烟气脱硝逃逸氨的迁移转化及其对脱硫废水处理的影响

脱硫塔中氨和 NH₄⁺的排放途径有 4 个：通常情况下，净烟气携带的液态水滴所含有的NH₄⁺和脱水石膏所带走的NH₄⁺比例很小，而且在系统运行中是可控的；脱硫塔排出的氨和NH₄⁺的途径主要是净烟气带走的氨气和脱硫废水带走的NH₄⁺。10 家电厂脱硫废水氨氮含量范围见表5。

表 5 电厂脱硫废水氨氮质量浓度（以氮计） mg/L

由表 5 中数据可知，不同发电厂或不同的机组，或者同 1 台机组在不同的运行时段，脱硫废水的氨氮质量浓度变化范围很大，低的可以低于国家污水排放标准中的一级 A（小于 15mg/L），高的可以达到 700mg/L 以上，超过国家标准的 40~50 倍。 脱硫废水的氨氮质量浓度不仅容易超标，而且不易控制。根据氨气-水合氨-铵离子的平衡关系，对于脱硫塔气液反应体系而言：

1）当石灰石-石膏浆液 pH 值降低时，脱硫废水中的铵含量就会升高，当浆液 pH 值升高时，净烟气中的氨气排放量就会增加；

2）如果石灰石-石膏浆液和除雾器工艺用水的铵含量相对稳定，脱硫废水氨氮含量大幅波动或升高，则说明脱硝反应器逃逸氨发生大幅波动或升高。

3 逃逸氨对脱硫废水处理工艺的影响

3.1 溶解平衡基本关系分析

常规脱硫废水大多采用传统的化学沉淀絮凝澄清工艺进行处理，其典型流程如图 4 所示。由图 4 可见，该工艺加入石灰乳进行酸碱中和处理和沉淀处理，被处理的脱硫废水的 pH 值将控制在6.0~9.0 范围内，以实现达标排放。对于氨氮含量较高的脱硫废水，只要中和箱中溶液的 pH 值不过高，脱硫废水中的氨通常就会以水合氨和铵离子的形态共存于溶液中，不会挥发逃逸到大气中造成空气污染。

图 4 化学沉淀工艺处理脱硫废水工艺流程

3.2 脱硫废水零排放处理工艺

在以溶解盐蒸发结晶为目标实现脱硫废水零排放的工艺路线中，通常需要对脱硫废水进行软化处理，一般采用石灰-苏打法或烧碱-纯碱双碱法软化工艺。为使脱硫废水中的 Mg₂⁺沉淀下来，必须将脱硫废水 pH 值调整到 10.5 以上。然而，由图 3 可知，对于氨氮含量较高的脱硫废水，由于溶液 pH 值的升高，铵离子的摩尔分数将大幅下降，绝大部分转化为氨气，逃逸到大气中，造成空气污染。

3.3 脱硫废水高温烟气蒸发工艺

在以烟气蒸发方式实现脱硫废水零排放的工艺路线中，高温烟气蒸发是目前较受关注的脱硫废水处理方法。该方法从空气预热器前引出一路高温烟气，将脱硫废水以雾化方式喷入该高温烟气烟道内，利用高温烟气的巨大热量，迅速将脱硫废水液滴蒸发形成气体，将其中所含悬浮物和溶解盐转变为固态微粒，通过除尘器去除，从而实现脱硫废水的零排放。

然而，由于铵盐的热稳定性差，在高温烟气的加热过程中，铵盐受热分解产生氨气，重新进入烟气。氨气随烟气再次进入脱硫塔，被石灰石-石膏浆液吸收，最终又会返回到脱硫废水中，形成闭路循环，从而加大废水中的氨氮量，加大脱硫系统净烟气氨逸出量。

4 结 论

1）采用以氨为还原剂的 SCR 烟气脱硝方法时，氨逃逸是不可避免的。逃逸氨在脱硫塔中被石灰石-石膏浆液吸收，发生溶解反应，成为石灰石-石膏浆液及脱硫废水中含氨物质的主要来源。

2）进入脱硫塔内的各种形态含氨物质的物料平衡受多种运行状态参数的影响，其在不同排出途径中的分布也随之受到影响。在各种影响因素中，石灰石-石膏浆液 pH 值是主要影响因素，在一定的温度下，它决定了含氨物质中铵离子与水合氨的摩尔分数。脱硫废水保留了石灰石-石膏浆液中的大部分含氨物质，绝大多数电厂脱硫废水的氨氮测定值都远超国家污水排放标准。因此，目前常规的脱硫废水处理系统须进行脱氮改造。

3）脱硫系统采用高氨氮量的综合废水作为石灰石制浆用水和除雾器工艺水，是导致净烟气氨含量超过原烟气的原因之一，也是导致脱硫废水中氨氮含量超标的主要原因之一。

4）如果脱硫废水中的氨氮量较高，则氨氮在双碱法软化处理脱硫废水零排放工艺中将再次以氨气的形式逃逸出来。在高温烟气蒸发零排放处理工艺中，铵盐将发生热分解成为氨气，再次进入脱硫塔被吸收，形成闭路循环。因此，在脱硫废水氨氮含量较高的情况下，进行深度软化或利用高温烟气（空气预热器前）进行零排放处理时，需妥善考虑逃逸氨的迁移问题。

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