原路安

（山西临汾热电有限公司，山西 临汾 041000）

湿式氨法脱硫工艺在大型火电机组应用应重视的问题

原路安

（山西临汾热电有限公司，山西 临汾 041000）

阐述了湿式氨法脱硫工艺的原理、工艺、设备及其在大型火电机组上的应用实践，对其运行过程中出现的加氨振动、设备腐蚀、气溶胶现象等问题进行了详细的描述，并提出了工程建设及运行过程中应重视的问题。

氨法脱硫；火电机组；氨源；腐蚀；磨损；气溶胶

0 引言

氨法脱硫因具有脱硫效率高和副产物硫酸铵可作为化肥原料销售等特点，在化工、冶金等具有废氨水或就近有氨源行业中有一定规模的发展，近年来亦越来越受到火力发电行业的关注，并在一些大型火力发电机组上进行了工程实践，但还未被大量推广。

1 氨法脱硫的基本原理

总反应式：SO2+2NH3+H2O=（NH4）2SO3。

吸收过程：SO2+（NH4）2SO3+H2O=2NH4HSO3。

还原过程：NH3+NH4HSO3=（NH4）2SO3。

同时，吸收液中亚硫酸铵被鼓入的氧化空气氧化成硫酸铵

2（NH4）2SO3+O2=2（NH4）2SO4

从反应机理来看，氨法脱硫的主要吸收剂为亚硫酸铵，氨法脱硫实质上是循环NH4HSO3和（NH4）2SO3的水溶液来吸收SO2的过程，随着亚硫酸氢铵比例的不断增大，二氧化硫吸收能力降低，需补充液氨或氨水来将亚硫酸氢铵转化成亚硫酸铵，保证稳定的脱硫效率[1]。

2 氨法脱硫工艺流程

原烟气进入吸收塔，含氨的浆液吸收烟气中的SO2，脱硫后的净烟气经除雾后排放。吸收SO2后的浆液在塔底被氧化风机鼓入的空气氧化成硫酸铵浆液，浆液在塔内，充分利用进口烟气的热量，不断蒸发浓缩达到过饱和状态析出晶体（称为塔内结晶）；或浓缩到接近饱和状态的浆液在吸收塔外，利用蒸发结晶设备加热蒸发形成含有硫酸铵晶体的浆液（称为塔外结晶），含有硫酸铵晶体的浆液经固液分离后，母液回吸收系统进行再循环，湿物料产品经干燥后得到硫酸铵产品。

3 氨法脱硫的应用

东方希望包头稀土铝业有限公司电厂二期2× 350 MW机组锅炉烟气氨法脱硫项目（1炉1塔），处理烟气量120万m3／h，2008年10月建成投产。

患者,男,36岁,货车司机,头痛项强伴眩晕、恶心呕吐。平卧眩晕减轻,动则尤甚。查:颈椎CT显示:C4~6椎体骨质增生。诊断为:颈椎病。中医辩证为少阳兼太阳证。冶宜和解少阳,调和气血。处方:柴胡12 g,黄芩12g,党参15g炙甘草9g,生姜三片,大枣6枚,桂枝12g川芎12g,葛根25g,日1剂,水煎服,1日2次。3剂后,眩晕减轻,原方再服10剂痊愈。

广西水利电力建设集团田东电厂2×13.5万kW机组氨法烟气脱硫工程（2炉1塔），处理烟气量110万m3／h，脱硫效率大于95%，副产硫酸铵约10万t，项目2009年9月建成投产。

山西临汾热电有限公司2×300 MW机组锅炉烟气氨法脱硫项目（1炉1塔），处理烟气量110万m3／h，2012年12月建成试运。

4 氨法脱硫应用中应注意的问题

4.1 加氨方式的选择

300 MW以上火力发电机组烟气量在110万～150万Nm3/h，烟气中二氧化硫含量根据煤种不同，在2 000～8 000 mg/Nm3不等，液氨耗量1～4 t/h，折合成20%的氨水，每小时需求量5～20 t，考虑运输成本和场地要求，发电公司一般均采用液氨作为吸收剂。

加氨方式分为3种，一是利用氧化喷枪加气氨：将液氨气化后，与氧化空气在氧化喷枪处混合，加入浆液中，通过搅拌使浆液均匀。二是加氨水：将液氨利用液氨稀释设备稀释成氨水，补充至循环浆液中。三是直接加液氨：液氨通过静态混合器加入脱硫循环泵入口，直接与浆液混合，3种加氨方式优缺点分析如表1所示。

表1 3种加氨方式优缺点比较

直接加液氨方式 液氨计量泵、静态混合器设备较少，但溶解液氨能力较差，散热速度慢，不适于加氨量高于0.5 t/h的系统直接加液氨方式。虽然系统简单，但加氨量较多时，液氨溶解剧烈放热的特性，使其在静态混合器中与浆液混合时，会发生局部沸腾“爆裂”，混合器内胆存在扭曲变形，见图1，严重时，在浓缩循环泵入口“爆裂”现象仍未停止，致使整个循环泵管道振动，见图2。

图1 混合器内胆扭曲变形

图2 循环管道振动致墙体龟裂

4.2 耐腐蚀材料的选择

锅炉烟气成分较为复杂，除粉尘外，主要腐蚀性介质有氯离子、氟离子、硫酸根离子、亚硫酸根离子等。在不断蒸发浓缩过程中，含有氯离子、氟离子的溶解度较高的物质在浆液中富集，浓度越来越高，吸收塔内氯离子浓度会高达40 000 mg/L，蒸发浓缩设备中，氯离子浓度进一步增加，同时考虑高温腐蚀和粉尘、硫酸铵晶粒的磨损等因素影响，如果材料选择不当，将会对装置产生破坏性腐蚀，见图3、图4所示。

图3 316 L的汽水分离装置腐蚀

图4 加热器钛管腐蚀

4.3 氧化曝气方式的选择

在氨法脱硫中，氧化空气进入吸收塔浆液池的形式广泛应用的为氧化曝气管+喷枪。氧化曝气管是一种带许多小孔的开放式管路，喷枪的形式较为简单。也有的公司为了使亚硫酸铵氧化充分，选择膜式微孔曝气器装置。该装置曝气气泡直径小，氧化接触面积大，可提高氧化效果，但脱硫浆液中，含有大量的粉尘和硫酸盐晶粒，会对微孔造成堵塞，严重时曝气器振动断裂。

因此选择氧化曝气方式，在考虑氧化效果的同时，要充分考虑粉尘和硫酸盐晶粒的影响。

4.4 气溶胶现象的控制

氨法脱硫形成气溶胶颗粒的主要途径：一是氨水挥发逸出的气态NH3与烟气中的SO2通过气相反应形成（NH4）2SO3、（NH4）HSO3、（NH4）2SO4等组分；二是脱硫浆液中，含有大量的（NH4）2SO3、（NH4）HSO3、（NH4）2SO4等铵盐，在浆液循环喷淋过程中，液滴被烟气溶解携带或机械携带。由于硫酸铵盐溶解度高，是硫酸钙盐的400倍左右，因此，氨法脱硫气溶胶现象显著[2]。

有效控制气溶胶现象与脱硫浆液浓度调整、加氨量的大小、液气比选择、除雾器选型都有着较大的关系，但难以达到石灰石—石膏法的排烟效果。

4.5 脱硫可靠性对机组的影响

随着国家对环境保护的重视，新建火电项目一律取消旁路烟道建设，已建火电机组亦要求限期完成脱硫旁路烟道的拆除工作。机组稳定运行要求脱硫系统必须稳定可靠，脱硫工艺是否成熟；设备的选型、配置、质量是否可靠；浆液输送管线布置是否流畅，防沉积、堵塞措施是否到位都将影响系统的稳定运行。

4.6 氨源的影响

氨法脱硫工艺的选择要根据吸收剂来源、副产品的市场、安全环境、排放要求来综合确定，氨法脱硫适合在氨源毗邻、以废治废的企业，远距离购买商品液氨作为吸收剂，要充分考虑经济效益及运输、存储方面的安全和环境风险。

5 结束语

国内各环保公司氨法脱硫技术水平参差不齐，脱硫工艺的脱硫能力、运行安全稳定性及设备的可靠性及检修维护频次、费用是选择脱硫工艺的重要因素，如何综合考虑上述因素的影响，并妥善解决气溶胶问题，将成为氨法脱硫工艺在大型火力发电厂推广的关键。

[1] 陈梅倩，何伯述，陈广华.氨法脱硫反应特性的化学动力学分析 [J].环境科学学报，2005，25（7）：886-890.

[2] 鲍静静，印华斌，杨林军，等.湿式氨法烟气脱硫中气溶胶的形成特性研究 [J].高校化学工程学报，2010，24(2)：325-330.

Application of Wet Ammonia Desulphurization Technology in Large Thermal Power Unit

YUAN Luan
（Shanxi Linfen Thermal Power Co.,Ltd.,Linfen,Shanxi041000,China）

The principle,processes and the equipment that are used in wet ammonia desulphurization are illustrated in this paper, and the application practice of this technique in coal-fired power units are introduced.Some abnormal phenomenon including vibration, corrosion and aerosols formation etc.are described in detail,and the issues that should be paid attention to in construction and operation are put forward.

ammonia desulphurization；thermal power unit；ammonia source；corrosion；wearing；aerosol

X701.3

B

1671-0320（2017）04-0070-03

2017-03-19，

2017-05-17

原路安(1964)，男，山西长治人，1989年毕业于太原电力学校热能动力专业，工程师，从事火电厂生产管理工作。