脱硫吸收塔浆液中氨氮含量对副产物含水率指标的影响

随着国家对生产厂区外排水管控的愈加严格，现有燃煤电厂开始注重管控脱硫废水水质以保证合理回用。部分燃煤电厂脱硫废水开始进行除氟处理，但在实际生产过程中，除氟设施运行期间出现厂房内氨味浓重、石膏含水率异常偏高等问题，形成次生环保隐患。本文通过实验室攻关、梳理分析生产数据、查询文献资料，分析脱硫废水及吸收塔浆液中氨氮含量过高的原因，探究氨氮含量对石膏含水率的影响关系，并提出防控措施，以改善脱硫系统运行状况，优化脱硫系统水平衡，确保各项环保指标稳定可控。

一、前言

通过对部分燃煤电厂脱硫废水处理跟踪，发现在“石灰乳+碱”除氟工艺设施运行过程中，脱硫废水处理系统区域氨味浓重，液碱消耗量异常偏高，影响废水pH值提高和除氟化学反应，既不利于现场工作人员操作安全，也会造成药剂的不必要浪费，并对废水达标埋下隐患。本文对该问题进行了梳理分析。

二、设备现状：

通过对部分燃煤电厂现场调研，在其生产过程中发现脱硫废水或脱水系统氨味异常浓重（使用氨检漏仪检测氨气浓度最高400 ppm），调阅日常石膏品质化验结果发现：石膏中水分含量普遍偏高、二水硫酸钙含量偏低（见表1）。同步调阅脱硫废水化验单：以上各单位脱硫废水氨氮含量均在1000 mg/L以上，最高一度达到2500 mg/L（当时抽样化验结果）。

表1：石膏品质情况

表2：通过随机跟踪检测A电厂脱硫系统部分指标如下：

以上表格数据显示：脱硫浆液中氨氮含量过高，脱硫石膏品质较差，主要表现在石膏含水率、碳酸钙含量偏高，二水硫酸钙含量偏低，同时脱硫废水中氨氮含量居高。

表3：B电厂脱硫浆液氨氮情况与石膏含水率情况

以上表格数据显示：同样脱硫运方条件下，氨氮含量在1000mg/L以上时，石膏脱水呈现泥泞状；氨氮含量在700mg/L左右时，石膏含水率在20%以上；氨氮含量在400mg/L左右时，石膏含水率降低到20%以下，且在不同氨氮含量状况下石膏外观颜色变化明显。

三、实验室论证分析：

为查找脱硫浆液中氨氮含量过高的原因，结合C电厂（C水样）脱水楼氨味浓重的实际情况，在实验室进行了相关化学试验。在小型实验过程中，在向样品中加氢氧化钠调节脱硫废水pH值时，

C水样pH自6.06调节至9.5，用氢氧化钠溶液20 mL；

D水样pH自6.95调节至9.5，用氢氧化钠溶液9.9 mL。

C水样pH自9.5调节至10.0，用氢氧化钠溶液16 mL；

D水样pH自9.5调节至10.00，用氢氧化钠溶液8 mL。

以上试验得出：C水样提高pH值，所消耗的氢氧化钠的量是D水样提高相同pH值消耗量的2倍多。通过查阅实际加药量，在相同废水排放量的情况下C水样氢氧化钠使用量达38000ppm左右（随机抽查数据：C电厂处理131方废水，液碱加药量约为41793 ppm；D电厂处理247方废水，液碱加药量约为22672 ppm）。

结论：在同样废水排放量的情况下，提高相同的废水pH值，C水样较D水样液碱消耗量大2倍左右，且实验过程中，C水样加碱过程中氨挥发明显。

四、原因及影响：

4.1 经查阅网络资料，在一定条件下碳酸钙与硫酸氢铵可以反应生成NH4＋、H＋、SO42-，在脱硫系统中存有以上物质，会对脱硫系统浆液反应产生影响，另外NH4＋较Ca2＋活泼，在一定程度上影响碳酸钙的充分反应，造成供浆过量或碳酸钙反应不完全；②在石膏中会含有一些氨的络合物，这部分络合物具有一定的吸潮性能，最终会影响石膏含水率偏高；③由于氨属于碱性物质，过多的氨存在浆液中会一定程度上影响浆液起泡。

4.2 浆液中氨氮含量高，影响了浆液的反应，同时影响浆液pH值的提升，容易造成运行监盘人员误判，根据在线pH值提高供浆量，导致碳酸钙反应不彻底，影响石膏品质（例如A电厂抽样石膏二水硫酸钙含量偏低（79.42%）；浆液中氨络合物进入石膏中会含有结晶水，影响石膏含水率偏高（大于14%）；废水中氨氮含量高，影响pH值提高，除氟效果差，导致废水外排减量，系统浆液氯离子升高；同时造成氢氧化钠的浪费和增加人工加药工作量；若将脱硫废水系统澄清器产生的大量污泥返回吸收塔时，将影响浆液品质，造成恶性循环。

4.3 通过开展化学实验，并查阅相关资料, 依据氨氮在水中存在着离解平衡的规律，NH3+H2O--NH4++OH-这个关系受pH值影响，当pH值高时，平衡向左移动，游离氨的比例增大。常温时，当pH值为7左右时，氨氮大多以铵离子状态存在，而当pH值在11左右时，游离氨占98%左右。因此，随着pH值升高，氨在水中NH3形态比例升高，在一定温度和压力下，NH3的气态和液态两项达到平衡。通过向氨氮含量较高的脱硫废水中加氢氧化钠除氟，随着pH的升高，废水中的氨气溢出，现场氨味较大。采用化学处理的方式将脱硫废水中氨氮去除且不发生氨的逸出，此时需要将逸出的NH3迅速与酸进行反应，这样废水中盐分将大幅度增加，废水处理难度会成倍增长。

结论：通过以上试验及分析，结合技术文献中研究结论“根据脱硫脱硝反应机理，在脱硫脱硝及废水处理过程中，不会有化学反应产生NH4+。正常情况下，只有脱硝单元喷入的氨气量过多，氨气无法全部参与脱硝反应，逃逸氨随烟气进入脱硫塔，溶入浆液中并进入废水处理单元，最终导致脱硫废水氨氮含量高”，可见脱硫浆液中的氨氮主要来源于脱硝系统，主要原因是脱硝系统喷入的氨反应不完全、喷入氨过量或着催化剂自身的问题，导致氨逃逸较高，进入后续脱硫浆液系统中。

五、解决措施：

5.1 尽快组织排查脱硝催化剂的性能，开展脱硝系统优化调整，全面检测脱硝氨逃逸、灰中氨含量等数据，进行综合分析。并对比同等燃料及锅炉负荷下喷氨量的差异、脱硝进出口效率的高低，杜绝和防范喷氨过量的问题，并根据检测结果确定是否更换脱硝催化剂，从源头上解决脱硫系统氨氮高的问题。

5.2 优化脱硫废水系统，澄清器排泥不允许返塔回用，杜绝大量加药沉积污泥返回系统，造成脱硫系统的二次污染。可考虑使用板框压滤机压泥，通过石膏或者其他公司允许的途径进行处置，稳步逐步提升废水处理能力，实现水平衡的优化。

5.3 督促脱硫运行人员做好供浆调整，密切关注浆液pH值趋势变化，根据入口二氧化硫数据变化及情况、石膏碳酸钙含量情况以及供浆流量等数据，综合判断供浆是否合适，严禁出现供浆过量，造成浆液中毒现象。

5.4 充分利用事故浆液箱、加大脱硫废水排放和大量脱出石膏，综合采取措施快速降低吸收塔浆液氨氮，尽快恢复正常浆液品质控制。

六

本文针对部分燃煤电厂脱硫浆液氨氮含量高原因进行梳理分析，吸收塔浆液中氨氮含量越低，浆液品质相对较好，副产物石膏含水率等指标相对优秀。这就需要下大力气优化调整脱硝装置，确保氨逃逸达标，喷氨正常反应。既能减少不必要的环保成本投资，又能改善后续系统的运行安全性，并能营造相对较好的环保迎查环境。并针对吸收塔浆液氨氮含量高问题，提出具体防控措施，以改善脱硫系统运行状况，优化脱硫系统水平衡，确保各项环保指标稳定达标。