韩永振，龙勇
（贵州黔希化工有限责任公司，贵州 黔西551500）
［摘 要］贵州黔希化工有限责任公司3台220 t/h高压循环流化床锅炉（三开无备）采用贵州当地高硫煤，锅炉系统配套1套烟气氨法脱硫装置，采用侧排烟囱、塔内烟气饱和结晶、外置氧化槽、单级旋流器、离心机（脱水）、内置浓缩段脱硫塔、外置加氨槽、液体脉冲扰动浓缩段浆液、氧化槽设四层小孔径筛板等工艺，于2019年8月建成投产，运行稳定。随着环保要求日趋严格，为便于预防与处理后期系统的各类运行问题，通过与国内主流烟气氨法脱硫装置的对比分析，加深了对烟气氨法脱硫工艺的理解并认识到系统需改进的地方，制定了下一步的优化改进计划，以利保证烟气氨法脱硫装置的长周期稳定运行。
［关键词］锅炉烟气氨法脱硫装置；烟囱型式；浆液结晶方式；脱水机选择；晶体防沉淀方式；设备 布置；对比分析；优化改进计划
［中图分类号］X701.3 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）05-0067-04
0 引 言
贵州黔希化工有限责任公司（简称黔希化工）300 kt/a煤制乙二醇装置配套3台220 t/h高压循环流化床锅炉（三开无备），采用贵州当地高硫煤，设计入炉煤硫含量为3.5%（实际入炉煤硫含量大致在3.0%～3.5%），锅炉系统配套有1套烟气脱硫装置，采用“氨-硫酸铵湿法烟气脱硫”工艺（即氨法脱硫工艺），烟气脱硫系统进口烟气流量为900 km3/h（实际烟气流量大致在550 km3/h）、SO2含量8 300 mg/m3（实际进口烟气中SO2含量大致在7 000～8 300 mg/m3），副产硫酸铵成品（设计产能369.6 t/d）质量达到《肥料级硫酸铵》（GB 535—2020）要求。
黔希化工烟气氨法脱硫装置采用侧排烟囱、塔内烟气饱和结晶、外置氧化槽、单级旋流器、离心机脱水、内置浓缩段脱硫塔、外置加氨槽、液体脉冲扰动浓缩段浆液、氧化槽设四层小孔径筛板等工艺，装置于2019年8月建成投产后，运行稳定，尾气达标排放，系统采用“三炉（锅炉）一塔（脱硫塔）”运行模式，无备用（可切换）脱硫塔，全年高负荷运行超8 000 h，最大硫酸铵产出量超300 t/d，每年仅有1次装置停车检修维护时间。2023年下半年，贵州省黔西市环保部门连续多次启动环境空气质量一级管控——要求锅炉排放尾气数据低于控制指标的60%，即出口尾气中SO2≤ 120 mg/m3、NOx≤ 60 mg/m3、颗粒物≤ 18 mg/m3（原出口尾气控制指标为SO2≤ 200 mg/m3、NOx≤ 100 mg/m3、颗粒物≤ 30 mg/m3）；2023年黔希化工累计产出47 kt高品质硫酸铵的同时，脱硫塔内件也长期受大量硫酸铵晶体颗粒的冲刷磨损，且脱硫塔浓缩段浆液pH 2～3，极易出现塔体腐蚀穿孔、钢梁/管道腐蚀断裂等现象。黔希化工为确保后期烟气氨法脱硫装置满足生产所需，便于预防与处理后期系统的各类运行问题，保证装置长周期稳定运行，将其与国内的主流烟气氨法脱硫装置[采用直排烟囱、浆液蒸发结晶、内置氧化槽、双级旋流器或单级旋流器+稠厚器、真空皮带脱水机（或离心机脱水）、外置浓缩段脱硫塔、氧化槽内置加氨槽、氧化风扰动浓缩段浆液、氧化槽设一层大孔径格栅板等工艺]进行了对比分析，以下对有关情况作一介绍。
1 两种锅炉烟气氨法脱硫装置的对比分析
1.1 烟囱型式
1.1.1 侧排烟囱
黔希化工烟气氨法脱硫装置采用复杂的侧排烟囱（烟道整体上近似呈“Z”字形），脱硫塔出口压力约800 Pa，脱硫塔至侧排烟囱共有13个弯头，每个弯头烟气阻力以50 Pa计，合计阻力约650 Pa，造成锅炉引风机（单台锅炉引风机功率1 000 kW）出力及电耗增加（相较于直排烟囱而言）——据公式P=Q×p÷（3600×η1×η2×1000）[式中：P——风机功率，kW；Q——风量（烟气量），取值550 000 m3/h；p——风压，取值650 Pa（即13个弯头烟气阻力总值）；η1——风机效率（可取0.719～0.800），取值0.75；η2——机械传动效率（对于三角带传动取0.95，对于联轴器传动取0.98），取值0.98]，计算得风机多耗功率135 kW；以年运行时间8 000 h、电价0.62元/（kW·h）计，采用侧排烟囱全年多耗电费约135×8000×0.62÷10000=66.96万元。
另外，黔希化工脱硫塔出口烟气温度低（约50 ℃），而出口烟道至侧排烟囱的长度约100 m，有13个弯头，冷凝液易造成出口烟道低温腐蚀，出口烟道频繁渗漏，成为锅炉分厂停车检修的重点项目之一；还有就是侧排烟囱产生的冷凝液需二次中转后才能进入脱硫塔内。
1.1.2 直排烟囱
国内主流烟气氨法脱硫装置采用直排烟囱。其优点是：直排烟囱直接安装在脱硫塔顶部，无出口烟道、无弯头，烟气阻力小，不用担心锅炉炉膛引风机抽负压困难，不用考虑后期出口烟道防腐及维护保养；经同业交流得知，直排烟囱造价比侧排烟囱约低30%；另外，直排烟囱产生的冷凝液掉落下来进入脱硫塔内直接予以回收。因此，采用直排烟囱，不仅系统运行成本低，而且可大大减少后期维护成本，有利于系统的长周期稳定运行。
1.2 浆液结晶方式
1.2.1 塔内烟气饱和结晶
黔希化工烟气氨法脱硫装置采用的是塔内烟气饱和结晶工艺。其优点是，工艺简单、出料设备较少、造价低，蒸汽消耗量较少，后期维护及检修成本较低。其缺点是，硫酸铵浓缩与吸收氧化是2个独立单元，烟气中的酸性气首先进入浓缩段内，使浓缩段内的硫酸铵溶液蒸发浓缩并析出硫酸铵晶体，浓缩段浆液pH为2～3，此酸性溶液有利于硫酸铵结晶，但注定了最终得到的硫酸铵成品为粉末状；由于在塔内形成硫酸铵晶体，系统冲刷腐蚀严重，相较于塔外蒸发结晶工艺易造成塔壁/槽罐腐蚀穿孔等。
1.2.2 浆液蒸发结晶
更多内容详见《中氮肥》2024年第5期