真空皮带过滤机在氨法脱硫工艺中硫酸铵结晶浆液脱水的创新应用

卜正国

(江苏孝天环保科技有限公司，江苏 淮安 223001)

1 前言

在废气脱硫技术中原占主导地位的是石灰石—石膏法，但存在生产系统容易堵塞以及产生大量的一般固废石膏无法处置，造成一定环境污染。目前通过湿式氨法脱硫技术在技术、经济、环境影响方面的竞争性分析，显示湿式氨法脱硫技术优势明显，更加符合我国国情以及严格的二氧化硫排放标准要求，氨法脱硫工艺逐步得到了较大的发展。文章论述的硫酸铵的结晶浆液脱水技术涉及采用氨与硫酸直接进行中和反应工业上，主要涉及利用工业生产中副产物以及排放的废气用硫酸或氨水吸收(如硫酸吸收焦炉气中的氨，氨水吸收烟气中二氧化硫，卡普纶生产中的氨或硫酸法钛白粉生产中的硫酸废液)副产硫酸铵的领域，更重要的涉及燃煤锅炉烟气氨法脱硫领域。

烟气氨法脱硫技术主要利用客户生产过程中产生的废弃物(比如废氨水)吸收处理烟气中的有害成分(比如二氧化硫、氮氧化物等)，根据客户的需求转化成最有价值的副产物(硫酸铵、亚硫酸铵、复合肥、有机肥)，从而创造最大的社会效益、环境效益、经济效益。

氨法脱硫的超低排放技术在燃煤锅炉烟气脱硫技术上，采用多功能一体化脱硫塔的脱硫工艺设计，能满足排放出口净烟气中颗粒物≤5 mg/m3、SO2≤35 mg/m3、NOx≤50 mg/m3、NH3含量≤3 mg/m3，气溶胶≤3 mg/m3，达到烟气超低排放指标。全工艺过程SO2脱除率≥99%， 亚硫酸铵氧化效率≥99%， 氨回收率≥99%。

氨法脱硫工艺中氨—硫酸铵工艺具有代表性，应用较多。在此工艺中从形成的硫酸铵结晶浆液中取出硫酸铵结晶物对生产的稳定进行至关重要。

2 氨—硫酸铵工艺中硫酸铵浆液分析(见表1)

表1 烟气氨—硫酸铵脱硫浆液成分Tab.1 Desulfurization slurry composition of flue gas ammonia-ammonium fulfate

含0.1 mol/L硫酸铵水溶液的pH值为5.5，硫酸铵溶液的pH值会因硫酸铵的含量增加而明显下降。在氨与硫酸直接进行中和生产和废气处理中副产硫酸铵时，其溶液pH值低至2.5～3.5，类似强酸，尤其在锅炉烟气处理中副产硫酸铵时，随着系统运行周期增长，氯离子累积增加，达100 g/L以上，在强酸性条件下，氯离子腐蚀性极强。

3 常规设计硫酸铵脱水装置离心机

目前，氨法脱硫含硫酸铵结晶浆液脱水装置常规是采用离心机进行固液分离，此脱水工艺是将含硫酸铵结晶浆液用离心给料泵输送至水力旋流器增稠，进离心机两级筛网过滤脱水。由于上述的浆液成分腐蚀性极强，行业里常规离心机的过流材质选用牌号2205N双相钢以上材质，固定资产投入每台离心机约35万元人民币。但选择如此高的材质配置，2205N双相钢材质以上的离心机腐蚀也严重，平均每一个月就需要更换离心机的两级筛网，单台离心机设备维修成本一年增加近50万元人民币以上，已赶上新机成本。否则腐蚀严重导致两级筛网间隙变大，硫酸铵结晶物无法过滤出来，长期积累，结晶被打散，变成细小颗粒更无法取出，使系统呈现糊状浆液，含硫酸铵浆液超饱和，导致氨逃逸到烟气中，使烟气拖尾长，烟气中颗粒物严重超标，不能达到环保指标，甚至使生产无法进行，导致停产。

针对上述问题，笔者经过多方考察，调研，历经工厂试验，创新应用，在全国首创将真空皮带过滤机改良引用至氨法脱硫工艺的硫酸铵浆液结晶物过滤，效果显著。

4 真空皮带过滤机

4.1 真空皮带过滤机原理

硫酸铵结晶物浆液脱水装置通过把真空皮带脱水机、气液分离器、真空泵、密封罩安装在生产硫酸铵的脱水工序上，通过离心给料泵将含硫酸铵结晶浆液送至水力旋流器增稠，增稠浆液自动给料到真空皮带脱水机滤布上，通过真空泵抽吸形成负压，充分利用硫酸铵重力和真空吸力实现含硫酸铵结晶浆液的固液高效分离，带可视视窗的密封罩用于抽吸收集过滤产生的无组织气体。

滤布铺设在环形橡胶带上同步运行，环形橡胶带与真空滑台上环形摩擦带接触形成水密封，含硫酸铵结晶浆液由分布器均匀地分布在耐酸耐碱的滤布上，通过真空室在滤带上形成真空过滤区，滤液经过滤布，通过环形橡胶带上的横沟槽汇合，并由小孔进入真空室，进入真空室的含有硫酸铵的清液经汽水分离器分离，排出回用硫酸铵生产系统，随着橡胶带和滤布的转动，硫酸铵结晶被过滤在滤布上形成滤饼，形成的滤饼依次进入滤饼洗涤区、洗干区，最后滤布与胶带分开，卸除滤饼的滤布再经过张紧装置后重新进入过滤区，进行循环过滤，脱水后硫酸铵滤饼经干燥包装成品。定期用清水对滤布清洗再生，维持生产能力。

4.2 真空皮带过滤机构造

如图1所示，离心给料泵1和水力旋流器2通过管道和阀门连接，水力旋流器2与分布器3通过管道和法兰连接。真空皮带过滤机4包括:机架401、主动轮402、从动轮403、电机404、减速机405、环形橡胶带407、环形摩擦带406、滤布410、真空滑台408、张紧装置409，主动轮402和从动轮403分别设置在机架401的两侧，电机404通过减速机405与主动轮402连接，环形摩擦带406内表面贴合设置在主动轮402和从动轮403的轮面上，环形橡胶带407包覆在所述环形摩擦带406外表面上，环形橡胶带407上位于主动轮402和从动轮403顶端之间的部分构成工作区，滤布410铺设在环形橡胶带407的工作区上，环形橡胶带407上设置有多个横沟槽，横沟槽由边缘向中心位置延伸，并与设置在环形橡胶带407中心处的导流孔连接，真空滑台408设置在环形橡胶带407工作区的下方，真空滑台408上表面中部位置形成有向下凹陷的真空室，靠近真空室边缘位置的真空滑台上表面与环形橡胶带工作区的底端贴合形成水密封，真空室底部连接软管7的一端，软管7的另一端连接气液分离室5，气液分离室5通过管道连接真空泵6，张紧装置409固定在机架401上，并对卸料后的滤带410进行纠偏和张紧。

图1 真空皮带过滤机构造Fig.1 Structure of vacuum belt filter

4.3 真空皮带过滤机的优点

(1)真空皮带过滤机为一个完整设备，实现自动化运行，可以变频运行，并可以对皮带自动纠偏。

(2)真空皮带脱水机、气液分离器、管道及软管材质各自为橡胶、PP类、PE类中的一种，耐酸碱、氯离子腐蚀。

(3)滤布材质为聚酯、聚丙烯尼龙中的一种，耐酸碱、氯离子腐蚀，过滤精度范围10 μm～200 μm。

将真空带式过滤机应用在硫酸铵生产系统中，解决含硫酸铵结晶浆液pH值低，对金属类过滤设备腐蚀严重，导致维修成本增大；也解决含灰、细小硫酸铵结晶难以脱水问题；也解决适用于含各种比例的硫酸铵结晶浆液脱水，根本解决生产难以正常的难题。年可节省维修费用50万元人民币。

4.4 应用案例

目前，笔者在实践应用中，已在浙江某公司石油炼化尾气氨法脱硫改造中成功使用，运行良好，可将脱硫塔浆液中硫酸铵结晶物和粉尘完全取出，在过滤液中无肉眼可见结晶物等，硫酸铵过滤液清澈。

5 结论

真空皮带过滤机创新应用在氨法脱硫工艺中，可将硫酸铵细小结晶完全取出，尤其针对在处理烟气中含有的污染物二氧化硫通过氨水吸收、鼓空气氧化转变为硫酸铵的生产系统，出现细小硫酸铵结晶和含灰等杂质，腐蚀严重，导致金属材质的离心机无法过滤的问题，十分有效。解决了处理烟气中含有污染物二氧化硫变废为宝，生产硫酸铵产品回收资源综合利用的重要节点，彻底解决硫酸铵浆液中酸性低，含氯离子等腐蚀严重、含灰、细结晶无法取出，被迫将硫酸铵浆液转运，严重污染环境问题。

大幅降低处理含硫酸铵结晶浆液脱水的投资和运行成本以及维修费用。真空皮带过滤机创新应用在氨法脱硫工艺中是完全可行的。