氨法脱硫的新工艺（转载--氨法脱硫运行的经验及建议）

来源：除灰脱硫脱硝技术联盟

内蒙古大唐国际克什克腾某公司动力中心脱硫系统采用氨法脱硫，针对氨法脱硫运行参数及现场存在的缺陷，提出合理的解决措施，有效降低了氨逃逸，降低了浆液对吸收塔、烟道的腐蚀，减少了“硫铵雨”对周围设备的腐蚀，保证了脱硫系统的稳定运行。

1工艺原理

氨脱硫技术是基于NH3和SO2在水溶液中的反应。烟气脱硫塔吸收段中的NH3吸收锅炉烟气中的SO2，得到亚硫酸铵或亚硫酸氢铵水溶液。如反应方程式①，在脱硫塔的氧化段，将压缩空气吹入氧化段，亚硫酸铵发生氧化反应生成硫酸铵溶液，参见方程式②。

在脱硫塔的浓缩段，利用高温烟道气的热量将硫酸铵溶液进行浓缩，得到含固量为10%至20%的硫酸铵浆液。浆液排至循环槽内，并通过旋流器进行分离、离心机进行脱水，然后干燥、包装，最终获得硫铵产品。

2工艺流程简述

脱硫系统由两级循环组成，一级循环是在氧化段和吸收段进行的循环，二级循环是在循环槽与浓缩段进行的循环。

烟气通过原烟道进入浓缩段，与二级循环进行换热，烟气降温至60℃左右(二氧化硫最佳吸收温度)进入吸收段，烟气降温的同时二级循环浆液利用高温烟气的热量将硫铵溶液浓缩、结晶、出料。

烟气进入吸收段与氨的复杂水溶液进行吸收反应，脱去烟气中的二氧化硫，得到合格烟气通过除雾器后排放至大气。吸收反应得到的亚硫铵溶液回流至氧化段进行氧化反应，得到硫酸铵溶液。

氧化段的硫酸铵浆液可通过一级泵C的稀硫铵副线补充至浓缩段，为浓缩段不断提供浆液，氧化段可通过补水来维持稀释浆液的液位，已到达总体可持续运行的效果，氨法脱硫系统见下图。

氨法脱硫系统

2.1烟气系统

来自锅炉引风机的烟气通过原烟气风门进入多功能烟气脱硫塔浓缩段，蒸发浓硫酸铵溶液，进入吸收段，与吸收液反应，其中大部分的二氧化硫被吸收。同时脱硫塔也脱除其他酸性气体(氯化氢、氟化氢)。净烟气经除雾器除雾后(雾滴浓度小于75mg/Nm3)排放至烟囱。

2.2吸收系统

烟气和吸收液在脱硫塔中混合并发生吸收反应。吸收液流入脱硫塔底部的氧化段，并被氧化风机送来的空气强制氧化。氧化后的吸收液加氨后继续参与吸收反应，形成硫酸铵溶液，剩余部分返回循环槽，经二级循环泵送至脱硫塔浓缩段进行浓缩，形成晶体含量为10%～15%的硫酸铵浆液。硫酸铵浆液返回到循环槽。硫化铵排放泵排入至后处理系统。

2.3氧化空气系统

室温空气经过滤后由氧化风机升压至0.1～0.3MPa，经氧化风管进入脱硫塔氧化区。

2.4吸收供给系统

15%～25%的氨水通过计量后进入氨水槽临时存储，由氨水泵从氨水槽内抽出，经调节阀组分别送至脱硫塔各加氨点与吸收液混合以保证脱硫效率。

2.5工艺水系统

工艺水共有三路，一路为化工区净循环工业废水做为主路，一路为循环水，另一路为生产水(做备用)经计量后进入工艺水槽储存，工艺水槽中的工艺水经工艺水泵输送至各用水点，包括塔顶补水、除雾器冲洗水、各泵进口冲洗水、离心机冲洗水等。

2.6旋流分离系统

从脱硫塔的浓缩段将达到一定浓度(10%～15%)的硫铵溶液经结晶泵引出进入旋流器、进行轻重分离，将结晶含量提高至65%以上后送入离心机。离心机进行固液分离，将母液分离回液池，硫酸铵晶体在干燥系统中干燥。

2.7干燥系统

由低压蒸气管网来的0.8MPa、180℃蒸气由干燥引风机牵引，经蒸气换热器换热后获得150℃热风，用于干燥硫铵。

从离心机出来的含水量约为3%的硫铵物料，经进料绞龙输送至干燥振动流化床内，干燥后的硫铵物料部分经过旋风除尘器收集，通过旋转卸料阀输送到包装机，大部分直接经过振动流化床干燥机进入包装机，进行包装储存。同时含有少量硫铵粉尘的干燥/冷却废气经过干燥引风机加压后排放进入脱硫塔吸收段喷淋洗涤，与脱硫塔净烟气同时回原烟囱排放。

3实际运行情况与设计值对比分析

根据脱硫系统SIS监控画面截屏，整理相关运行数据(如下表)发现，2套脱硫系统都存在氨逃逸偏大;2号脱硫塔净烟气出口烟温偏高;1号塔浓缩段温度偏高;循环槽液密度偏大;吸收塔入口粉尘浓度偏大等。

脱硫系统SIS数据分析表根据现场实地查看，发现2台脱硫塔的原烟道腐蚀严重，脱硫塔塔壁、栏杆腐蚀严重，氧化空气玻璃钢管道、浓缩区回流管道、三通磨损老化严重，脱硫净烟道腐蚀严重，烟囱排烟存在“气拖尾”现象，脱硫塔周围下“硫铵雨”等现象。

4解决措施

从脱硫系统运行情况、历史数据及现场设备状况分析，存在实际运行参数工况偏离设计工况的问题，测量元件不准确，无法按照反馈信息及时调整工况。

吸收塔区域腐蚀泄漏严重的主要因素为氨逃逸量偏大，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，在吸收塔周围形成酸雨现象，造成塔壁及烟道的腐蚀。导致氨逃逸偏大的主要原因是塔内件(喷淋管道、喷嘴、氧化风管等)存在破损。

吸收区浆液的喷淋覆盖面积不均匀，导致吸收区烟气温度高，增加了氨逃逸量;氧化空气管损坏后，亚硫酸铵溶液在氧化区的氧化速率降低，通过脱硫形成的亚硫酸铵是不稳定的化合物，如果不及时氧化成稳定的硫酸铵，很容易分解成二氧化硫和氨气，造成二氧化硫氨逃逸率同时升高。

4.1降低氨逃逸率的解决措施

4.1.1选择合理的液气比

由于氨逃逸与液气比关系密切，从抑制氨逃逸的角度考虑，选择较大的液气比，可有效降低液相游离氨含量，同时使气相氨的含量很低，这样就抑制了气溶胶的生成。氨法脱硫一般液气比建议采用5～10。而目前脱硫系统实际液气比约为3.2，故需要调整一级循环泵的浆液流量，增大液气比。

4.1.2提高氧化率

脱硫后的亚硫酸铵如果氧化不完全会造成亚硫酸铵的逃逸，氨法脱硫生成的亚硫酸氢铵、亚硫酸铵是不稳定的化合物，需进一步氧化生成稳定的硫酸铵，若缺少氧化或氧化不充分，亚硫酸氢铵、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，保证充足的氧量，实现亚硫酸铵、亚硫酸氢铵的充分氧化，可有效降低氨逃逸率。

4.1.3控制脱硫塔出口温度

脱硫塔内烟气温度与氨逃逸率存在较大的相关性。当烟气温度高于60℃时，氨水会分解为氨气和水蒸汽，脱硫效率降低的同时，氨逃逸率升高，有效控制烟气温度对提高脱硫效率、降低氨逃逸率有重要的影响。

4.1.4合理控制氨水浓度

避免脱硫过程中氨逃逸，控制脱硫区域气态氨含量，由气液平衡得知，氨水的浓度降低可以有效降低气态氨的浓度。氨浓度建议控制在10%～20%范围内。

4.1.5脱硫塔进口喷淋

在脱硫塔烟气进口区域设置水喷淋，三氧化硫等强酸性氧化物极易溶于水，喷水可以使强酸性氧化物迅速溶于水，从而避免气溶胶的产生，防止氨逃逸率偏高。

4.1.6脱硫塔出口加装高效除尘除雾器装置

脱硫系统目前设计一层除雾器，除雾效果较差，有大量雾滴携带氨气经过除雾器后大量逃逸至净烟道及烟囱，在净烟道形成亚硫酸氢铵，对净烟道造成严重腐蚀。

当烟气经过吸收段后，烟气中的雾滴主要成分为浆液液滴、凝结液滴和粉尘颗粒，雾滴进入高效除尘除雾器，经气旋板使脱硫烟气旋转起来，在气旋器上方形成气液两相的剧烈旋转及扰动，从而使得烟气中的小液滴、粉尘颗粒、气溶胶等微小颗粒物相互碰撞团聚凝聚成大液滴，其与气旋筒壁碰撞，并被气旋筒壁捕获吸收，加装高效除尘除雾器后，可有效降低氨逃逸率。

4.2氨法烟气脱硫的防腐蚀措施

4.2.1氨法烟气脱硫的腐蚀机理

吸收塔的内部腐蚀主要是由于氨水混合物喷淋液中过量的氯化物引起的点蚀和烟雾冲刷造成的磨损侵蚀。含SO2的烟气会在脱硫烟气系统的各个环节都会对设备造成腐蚀。腐蚀可能有多种形式，主要包括晶体腐蚀、化学腐蚀、电化学腐蚀。由于氨法脱硫中的固体颗粒较少，故磨蚀几乎不存在。

(1)结晶腐蚀

在烟气脱硫过程中，生成的可溶性硫酸盐或亚硫酸盐以液相方式渗入防腐层表面的孔隙中，当系统停运时，在自然干燥下生成结晶盐，结晶盐体积膨胀后将对防腐材料内部产生应力，破坏防腐层，特别是在干湿条件交替作用的情况下，腐蚀更加严重。

(2)化学腐蚀

烟气中的腐蚀介质在特定温度和湿度下与金属材料发生化学反应生成可溶性盐，导致设备腐蚀。主要的化学方程式是：

水解生产游离的硫酸：

如此循环反复，使腐蚀不断进行下去。

(3)电化学腐蚀

金属材料与浆液及湿烟气接触，通过电极反应产生的腐蚀导致电化学腐蚀，金属表面直接与烟气介质发生反应，在潮湿条件下，尤其在焊接焊缝处容易发生电化学腐蚀，主要反应式如下：

4.2.2烟气脱硫系统的防腐措施

(1)原烟道干湿界面材料选择

1)不锈钢材质。按照烟气脱硫腐蚀介质的特性，通常选用耐腐蚀不锈钢，如316L或317不锈钢材质。这是一类超低碳和低碳的奥氏体不锈钢，但在氨法脱硫的实际使用效果并不理想，出现一些点蚀、缝隙腐蚀和冲刷腐蚀，抗腐蚀周期较短。

2)镍基合金。镍基合金是以镍和钴、钼、铁、钨、铬等为主要成分的连续固溶体合金，以蒙乃尔合金和哈氏合金为代表。其耐腐蚀性和加工性能非常好，使用寿命也非常理想。

故脱硫原烟道入口干湿界面至少2m内应采用内衬2mmC276哈氏合金钢并采用搭接焊接工艺。同时吸收塔内原烟道的上方焊接挡液板，挡液板要求衬C276，可防止喷淋顺塔壁流入烟道内。

(2)净烟道防腐材料选择

1)玻璃钢材质。玻璃钢是以合成树脂为粘合剂，以玻璃纤维制品作增强材料而制成的，它质轻、强度高、成型工艺简单、化学稳定性好。性能优良的玻璃钢使用温度可达100℃～120℃，短时可达160℃，但玻璃钢容易产生加工缺陷，如气泡、裂纹等，加之烟气脱硫条件苛刻，安全可靠性不足。故不建议净烟道采用玻璃钢材质。

2)橡胶衬里材质。具有较高的化学稳定性，可耐强酸、有机酸、碱和盐溶液，但对强氧化性介质的化学稳定性差，使用温度较低，一般在65℃-100℃，温度超过规定值后迅速受到破坏，抗渗性不如玻璃鳞片树脂涂料，价格比玻璃鳞片树脂涂料高，维修工作量大。

3)玻璃鳞片树脂材质。玻璃鳞片树脂涂料中的玻璃鳞片占组成的20%～30%(w%)，其在衬层中采取和基材表面平行的方向重叠排列，只有当玻璃鳞片的厚度达到要求范围(2～5μm)时，才能保证在衬层中有百余层的GF排列(1mm厚，约100层)。

这种结构阻止了腐蚀性离子、水和氧气等的渗透，减小了树脂硬化的收缩率和残留应力，缩小了涂层和金属基体之间热膨胀系数的差值。因此可阻止因反复、急剧的温度变化而引起的龟裂和剥落，增强了衬层的附着力，提高了衬层的机械强度、表面硬度，而且增强了衬层的耐磨性。故氨法脱硫净烟道防腐建议采用此技术。

4.3降低脱硫系统氯离子浓度措施

降低脱硫系统氯离子浓度，可有效降低脱硫系统腐蚀，延长设备使用寿命。硫酸铵易溶于水，若采用废水外排去除氯离子的方式，会导致硫酸铵大量流失，造成环境二次污染的同时，又造成资源浪费。

因此氨-硫酸铵脱硫技术不建议采用废水外排的方式解决氯离子富集的问题，建议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较高的要求。

燃煤电厂氨法脱硫设施正常运行时氯离子浓度一般为40g/L，故建议所有接触浆液的设备及管道的防腐按氯离子60g/L设计。当氯离子超过设计值时，可采用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。

5结语

根据环境保护部、国家发展和改革委员会、国家能源局(环发〔2015〕164号)《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知要求：到2020年，所有具备改造条件的燃煤电厂要实现超低排放(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/m3)。

国家对二氧化硫、氮氧化物、烟尘等主要污染物达标排放要求日益严格，由于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，因此研究并解决氨法脱硫面临的氨逃逸、氧化率低、氯离子富集等问题，对于氨法脱硫稳定运行及超低排放具有重要意义。

,