來源：除灰脫硫脫硝技術聯盟

内蒙古大唐國際克什克騰某公司動力中心脫硫系統采用氨法脫硫，針對氨法脫硫運行參數及現場存在的缺陷，提出合理的解決措施，有效降低了氨逃逸，降低了漿液對吸收塔、煙道的腐蝕，減少了“硫铵雨”對周圍設備的腐蝕，保證了脫硫系統的穩定運行。

1工藝原理

氨脫硫技術是基于NH3和SO2在水溶液中的反應。煙氣脫硫塔吸收段中的NH3吸收鍋爐煙氣中的SO2，得到亞硫酸铵或亞硫酸氫铵水溶液。如反應方程式①，在脫硫塔的氧化段，将壓縮空氣吹入氧化段，亞硫酸铵發生氧化反應生成硫酸铵溶液，參見方程式②。

在脫硫塔的濃縮段，利用高溫煙道氣的熱量将硫酸铵溶液進行濃縮，得到含固量為10%至20%的硫酸铵漿液。漿液排至循環槽内，并通過旋流器進行分離、離心機進行脫水，然後幹燥、包裝，最終獲得硫铵産品。

2工藝流程簡述

脫硫系統由兩級循環組成，一級循環是在氧化段和吸收段進行的循環，二級循環是在循環槽與濃縮段進行的循環。

煙氣通過原煙道進入濃縮段，與二級循環進行換熱，煙氣降溫至60℃左右(二氧化硫最佳吸收溫度)進入吸收段，煙氣降溫的同時二級循環漿液利用高溫煙氣的熱量将硫铵溶液濃縮、結晶、出料。

煙氣進入吸收段與氨的複雜水溶液進行吸收反應，脫去煙氣中的二氧化硫，得到合格煙氣通過除霧器後排放至大氣。吸收反應得到的亞硫铵溶液回流至氧化段進行氧化反應，得到硫酸铵溶液。

氧化段的硫酸铵漿液可通過一級泵C的稀硫铵副線補充至濃縮段，為濃縮段不斷提供漿液，氧化段可通過補水來維持稀釋漿液的液位，已到達總體可持續運行的效果，氨法脫硫系統見下圖。

氨法脫硫系統

2.1煙氣系統

來自鍋爐引風機的煙氣通過原煙氣風門進入多功能煙氣脫硫塔濃縮段，蒸發濃硫酸铵溶液，進入吸收段，與吸收液反應，其中大部分的二氧化硫被吸收。同時脫硫塔也脫除其他酸性氣體(氯化氫、氟化氫)。淨煙氣經除霧器除霧後(霧滴濃度小于75mg/Nm3)排放至煙囪。

2.2吸收系統

煙氣和吸收液在脫硫塔中混合并發生吸收反應。吸收液流入脫硫塔底部的氧化段，并被氧化風機送來的空氣強制氧化。氧化後的吸收液加氨後繼續參與吸收反應，形成硫酸铵溶液，剩餘部分返回循環槽，經二級循環泵送至脫硫塔濃縮段進行濃縮，形成晶體含量為10%～15%的硫酸铵漿液。硫酸铵漿液返回到循環槽。硫化铵排放泵排入至後處理系統。

2.3氧化空氣系統

室溫空氣經過濾後由氧化風機升壓至0.1～0.3MPa，經氧化風管進入脫硫塔氧化區。

2.4吸收供給系統

15%～25%的氨水通過計量後進入氨水槽臨時存儲，由氨水泵從氨水槽内抽出，經調節閥組分别送至脫硫塔各加氨點與吸收液混合以保證脫硫效率。

2.5工藝水系統

工藝水共有三路，一路為化工區淨循環工業廢水做為主路，一路為循環水，另一路為生産水(做備用)經計量後進入工藝水槽儲存，工藝水槽中的工藝水經工藝水泵輸送至各用水點，包括塔頂補水、除霧器沖洗水、各泵進口沖洗水、離心機沖洗水等。

2.6旋流分離系統

從脫硫塔的濃縮段将達到一定濃度(10%～15%)的硫铵溶液經結晶泵引出進入旋流器、進行輕重分離，将結晶含量提高至65%以上後送入離心機。離心機進行固液分離，将母液分離回液池，硫酸铵晶體在幹燥系統中幹燥。

2.7幹燥系統

由低壓蒸氣管網來的0.8MPa、180℃蒸氣由幹燥引風機牽引，經蒸氣換熱器換熱後獲得150℃熱風，用于幹燥硫铵。

從離心機出來的含水量約為3%的硫铵物料，經進料絞龍輸送至幹燥振動流化床内，幹燥後的硫铵物料部分經過旋風除塵器收集，通過旋轉卸料閥輸送到包裝機，大部分直接經過振動流化床幹燥機進入包裝機，進行包裝儲存。同時含有少量硫铵粉塵的幹燥/冷卻廢氣經過幹燥引風機加壓後排放進入脫硫塔吸收段噴淋洗滌，與脫硫塔淨煙氣同時回原煙囪排放。

3實際運行情況與設計值對比分析

根據脫硫系統SIS監控畫面截屏，整理相關運行數據(如下表)發現，2套脫硫系統都存在氨逃逸偏大;2号脫硫塔淨煙氣出口煙溫偏高;1号塔濃縮段溫度偏高;循環槽液密度偏大;吸收塔入口粉塵濃度偏大等。

脫硫系統SIS數據分析表根據現場實地查看，發現2台脫硫塔的原煙道腐蝕嚴重，脫硫塔塔壁、欄杆腐蝕嚴重，氧化空氣玻璃鋼管道、濃縮區回流管道、三通磨損老化嚴重，脫硫淨煙道腐蝕嚴重，煙囪排煙存在“氣拖尾”現象，脫硫塔周圍下“硫铵雨”等現象。

4解決措施

從脫硫系統運行情況、曆史數據及現場設備狀況分析，存在實際運行參數工況偏離設計工況的問題，測量元件不準确，無法按照反饋信息及時調整工況。

吸收塔區域腐蝕洩漏嚴重的主要因素為氨逃逸量偏大，在氣态氨和水存在的條件下與煙氣中的二氧化硫和三氧化硫反應生成了硫酸铵和亞硫酸铵固體微粒，在吸收塔周圍形成酸雨現象，造成塔壁及煙道的腐蝕。導緻氨逃逸偏大的主要原因是塔内件(噴淋管道、噴嘴、氧化風管等)存在破損。

吸收區漿液的噴淋覆蓋面積不均勻，導緻吸收區煙氣溫度高，增加了氨逃逸量;氧化空氣管損壞後，亞硫酸铵溶液在氧化區的氧化速率降低，通過脫硫形成的亞硫酸铵是不穩定的化合物，如果不及時氧化成穩定的硫酸铵，很容易分解成二氧化硫和氨氣，造成二氧化硫氨逃逸率同時升高。

4.1降低氨逃逸率的解決措施

4.1.1選擇合理的液氣比

由于氨逃逸與液氣比關系密切，從抑制氨逃逸的角度考慮，選擇較大的液氣比，可有效降低液相遊離氨含量，同時使氣相氨的含量很低，這樣就抑制了氣溶膠的生成。氨法脫硫一般液氣比建議采用5～10。而目前脫硫系統實際液氣比約為3.2，故需要調整一級循環泵的漿液流量，增大液氣比。

4.1.2提高氧化率

脫硫後的亞硫酸铵如果氧化不完全會造成亞硫酸铵的逃逸，氨法脫硫生成的亞硫酸氫铵、亞硫酸铵是不穩定的化合物，需進一步氧化生成穩定的硫酸铵，若缺少氧化或氧化不充分，亞硫酸氫铵、亞硫酸铵會在一定的條件下，分解為二氧化硫和氨氣，這會造成氨逃逸量增加，同時二氧化硫排放超标，保證充足的氧量，實現亞硫酸铵、亞硫酸氫铵的充分氧化，可有效降低氨逃逸率。

4.1.3控制脫硫塔出口溫度

脫硫塔内煙氣溫度與氨逃逸率存在較大的相關性。當煙氣溫度高于60℃時，氨水會分解為氨氣和水蒸汽，脫硫效率降低的同時，氨逃逸率升高，有效控制煙氣溫度對提高脫硫效率、降低氨逃逸率有重要的影響。

4.1.4合理控制氨水濃度

避免脫硫過程中氨逃逸，控制脫硫區域氣态氨含量，由氣液平衡得知，氨水的濃度降低可以有效降低氣态氨的濃度。氨濃度建議控制在10%～20%範圍内。

4.1.5脫硫塔進口噴淋

在脫硫塔煙氣進口區域設置水噴淋，三氧化硫等強酸性氧化物極易溶于水，噴水可以使強酸性氧化物迅速溶于水，從而避免氣溶膠的産生，防止氨逃逸率偏高。

4.1.6脫硫塔出口加裝高效除塵除霧器裝置

脫硫系統目前設計一層除霧器，除霧效果較差，有大量霧滴攜帶氨氣經過除霧器後大量逃逸至淨煙道及煙囪，在淨煙道形成亞硫酸氫铵，對淨煙道造成嚴重腐蝕。

當煙氣經過吸收段後，煙氣中的霧滴主要成分為漿液液滴、凝結液滴和粉塵顆粒，霧滴進入高效除塵除霧器，經氣旋闆使脫硫煙氣旋轉起來，在氣旋器上方形成氣液兩相的劇烈旋轉及擾動，從而使得煙氣中的小液滴、粉塵顆粒、氣溶膠等微小顆粒物相互碰撞團聚凝聚成大液滴，其與氣旋筒壁碰撞，并被氣旋筒壁捕獲吸收，加裝高效除塵除霧器後，可有效降低氨逃逸率。

4.2氨法煙氣脫硫的防腐蝕措施

4.2.1氨法煙氣脫硫的腐蝕機理

吸收塔的内部腐蝕主要是由于氨水混合物噴淋液中過量的氯化物引起的點蝕和煙霧沖刷造成的磨損侵蝕。含SO2的煙氣會在脫硫煙氣系統的各個環節都會對設備造成腐蝕。腐蝕可能有多種形式，主要包括晶體腐蝕、化學腐蝕、電化學腐蝕。由于氨法脫硫中的固體顆粒較少，故磨蝕幾乎不存在。

(1)結晶腐蝕

在煙氣脫硫過程中，生成的可溶性硫酸鹽或亞硫酸鹽以液相方式滲入防腐層表面的孔隙中，當系統停運時，在自然幹燥下生成結晶鹽，結晶鹽體積膨脹後将對防腐材料内部産生應力，破壞防腐層，特别是在幹濕條件交替作用的情況下，腐蝕更加嚴重。

(2)化學腐蝕

煙氣中的腐蝕介質在特定溫度和濕度下與金屬材料發生化學反應生成可溶性鹽，導緻設備腐蝕。主要的化學方程式是：

水解生産遊離的硫酸：

如此循環反複，使腐蝕不斷進行下去。

(3)電化學腐蝕

金屬材料與漿液及濕煙氣接觸，通過電極反應産生的腐蝕導緻電化學腐蝕，金屬表面直接與煙氣介質發生反應，在潮濕條件下，尤其在焊接焊縫處容易發生電化學腐蝕，主要反應式如下：

4.2.2煙氣脫硫系統的防腐措施

(1)原煙道幹濕界面材料選擇

1)不鏽鋼材質。按照煙氣脫硫腐蝕介質的特性，通常選用耐腐蝕不鏽鋼，如316L或317不鏽鋼材質。這是一類超低碳和低碳的奧氏體不鏽鋼，但在氨法脫硫的實際使用效果并不理想，出現一些點蝕、縫隙腐蝕和沖刷腐蝕，抗腐蝕周期較短。

2)鎳基合金。鎳基合金是以鎳和钴、钼、鐵、鎢、鉻等為主要成分的連續固溶體合金，以蒙乃爾合金和哈氏合金為代表。其耐腐蝕性和加工性能非常好，使用壽命也非常理想。

故脫硫原煙道入口幹濕界面至少2m内應采用内襯2mmC276哈氏合金鋼并采用搭接焊接工藝。同時吸收塔内原煙道的上方焊接擋液闆，擋液闆要求襯C276，可防止噴淋順塔壁流入煙道内。

(2)淨煙道防腐材料選擇

1)玻璃鋼材質。玻璃鋼是以合成樹脂為粘合劑，以玻璃纖維制品作增強材料而制成的，它質輕、強度高、成型工藝簡單、化學穩定性好。性能優良的玻璃鋼使用溫度可達100℃～120℃，短時可達160℃，但玻璃鋼容易産生加工缺陷，如氣泡、裂紋等，加之煙氣脫硫條件苛刻，安全可靠性不足。故不建議淨煙道采用玻璃鋼材質。

2)橡膠襯裡材質。具有較高的化學穩定性，可耐強酸、有機酸、堿和鹽溶液，但對強氧化性介質的化學穩定性差，使用溫度較低，一般在65℃-100℃，溫度超過規定值後迅速受到破壞，抗滲性不如玻璃鱗片樹脂塗料，價格比玻璃鱗片樹脂塗料高，維修工作量大。

3)玻璃鱗片樹脂材質。玻璃鱗片樹脂塗料中的玻璃鱗片占組成的20%～30%(w%)，其在襯層中采取和基材表面平行的方向重疊排列，隻有當玻璃鱗片的厚度達到要求範圍(2～5μm)時，才能保證在襯層中有百餘層的GF排列(1mm厚，約100層)。

這種結構阻止了腐蝕性離子、水和氧氣等的滲透，減小了樹脂硬化的收縮率和殘留應力，縮小了塗層和金屬基體之間熱膨脹系數的差值。因此可阻止因反複、急劇的溫度變化而引起的龜裂和剝落，增強了襯層的附着力，提高了襯層的機械強度、表面硬度，而且增強了襯層的耐磨性。故氨法脫硫淨煙道防腐建議采用此技術。

4.3降低脫硫系統氯離子濃度措施

降低脫硫系統氯離子濃度，可有效降低脫硫系統腐蝕，延長設備使用壽命。硫酸铵易溶于水，若采用廢水外排去除氯離子的方式，會導緻硫酸铵大量流失，造成環境二次污染的同時，又造成資源浪費。

因此氨-硫酸铵脫硫技術不建議采用廢水外排的方式解決氯離子富集的問題，建議通過結晶的方式控制脫硫塔内氯離子含量，這就對脫硫裝置防腐性能提出了較高的要求。

燃煤電廠氨法脫硫設施正常運行時氯離子濃度一般為40g/L，故建議所有接觸漿液的設備及管道的防腐按氯離子60g/L設計。當氯離子超過設計值時，可采用抽取漿液外部幹燥等方式來控制脫硫塔内氯離子平衡，降低裝置腐蝕風險。

5結語

根據環境保護部、國家發展和改革委員會、國家能源局(環發〔2015〕164号)《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》的通知要求：到2020年，所有具備改造條件的燃煤電廠要實現超低排放(基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分别不高于10、35、50mg/m3)。

國家對二氧化硫、氮氧化物、煙塵等主要污染物達标排放要求日益嚴格，由于氨法脫硫技術因對不同煤種特别是高硫煤具有很強的适應性及較高的脫硫效率，因此研究并解決氨法脫硫面臨的氨逃逸、氧化率低、氯離子富集等問題，對于氨法脫硫穩定運行及超低排放具有重要意義。

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