 比如, 脱硫装置出现气溶胶即“气拖尾”现象, 就是因为是第一代脱硫工艺, 采取硫塔内直接氧化工艺落后, 脱硫率低, 给周围环境造成第二次污染, 现在正在采取第三代塔外氧化脱硫技术进行改造, 关键改造内容就是提升脱硫效率, 在脱硫塔外增加一套氧化塔系统, 用适量液/气比、 高效率喷淋技术等新工艺, 尽可能地采取低浓度氨水作为脱硫剂以降低气溶胶即“气拖尾”现象。
2.2.2以低温度工艺水等降温方法, 降低烟气携带亚硫酸铵反应产物, 以净化烟气排出环境质量, 降低烟气携带水分。
2.2.3 严格控制脱硫系统热、 水平衡, 使烟气排出温度控制在45℃-50℃之间。
2.2.4 严格控制烟气进入主脱硫塔吸收段温度＜70℃, 预防亚硫酸铵分解, 控制吸收段脱硫液PH值为酸性, 抑制亚硫酸铵分解。
2.2.5 进行技术改造, 降低液/气比, 使吸收段加入氨水浓度在确保脱硫率前提下, 氨水浓度有所降低。
2.2.6采取新脱硫技术, 提升喷淋吸收段雾化效率, 高效喷淋洗涤净化烟气, 在采取新脱硫技术时要做好除雾段填料及喷头形式选择。
2.2.7 真正将硫酸铵氧化率提升到99%, 降低脱硫液中硫酸铵及亚硫酸铵含量。
2.2.8降低烟气中氧含量, 抑制排出烟气硫酸铵生成。
2.2.9 对新上锅炉烟气氨法脱硫装置, 必需采取第三代塔外氧化技术及设计空塔气速＜3m/s, 避免气溶胶即“气拖尾”现象发生; 大量业绩厂证实第一代氨法脱硫直接工艺技术氧化不完全, 同时脱硫塔塔径过小, 空塔气速过快, 烟气携带大量未氧化根本亚硫酸铵等液滴从塔顶烟囱排出形成气溶胶, 所以在内蒙古华锦锅炉烟气氨法脱硫吸收了以上第一代氨法脱硫工艺不合理出现气溶胶等二次污染教训, 采取采取第三代塔外氧化技术及低空塔气速设计（空塔气速＜2.6m/s）来处理以上问题。
3. 结论
3.1 在氨法脱硫中氨逃逸、 即“气拖尾”形成关键经过两种路径:
第一, 氨水挥发逸出气态NH3与烟气中S02经过气相反应形成(NH4)2S03、 NH4HS03、 (NH4)2S04等组分, 其组成关键决定于S02／NH3比值、 温度以及烟气中H20与02含量等:
第二, 氨水吸收烟气中硫化物脱硫液滴, 在高温烟气中, 因为蒸发作用析出固态晶粒。氧化不完全及空塔气速过快造成亚硫酸铵逃逸; 关键是以下两种方法: 亚硫酸铵分解、 亚硫酸铵在与烟气逆向接触过程中, 以“气溶胶”形式雾沫夹带, 随烟气逃逸。
A、 亚硫酸铵分解问题: 亚硫酸铵本身在温度＞70℃条件下中易分解为氨和SO2, 另外在“碱性环境”中铵盐也会自动分解。
B、 亚硫酸铵“气溶胶”雾沫夹带: 亚硫酸铵雾化喷淋液在与烟气“逆向接触”过程中, 脱除二氧化硫同时, 也极易形成 “亚硫酸铵气溶胶”。
3.2 氨法烟气脱硫首先是要处理气溶胶和氨损（氨逃逸）等二次污染问题。在氨法脱硫过程中, 亚硫酸铵和亚硫酸氢铵气溶胶随净烟气排出, 造成氨损耗, 成为困扰氨法脱硫技术发展瓶颈; 为预防气溶胶降低氨损（氨逃逸）, 第二代脱硫技术采取了多级洗涤、 湿式电除尘器搜集等方法, 但基础都是从氨雾形成后补救上做文章, 没有从降低氨损、 氨逃逸根源上进行改善; 第三代氨法脱硫技术从严格控制氧化程度、 空塔气速是否过快、 反应温度和吸收液成份等基础消除了氨雾形成条件, 经济地处理了氨损、 氨逃逸难题, 使净化后烟气中氨含量在10mg/m3以下, 业绩好电厂平均不到0.1mg/m3氨损小于0.19％。
3.3 所以要处理氨逃逸、 气溶胶即“气拖尾”问题必需采取以下处理方法:
3.3.1选择最优异第三代塔外氧化技术或用第三代脱硫技术对老厂进行技术改造。
3.3.2选择高效除雾器增加除雾器层数等方法控制氨逃逸、 气溶胶即“气拖尾”问题。
3.33 控制氨水用量和浓度, 在确保脱硫率情况下, 尽可能降低氨水用量和浓度, 同时对加入氨要多选加入点, 以低氨水百分比进行控制氨加入量。
3.3.4采取第三代塔外氧化脱硫技术对老厂进行改造, 关键改造内容就是提升脱硫效率, 在脱硫塔外增加一套氧化塔系统, 用适量液/气比、 高效率喷淋技术等新工艺, 尽可能地采取低浓度氨水作为脱硫剂以降低氨逃逸、 气溶胶即“气拖尾”现象。
3.3.5 加强氨法脱硫装置运行管理和脱硫企业售后服务, 要对氨法脱硫环境保护装置从思想认识管理等方面引发足够重视, 人员方面要配置有丰富经验化工操作人员, 使脱硫装置运行达成良好运行状态, 假如不重视以上条件, 再优异脱硫工艺技术和装置也会出现问题。