氨法脫硫工藝存在的問題及應對措施

　　摘要：為了解決當前的環境問題，進一步控制二氧化硫的排放量，便興起了很多煙氣脫硫技術。在這其中氨法脫硫技術因為本身的脫硫速度快，脫硫的效率高，其裝置停開的時間也都相對比較短，再加上最后的產品經濟價值比較高，由此就成為了當下最受歡迎的一項脫硫技術，所以對其進行更加深入的分析具有極為重要的現實意義。

　　關鍵詞：氨法脫硫；有機催化劑；問題及措施

　　一、工藝概述

　　(一)原理

　　氨法脫硫就是氣體和液體之間相互傳質和傳熱，并且還發生了一定的化學反應這樣一個基本過程，其使用到的原理基本如下圖1所示。

　　圖1反應機理

　　在這整個脫硫過程之中(NH4)2SO3對二氧化硫只是起到主要的吸收作用，在后來隨著反應的進一步發生，其(NH4)2SO3的濃度就發生了相應的下降，NH4HSO3濃度發生了一定的上升。為了能夠保證整個脫硫循環液本身的吸收能力，需要向漿液池之中摻入一定量的氨水，將亞硫酸氫氨轉化成為亞硫酸銨，這樣等到漿液之中的亞硫酸氨的濃度上升到一定程度的時候，為了防止亞硫酸氫氨重新分解成二氧化硫，它就應該被氧化風機之中的氧化空氣強制氧化最終成為硫酸銨。因為氣態的SO2、氨氣以及水相互反應會生成亞硫酸氨最終導致氣溶膠的生成。所以在這整個過程之中應該要將亞硫酸氨和亞硫酸氫氨的比例控制在一個比較合理的范圍之中，這樣能夠有效保證該脫硫方式的脫硫效率以及減少氨逃逸的數量。

　　(二)流程

　　當下我們國家的氨法脫硫技術所使用到的工藝還是有所不同的，但是還是能夠將其分為吸收劑供給系統、工藝水系統、電氣系統以及循環液系統等等。其具體的工藝流程主要詳見圖2。

　　圖2工藝流程

　　(三)優勢

　　1.在該技術之下實施脫硫和其它的脫硫技術相比較具有一定的優勢，比如，在該技術之下脫硫塔本身不會輕易結垢，并且系統的阻力相對比較小，大約是1250帕，這主要是因為使用到的脫硫劑氨以及其它的一些產物本身具有非常高的化學活性，容易溶解于水。

　　2.該技術本身適用于各種含硫量的煤炭脫硫，不管是含硫高、含硫量低、還是含硫量中等都是可以使用的，特別是對于含硫量比較高或者是非常高的煤，所起到的脫硫效果是非常明顯的。一般情況當煤炭之中的含硫量比較高，所使用到的石灰石數量就會比較大，因此費用也就越高。但是在該技術之中所使用到的脫硫劑是廢氨水以及氨水，成本低廉；另外當煤炭之中的含硫量越高的時候其中副產品硫酸銨的產量就會越高，并且純度也會越高，最終能夠保證基本的經濟效益。

　　3.這種技術本身所使用的系統占地面積比較小，能源消耗量也比較低。它使用的脫硫劑是氨，氨本身是一種堿性非常好的吸收劑，在脫硫的時候氨和二氧化硫發生反應的過程是一種非常典型的氣液反應，整個反應非常完全，并且對于脫硫劑的使用率非常高。另外這種脫硫技術和原先的鈣法脫硫技術相比較本身所使用的吸收劑氨堿性比鈣基吸收劑強得多，所以基本上不會用到研磨、霧化以及循環等可以有效提升脫硫率的設施設備，所以能夠發現這種技術的脫硫系統結構非常簡單，占地面積也非常小，在運行的時候能耗相對比較低。

　　(四)氨法脫硫工藝脫硫效率的影響因素

　　1.氨水噴嘴的角度與數量

　　氨水霧化效果與脫硫效率具有較大的相關性，霧化效果越好，氨水與煙氣接觸面積越大，二氧化硫脫除效率越高。對于同等的煙氣量，不能簡單地通過增加氨水量提高脫硫效率，而應通過最大限度的提高噴霧技術，增加氣液接觸面積實現脫硫效率的提高。微液滴與大的覆蓋面積是關鍵。洗滌塔內煙氣分布不均勻，不同區域二氧化硫濃度存在較大差別，并且塔內煙氣流速與噴入氨水密度之間存在分配不均勻的矛盾，導致脫硫效率整體水平不高，因此，須通過合理設置氨水噴嘴角度和數量來消除此類問題，使脫硫效率整體水平得到提高。

　　2.脫硫塔溫度

　　脫硫塔內煙氣溫度與脫硫效率存在較大的相關性。對常溫至95℃脫硫塔脫硫效率與脫硫反應溫度之間的關系進行了研究，研究結果表明，低溫狀態下二氧化硫脫除率較高，隨溫度上升，脫除率下降；溫度繼續升高，脫除率則開始上升。在氨法脫硫工程實際應用過程中，脫硫塔內溫度宜控制在60℃以下或在80℃以上，才能有效保證煙氣脫硫效率。

　　當脫硫設施溫度連續超過50℃時，脫硫設施用水中的鈣、鎂等離子會在管路中結垢，造成堵塞，使氨水噴入量降低，脫硫效率下降，甚至出現脫硫設施堵塞停工的情況。不同地區水中鈣、鎂離子濃度不同，因此脫硫設施用水要充分考慮水質的具體情況。

　　氨水噴入量越大，煙氣與氨水接觸面積越大，脫硫效率越高，但隨著氨水量增加，脫硫效率增加緩慢并趨于穩定；但是脫硫設施外排廢液PH值升高，當PH值大于7時，表明氨水利用率開始下降，隨之將會出現氨逃逸、外排廢氣氣溶膠增加、脫硫副產品硫酸銨質量下降等問題。因此，氨水噴入量不是越多越好，要根據脫硫設施入口二氧化硫監測濃度、脫硫設施運行狀態等實際情況確定。

　　4.氨水濃度

　　在氨水噴入量一定的情況下，氨水濃度增加，氨傳質速度加快，氨與二氧化硫反映時間縮短，脫硫效率提高，但是氨消耗量增加。當選用低濃度氨水時，氨水霧化效率較高，氨水利用率增大，避免出現氨水浪費的情況，但是脫硫效率低于高濃度氨水。因此，在實際生產過程中，要綜合考慮脫硫效率和氨水成本兩個方面來確定氨水濃度。

　　5.用水水質

　　1.在使用的時候應該要對液氣比進行科學合理規劃，一般都是5到7，這樣就能夠有效控制氨逃逸問題，還能夠將相應設備能耗降到正常水平。

　　二、存在的問題和應對措施

　　在當下該脫硫技術雖然已經非常成熟了，但是在使用的時候還是存在一定的問題，比如氨逃逸、氣溶膠消散困難以及硫酸銨結晶速度慢等，這些問題的存在使得該技術的進一步推廣和應用受到極大的阻礙。

　　(一)氨逃逸、氣溶膠

　　相關規定表示當使用該脫硫劑技術的時候其吸收塔出口位置單位氨的質量不能大于10毫克，但是氨與銨鹽本身又是氣溶膠的重要組成部分。相關規定指出新建的燃煤鍋爐房的二氧化硫本身的排放量不能超過每立方米100毫克，對于已經存在的燃煤鍋爐房本身二氧化硫的排放量不能超過每立方米200毫克。所以能夠發現國家對于其二氧化硫的排放量要求十分嚴格，因此很多企業在使用氨法脫硫技術的時候經常會將氨的用量加大，以此提高脫硫效果，但是這就容易導致發生氨逃逸以及氣溶膠的問題。針對于此，很多專業人員紛紛表示可以使用以下幾個方法來解決當下這個比較棘手的問題。

　　3.氨水噴入量

　　2.或者是可以在保證氧化風量比較充足的基礎上將風壓機頭進行精確計算，這樣可以保證(NH4)2SO3以及NH4HSO3可以實現充分氧化。

　　3.可以設置出來雙塔流程，這會阻止氣溶膠的產生。

　　4.對于加氨的位置應該要科學合理規劃，這樣可以有效減少氨游離量。

　　5.或者要加大對氨的回收，使用噴淋水對其實行吸收，降低氨的濃度。

　　6.最后可以在尾氣外排口裝設一個靜電除塵器，這樣能夠有效改善其煙氣的質量，阻止硫酸銨以及氣溶膠排出去。

　　(二)硫酸銨結晶困難以及(NH4)2SO3氧化速度慢

　　相關人員認為整個氧化過程不僅僅要保證有充足的風量，還應該要對風機壓頭進行計算，主要就是看其除了要計算靜壓平衡以及管線阻力之外還要把空氣噴射到漿液之中的動力壓力進行合理計算。這是因為氧化空氣流量會直接影響到(NH4)2SO3的氧化，其次就是PH值。除此以外(NH4)2SO3本身的濃度對于氧化的速度也有一定的影響作用。

　　(三)氯離子富集問題

　　在解決氯離子富集問題的時候經常用到的方式就是石灰石法以及石膏法，這是將廢水進行外排，使系統之中的氯離子能夠達到基本的平衡，但是因為(NH4)2SO4易溶于水，所以使用這種方式就會使得其(NH4)2SO4流失掉，不僅會帶來嚴重的污染，還會產生資源浪費等問題，所以該工藝下不能使用廢水外排來解決氯離子富集的問題，通常使用的方式就是結晶。但是這種方式一般對于裝置本身的防腐性能有嚴格的要求。要是其氯離子大于設計值的時候可以使用(NH4)2SO4漿液抽取漿液進行外部干燥的手段來保持其氯離子的平衡，這種方式還能夠進一步降低裝置本身腐蝕的危害。

　　三、結束語

　　由于國家環保工作的日益嚴格，對煙塵、氮氧化物和二氧化硫的排放量提出了越來越嚴格的要求，所以鍋爐將需要進行大的改造。氨法脫硫工藝本身能夠針對含硫量比較大的煤炭，脫硫效率高、適應性強，所以使用范圍極為廣泛，對此就應該要將存在的相應問題加強研究，以此保證該技術的進一步推廣和應用。