氨法脫硫塔硫酸銨不結(jié)晶原因及處理措施

氨法脫硫塔硫酸銨不結(jié)晶原因及處理措施摘要：氨法脫硫技術(shù)作為濕法脫硫技術(shù)的一種，具有脫硫效率高、無固廢產(chǎn)生、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，是屬于可資源化的脫硫技術(shù)之一。近年來得到了環(huán)保相關(guān)部門的政策鼓勵(lì)，在我國(guó)得到了快速的推廣應(yīng)用。目前應(yīng)用主要分布于以下幾個(gè)領(lǐng)域：（1）化工（包括石油、石化等）企業(yè)的自備燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐煙氣脫硫，約氨法脫硫市場(chǎng)份額的70%左右；（2）其他行業(yè)的自備燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組煙氣脫硫，如有色、制藥、造紙、工園區(qū)等，約占10%；（3）鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫，約占10%；（4）火電廠煙脫硫，約占5%（5）石油化工行業(yè)、有色等非燃煤工藝廢氣的二氧化硫脫除，括硫酸生產(chǎn)尾氣、煤化工硫回收尾氣、煉油催化裂化煙氣等，約占5%。關(guān)鍵詞：硫酸銨；結(jié)晶；氨法脫硫引言氨法脫硫工藝在燃煤鍋爐脫硫除塵工段應(yīng)用廣泛。在鍋爐脫硫塔的實(shí)際運(yùn)行中，其重要指標(biāo)就是硫銨是否良好結(jié)晶。目前硫銨結(jié)晶過程中存在硫酸銨晶粒細(xì)小，周期性不出料的問題，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性能，增加運(yùn)行成本。影響硫銨不結(jié)晶的原因因素有很多種，下面就以某廠氨法脫硫塔3月份的運(yùn)行數(shù)據(jù)為例，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行工況對(duì)影響硫銨不結(jié)晶因素進(jìn)行逐項(xiàng)分析。1硫銨結(jié)晶原理硫銨的結(jié)晶屬于反應(yīng)過程，主要由反應(yīng)、過飽和溶液的形成、晶核的產(chǎn)生和晶體的成長(zhǎng)幾個(gè)階段組成。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，形成過飽和溶液，達(dá)到一定過飽和度時(shí)，析出固相微觀晶粒，這是晶核的形成過程，也稱為初級(jí)成核，接著是晶核的長(zhǎng)大也稱為晶體的生長(zhǎng)過程。同時(shí)，由于晶液的流動(dòng)，晶體之間及晶體與設(shè)備之間的摩擦、碰撞，液體對(duì)晶體表面的沖刷，又產(chǎn)生新的晶核，稱為二次成核。通常晶核的形成和晶體的成長(zhǎng)是同時(shí)進(jìn)行的。在結(jié)晶過程中，無論是晶核的形成，還是晶核的生長(zhǎng)，都要消耗溶液中的溶質(zhì)，均以一定的過飽和度為推動(dòng)力。每一粒晶體都是由一粒晶核生長(zhǎng)而成的，在一定條件下，如果晶核成核速率越大，晶核的生成量越多，溶液中有限的溶質(zhì)要同時(shí)供應(yīng)大量的晶核生長(zhǎng)，晶核的生長(zhǎng)速率就越慢，結(jié)果導(dǎo)致大量的細(xì)小結(jié)晶；反之，晶核的生成量越少，結(jié)晶粒度就會(huì)長(zhǎng)得越大?？梢?，晶核的生成速率和晶核的生長(zhǎng)速率是此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，如能控制這兩種速率，便可控制結(jié)晶的粒度。此外，結(jié)晶條件對(duì)產(chǎn)品的粒度也有很大的影響，如溫度、攪拌、漿液PH、雜質(zhì)等都以一定的方式影響結(jié)晶過程。2結(jié)晶影響因素分析入口煙氣溫度對(duì)硫銨結(jié)晶的影響觀察某廠脫硫塔2020年3月9日-3月15日煙氣溫度均值及3月21日-3月24日出料期間煙氣溫度均值，經(jīng)過數(shù)據(jù)比對(duì)硫銨產(chǎn)量及脫硫塔進(jìn)口煙氣溫度數(shù)據(jù)分析結(jié)果；脫硫塔進(jìn)口煙氣溫度設(shè)計(jì)140-160°C，實(shí)際運(yùn)行溫度在142.2°C-147.1°C之間波動(dòng)，符合設(shè)計(jì)要求，因此可判斷：影響脫硫系統(tǒng)不結(jié)晶因素與煙氣溫度沒有必然關(guān)系。雜質(zhì)對(duì)硫銨結(jié)晶的影響硫銨漿液中可能會(huì)含有煙氣、水等帶入的鐵、鋁、銅、砷、鉛、氯等離子，這些離子易吸附在硫銨晶核表面，遮蓋結(jié)晶表面的活性區(qū)域，使晶體生長(zhǎng)緩慢，金屬離子對(duì)硫銨結(jié)晶長(zhǎng)大有較大的影響，尤其是鐵離子的影響最大，使晶粒細(xì)小易碎，而離心機(jī)無法對(duì)細(xì)小的晶體顆粒進(jìn)行分離，造成溶液的過飽和度升高，在運(yùn)行過程中，濃縮段內(nèi)細(xì)小晶粒大量堆積，固含量不斷升高，晶體卻無法分離。金屬離子對(duì)結(jié)晶的影響：Fe3+會(huì)減速結(jié)晶的速度，在溶液中的濃度到0.1%會(huì)促使硫酸銨晶體變長(zhǎng)，而在較高的濃度時(shí)生成針狀晶體；Pb2+會(huì)促使大粒硫酸銨晶體析出;Mn2+會(huì)促進(jìn)晶核生成，有它們存在的時(shí)候硫酸銨結(jié)晶為粗大的片狀晶體;Zn離子也能促使生成比較完善的硫酸銨晶體，顆粒較圓，尺寸增大。2.3pH值二氧化硫溶液pH值影響晶體形態(tài)的兩個(gè)主要領(lǐng)域:晶體形態(tài)和破壞晶體的外部環(huán)境條件。pH值的增加會(huì)使溶液的間隙變窄，從而影響硫銨的生長(zhǎng)形狀。pH值的增加也會(huì)增加溶液的粘度，從而降低晶體的生長(zhǎng)。pH值的降低導(dǎo)致溶液中的小晶體消失，從而影響晶體的正常生長(zhǎng)條件。通常會(huì)建立單獨(dú)的氧循環(huán)。氧化槽調(diào)整液氨加入量，控制氧化槽上層和下層溶液pH值。于氨法脫硫塔內(nèi)結(jié)晶工藝溶液pH值氧化循環(huán)上部的值通?？刂圃?.5到6.5之間，溶液下部的值控制在4.5到5.5之間。濃縮段溶液pH值在2~3之間，?；业挠绊懷芯堪l(fā)現(xiàn)，一定數(shù)量的灰對(duì)硫酸結(jié)晶具有優(yōu)勢(shì)，結(jié)晶度平均具有較大的節(jié)圓直徑。灰在酸結(jié)晶過程中起著一定作用，從而防止了酸的過度積累，促進(jìn)了硫酸銨結(jié)晶設(shè)備對(duì)硫銨結(jié)晶的影響因素二級(jí)循環(huán)泵的主要作用一是降低煙氣溫度，二是蒸發(fā)結(jié)晶。在此運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn)二級(jí)循環(huán)泵出口壓力降低運(yùn)行電流降低；因煙氣負(fù)荷大，脫硫塔濃縮段塔壁超溫，導(dǎo)致二級(jí)循環(huán)泵入口濾網(wǎng)有大塊積料堵塞濾網(wǎng)，懷疑葉輪有磨損現(xiàn)象，更換葉輪后，恢復(fù)正常運(yùn)行電流，壓力未達(dá)到正常壓力，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)更換下來二級(jí)循環(huán)泵過流部件的磨損程度、脫硫塔母液中氯離子含量、濃縮段b測(cè)點(diǎn)溫度超溫現(xiàn)象(b測(cè)點(diǎn)溫度高于a/c測(cè)點(diǎn)溫度2-5°C)、濃縮段溶液強(qiáng)酸性、腐蝕性大及磨損強(qiáng)度大等綜合分析，其二原因是塔內(nèi)件(二級(jí)噴淋管線、噴頭，材質(zhì)：玻璃鋼、碳化硅)損壞或脫落，導(dǎo)致二級(jí)循環(huán)泵出口母管壓力不足，噴淋循環(huán)量不足，硫銨晶體不能正常結(jié)晶。因此可判斷：塔身有泄漏點(diǎn)，循環(huán)泵葉輪磨損較嚴(yán)重，從運(yùn)行參數(shù)來看，二級(jí)循環(huán)泵流量不足，預(yù)計(jì)塔內(nèi)件存在損壞現(xiàn)象，這也是導(dǎo)致硫酸銨不結(jié)晶原因之一。工藝人員的操作調(diào)整脫硫塔濃縮段漿液設(shè)計(jì)PH值2-3偶爾出現(xiàn)PH高的原因是：脫硫塔因煙氣負(fù)荷大、設(shè)備原因、濾網(wǎng)堵塞等原因?qū)е聺饪s段超溫，操作人員為降溫，打開稀硫銨副線沖洗降溫，稀硫銨副線流通介質(zhì)是循環(huán)槽PH較高稀硫銨溶液，頻繁的開啟沖洗及正常程控沖洗，導(dǎo)致脫硫塔濃縮段漿液PH值不斷升高，破壞硫酸銨正常生長(zhǎng)環(huán)境。因此可判斷：工藝人員的人為操作也是影響硫銨不結(jié)晶的原因之一。3生產(chǎn)工藝的調(diào)整從脫硫塔濃縮段取得一瓶硫酸銨溶液的樣品，硫酸銨晶體沉積在底部，上層為較多的黑色懸濁液。為此采取了以下措施：(1)將濃縮段漿液溫度控制在60C左右。⑵控制氧化槽pH值穩(wěn)定在5.5?6.5之間，脫硫塔濃縮段的pH值穩(wěn)定在2?3.5之間。(3)改造原有布袋除塵器，通過更換新的濾袋，將原煙氣中粉塵濃度從80mg/Nm3控制到30mg/Nm3以內(nèi)。(4)原脫硝催化劑已使用5年，更換原有脫硝催化劑，將氨逃逸控制到2.5mg/Nm3以內(nèi)。(5)始終將氧化率控制到99%以上。(6)定期通過原有塔外結(jié)晶系統(tǒng)，將更多的氯離子排出系統(tǒng)。結(jié)束語綜上所述，造成硫銨不結(jié)晶主要原因?yàn)椋涸O(shè)備、系統(tǒng)缺陷故障影響硫銨系統(tǒng)各技術(shù)指標(biāo)偏離設(shè)計(jì)指標(biāo)，造成系統(tǒng)運(yùn)行不正常。需及時(shí)對(duì)各種系統(tǒng)缺陷進(jìn)行消除，以減輕脫硫系統(tǒng)環(huán)保指標(biāo)排放及運(yùn)行壓力；脫硫塔負(fù)荷超過設(shè)計(jì)處理量，造成硫銨吸收濃縮不平衡，形成的細(xì)小晶核過量，漿液密度超過設(shè)計(jì)指標(biāo)，硫酸銨晶體生長(zhǎng)受限制，造成后系統(tǒng)無法分離硫酸銨；在運(yùn)行中要密切關(guān)注和把控氨水品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)指標(biāo)偏離或超標(biāo)及時(shí)匯報(bào)、協(xié)調(diào)相關(guān)部門進(jìn)行處理，避免氨水對(duì)硫銨結(jié)晶造成影響。參考文獻(xiàn)張立志.氨法脫硫出口粉塵超標(biāo)原因分析與控制[J].化工管理,2018(29):209-210.雷樹寬，沈克宇，陳高，王尚文，夏同偉,李召召.高含COD的硫銨溶液蒸發(fā)結(jié)晶J].山東化工,2018,47(22):194-1