氨法脱硫运行的经验及建议

氨法脱硫运行的经验及建议

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“硫镂雨”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S02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S02,得到亚硫酸镂或亚硫酸氢镂水溶液。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，亚硫酸钱发生氧

化反应生成硫酸钱溶液，参见方程式②。

S()2+H2O+XNH3=(NH4)XH2_XS()3①

(NHJH27so3+1/2(%+(2-x)NH5=(NH4)2SO4(2)

总的反应方程式为：

二破信争而到即

SO2+H2O+2NH3+1/2()2=(NH4)2SOJZ

在脱硫塔的浓缩段，利用高温烟道气的热量将硫酸钱溶液进行浓缩，得到

含固量为10%至20%的硫酸镂浆液。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，最终获得硫镂产品。

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U

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

烟气的热量将硫镂溶液浓缩、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钱溶液回流

至氧化段进行氧化反应，得到硫酸核溶液。

氧化段的硫酸锈浆液可通过一级泵C的稀硫钱副线补充至浓缩段，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。

L

y

i

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

发浓硫酸锈溶液，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，形成硫酸核溶液，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%的硫酸铁浆液。硫酸

镂浆液返回到循环槽，硫化镂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•定浓度（10%〜15%）的硫钱溶液经结晶泵引出

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，硫酸铁晶体在干燥系统中T燥。

逸量;氧化空气管损坏后，亚硫酸核溶液在氧化区的氧化速率降低，通过脱

硫形成的亚硫酸镂是不稳定的化合物，如果不及时氧化成稳定的硫酸钱，

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W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

脱硫后的亚硫酸核如果氧化不完全会造成亚硫酸铉的逃逸，氨法脱硫生成

的亚硫酸氢钱、亚硫酸钱是不稳定的化合物，需进一步氧化生成稳定的硫

酸筱，若缺少氧化或氧化不充分，亚硫酸氢镂、亚硫酸镂会在一定的条件

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，实现亚硫酸镂、亚硫酸氢钱的充分氧化，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60c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，控制脱硫区域气态氮含量，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筱，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S02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：

水解牛产游离的硫酸：

4FeSO4+10H2()+()2=4Ee(OH)3+4H2SO4

2HCl+Fe=FeCl.+H,.算写学xh&j附i

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：

Fe—►Fe++2e

2+

Fe+8FeO•OH+2e^3FespMM

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)银基合金。银基合金是以银和钻、铝、铁、鸽、格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2mme276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160C,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65C-100C,

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，维修工作最大。

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（2〜5必1）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，减小了树脂硬化的吹缩

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。

硫酸钱易溶于水，若采用废水外排去除氯离子的方式，会导致硫酸钱大量

流失，造成环境二次污染