烟气氨法脱硫溶液用于磷铵生产的探讨与实践
刘水峰
（陕西陕化煤化工集团有限公司， 陕西 华县714100）
［摘 要］烟气氨法脱硫系统的最终产物为硫酸铵，而硫酸铵产品的浓缩、结晶、干燥等后工序会消耗大量的蒸汽、电力等，将硫酸铵溶液作为磷酸生产磨浆工艺水补充添加，有效降低了系统的综合运行成本，提高了经济效益。
［关键词］ 烟气氨法脱硫溶液；硫酸铵溶液；磷矿制浆；理论探讨；实施过程
［中图分类号］ TQ 442.14 ［文献标志码］ B ［文章编号］1004-9932（2015）
烟气脱硫（简称FGD）技术,按脱硫剂的种类分为以下5种：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以NaOH为基础的钠法，以NH3为基础的氨法（合成氨、尿素企业多采用此法），以有机碱为基础的有机碱法。
烟气脱硫系统的浓缩、结晶、干燥等后工序是系统能耗最大的环节，蒸汽、电力的大量消耗使得采用氨法脱硫工艺的企业陷入两难境地。采用中抽硫酸铵溶液用于磷矿制浆，一方面可以满足环保设施运行的要求，同时可有效降低FGD、磷铵2套系统的运行费用。其目标为：将烟气脱硫系统中间产物——硫酸铵溶液作为磷矿制浆工艺水补充添加，停运FGD系统的高耗能工序，并据磷铵养分调整液氨用量，同时降低2套系统的运行费用。
1 生产现状
陕西陕化煤化工集团化肥公司有2套烟气氨法脱硫系统，回收烟气中的SO2并生成硫酸铵副产品；复肥公司有1套150 kt/a磷酸二铵生产装置，采用二水法萃取稀磷酸、传统法预中和、转鼓氨化粒化制磷酸二铵工艺。
FGD系统主要由以下单元组成：烟气系统、SO2 吸收系统、氧化系统、浆液排出系统、氨水供应系统、多效蒸发系统、旋流脱水系统、离心脱水系统、干燥系统、工艺水系统、仪表空气系统、滤液返回系统、浆液排空系统、电气系统、自控系统。FGD系统的浓缩、结晶、干燥等后工序，是决定烟气脱硫成本的关键所在，硫酸铵后处理工段由二效蒸发、旋流、离心脱水、干燥、包装等操作单元组成。经除灰后的35％～55％硫酸铵浆液，依次进入一效蒸发、二效蒸发，在真空状态下蒸发结晶，达到预定的含固量后进入旋流器进行固液分离，分离后的硫酸铵浆液进入到稠厚器中进一步增浓，稠厚器出来的硫酸铵溶液的固含量达到40%～50%后，再经双级活塞推料离心机进行脱水，得到含水在5%左右的晶粒状硫酸铵，然后经流化床干燥、计量打包获得硫酸铵成品。后工序用电负荷为650 kW、蒸汽消耗约6 000 kg/h，导致烟气脱硫系统运行成本高企，加大了公司的运营成本压力。
磷铵生产配套2套稀磷酸装置，均采用二水法萃取工艺，包括原料破碎与球磨、磷酸萃取、过滤工序。其中，球磨工序在正常生产过程中需要添加工艺水。从理论上分析，FGD系统产生的硫酸铵浆液可替代球磨工序的工艺水添加，省却浆液处置的同时可提高稀磷酸中的氨含量。
2 综合利用理论探讨思路
FGD系统中的预洗涤塔采用双回路喷淋塔，设置2层喷淋层，具有降温、洗涤和浓缩的功能：高温烟气穿过预洗涤塔浆液喷淋层，使烟气得到降温处理，同时烟气中的烟尘被捕捉下来；洗涤过程中，预洗涤塔内的浆液由于吸收高温烟气的热焓而得到浓缩，最终形成 30%～40%的硫酸铵浆液，通过取出液泵送至硫酸铵后处理工序。若从FGD系统中抽取硫酸铵溶液，预洗涤塔出口是最佳位置选择。
据FGD流程设计，满负荷时总烟气量为1 050 km3/h （131 ℃、96.92 kPa），原烟气SO2浓度为3 384 mg/m3(干基)，即SO2处理量为2 171 kg/h。脱硫塔本身保证的脱硫效率为 97%，折算为预洗涤塔提浓后的浆液量约12 m3/h。
考虑到硫酸铵溶液中含有烟气脱除中的各种有机成分，对磷矿制浆系统的稳定运行可能造成一定的影响，从而导致浓缩、造粒、着色包裹等工序波动，考虑在添加试验过程中加入稳定剂对设备进行保护。综合利用设计方案为：将脱硫预洗涤塔出口的硫酸铵浆液引出，作为工艺水补充至磷酸球磨工序，初期添加1 m3/h，据闪蒸、换热、沉降等工序分析指标及工艺控制10 d一个周期进行调整，直至完全消化FGD系统所产生的硫酸铵溶液，最终停运硫酸铵后处理工序。
3 可能存在的问题及对策研究
FGD系统产生的硫酸铵溶液是吸收锅炉烟气而生成的，硫酸铵溶液吸收了燃料煤中的所有可气化成分，作为磷矿制浆工艺水补充添加后，可能会影响到磷酸浓缩系统的正常运行控制，故在初期只能少量添加，以检验其可替代性和验证装置的适应性。
在缓蚀稳定剂的选择上，由于硫酸铵溶液是直接添加至磷酸系统中，因此可考虑使用无机盐类缓蚀稳定剂。第2个周期开始依据分析指标及工艺控制反馈按比例加入，之后根据系统运行评估情况逐步调整添加剂种类、用量及添加频率。
更多内容请见《中氮肥》2015年第5期