氨法脫硫技術(shù)資料

1、論文題目： 提升燃煤鍋爐煙氣氨法脫硫工藝氨的綜合利用效率 主要內(nèi)容： 燃煤鍋爐煙氣氨法脫硫工藝氨的綜合利用效率， 關(guān)系到氨 法脫硫的運行成本， 同時最為關(guān)鍵的氨的綜合利用效率低會造成氨的 逃逸量大，形成氣溶膠，在煙囪排放時形成較長的煙羽不能有效擴散。 通過改造塔內(nèi)噴淋結(jié)構(gòu)，增加吸收漿液循環(huán)量，提高漿液的覆蓋率； 通過氣體再分布裝置， 增強氣體分部效果；改變吸收劑氨的加入方式， 實現(xiàn)吸收段漿液 PH 至分級階梯控制；利用水洗段洗滌煙氣，吸收煙 氣中逃逸的游離氨，水回收利用；合理控制一級漿液的氧化率，一級 漿液的比重，提高吸收漿液的吸收速率。通過以上改進和工藝優(yōu)化， 提升氨的綜合利用效率，可以較為

2、有效的控制煙羽的長度。一、氨法脫硫技術(shù)：燃煤鍋爐煙氣氨法脫硫工藝?yán)脷獍被虬彼鰹槲談?氣液在 脫硫塔內(nèi)逆流接觸， 脫除煙氣中的 SO2。氨是一種良好的堿性吸收劑， 從吸收化學(xué)機理上分析， 二氧化硫的吸收是酸堿中和反應(yīng)， 吸收劑堿 性越強，越有利于吸收，氨的堿性強于鈣基吸收劑；而且從吸收物理 機理分析，鈣基吸收劑吸收二氧化硫是一種氣固反應(yīng)，反應(yīng)速率慢， 反應(yīng)不完全，吸收劑利用率低，需要大量的設(shè)備和能耗進行磨細(xì)、霧 化、循環(huán)等以提高吸收劑利用率，設(shè)備龐大、系統(tǒng)復(fù)雜、能耗高；氨 吸收煙氣中的二氧化硫是氣液反應(yīng)，反應(yīng)速率快，反應(yīng)完全、吸收劑 利用效率高， 可以做到很高的脫硫效率。 同時相對于鈣基

3、脫硫工藝來 說系統(tǒng)簡單、設(shè)備體積小、 能耗低。脫硫副產(chǎn)品硫酸銨是一種農(nóng)用廢 料，銷售收入能降低一部分成本。就吸收 SO2而言，氨是一種比任何 鈣基吸收劑都理想的脫硫吸收劑， 就技術(shù)流程可知， 整個脫硫系統(tǒng)的 脫硫原料是氨和水，脫硫產(chǎn)品是固體硫銨，過程不產(chǎn)生新的廢氣、廢 水和廢渣。既回收了硫資源，又不產(chǎn)生二次污染。氨法脫硫吸收反應(yīng)原理：NH3+H2O+SO2=NH4HSO3（ 1） 2NH3+H2O+SO2=（NH4）2SO3（ 2） （NH4）2SO3+H2O+SO2=2NH4HSO（3 3） NH3+NH4HSO3 = （NH4）2SO（34） 在通入氨量較少時發(fā)生反應(yīng)，在通入氨量較多時發(fā)生

4、反應(yīng)，而 式表示的才是氨法中真正的吸收反應(yīng)。 在吸收過程中所生成的酸式 鹽 NH4HSO對3 SO2不具有吸收能力， 隨吸收過程的進行， 吸收液中的NH4HSO含3 量增加，吸收液吸收能力下降，此時需向吸收液中補氨， 發(fā)生反應(yīng)使部分 NH4HSO轉(zhuǎn)3 變?yōu)?(NH4)2SO3，以保持吸收液的吸收 能力。因此氨法吸收是利用 (NH4)2SO3-NH4HSO的3 不斷循環(huán)的過程來 吸收煙氣中的 SO2，補充的 NH3并不是直接用來吸收 SO2，只是保持 吸收液中 (NH4)2SO3的組分量比。吸收后的漿液利用空氣進行強制氧化，NH4HSO3+/12O2= NH4HSO4(NH4)2SO3+/12O

5、2=( NH4)2SO4氨化反應(yīng)：NH3+NH4HSO3 = (NH4)2SO(31)NH3+NH4HSO4 = (NH4)2SO(42) 氧化后的硫酸銨采用塔內(nèi)結(jié)晶技術(shù)， 利用熱煙氣將漿液的水分蒸 發(fā)，硫酸銨漿液在塔內(nèi)濃縮結(jié)晶后，固含量約5 15%的硫酸銨漿液由結(jié)晶泵送入旋流器進行初步固液分離， 清液進入料液槽，底流(固 含量 20 40)進入緩沖槽繼續(xù)沉降分離。緩沖槽溢流清液進入 料液槽，底流(固含量 40 60)進入離心機分離。離心機分離 的清液進入料液槽， 離心分離出硫酸銨進入干燥系統(tǒng)經(jīng)熱風(fēng)干燥至含 水量小于 1，即可包裝得到成品。料液槽內(nèi)的清液經(jīng)料液泵送回吸 收塔循環(huán)系統(tǒng)二級循環(huán)槽進

6、行循環(huán)使用。就技術(shù)流程可知， 整個脫硫系統(tǒng)的脫硫原料是氨和水， 脫硫產(chǎn)品 是固體硫銨，過程不產(chǎn)生新的廢氣、廢水和廢渣。既回收了硫資源， 又不產(chǎn)生二次污染。其主要技術(shù)特點如下：1) 單塔設(shè)計，有效降低成本，節(jié)約空間；2）空塔噴淋，降低系統(tǒng)壓降，節(jié)約電能；3）大循環(huán)量，增大液氣比來彌補因濃度上升，脫硫效率下降的 缺點，保證脫硫效率；4）煙氣噴淋降溫技術(shù)，使煙氣溫度盡快達(dá)到氨法脫硫的最佳溫 度，增加脫硫效率，從而盡量降低塔本身的高度；5）煙氣直排工藝，徹底解決了原煙囪腐蝕的問題，降低了煙氣 加熱的設(shè)備投資，運行成本和維修成本；6）改進攪拌方式， 降低成本， 增強氨法脫硫技術(shù)的市場競爭力；7）硫酸銨回

7、收系統(tǒng)采用新工藝， 根本上解決了傳統(tǒng)硫酸銨回收；8）整個過程中不產(chǎn)生廢水、廢氣、廢渣，無二次污染；9）工藝與石灰石 - 石膏類似，但副產(chǎn)品是以硫酸銨的形式出現(xiàn) 的，而硫酸銨是重要的化肥產(chǎn)品，它的工藝符合循環(huán)經(jīng)濟的原則；二、第一代氨法脫硫技術(shù)：第一代氨法脫硫工藝一般設(shè)置一級吸收循環(huán)泵 2 臺，吸收噴淋層 1-2 兩層，吸收噴淋漿液回流至氧化段內(nèi)用空氣進行強制氧化。吸收 劑氨加入位置一般設(shè)置在一級吸收循環(huán)泵出口或吸收漿液回流管道 上。煙氣經(jīng)過吸收段后，一般設(shè)置 1-2 層平板折流板除霧器，經(jīng)初五 后進行排放。第一代氨法脫硫工藝，吸收噴淋層設(shè)置較少，漿液的覆 蓋率 100%-150%之間，吸收效率較

8、低。氨的綜合利用效率較低一般小 于 90%，未能利用的氨隨煙氣逃逸。氨的綜合利用效率低造成脫硫吸 收劑成本高，同時氨的逃逸形成氣溶膠，造成煙囪煙羽較長。當(dāng)前， 我國大氣污染形勢嚴(yán)峻， 以可吸入顆粒物 （PM10）、細(xì)顆粒物 （PM2.5） 為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問題日益突出， 損害人民群眾身體健 康，影響社會和諧穩(wěn)定。為了改善大氣環(huán)境質(zhì)量，國家與部分地方政 府針對火電行業(yè)制定了日趨嚴(yán)厲的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)， 要求采取措施進 行污染治理。 在環(huán)保要求越來越高的社會背景下， 尤其是目前倡導(dǎo)的 超低排放， 氨法脫硫裝置煙囪的拖尾問題， 給公司帶來很大的環(huán)保壓 力，消減煙囪拖尾、減少氣溶膠排放、使之

9、達(dá)標(biāo)排放勢在必行。三、提高氨綜合利用效率的主要改造內(nèi)容： 氨法脫硫改造重點應(yīng)首先考慮強化塔內(nèi)的吸收反應(yīng)， 吸收反應(yīng)是 傳質(zhì)和吸收的過程， 根據(jù)雙膜理論， 傳質(zhì)速率受氣相傳質(zhì)阻力和液相 傳質(zhì)阻力的控制。強化吸收反應(yīng)的措施主要有：1）采用逆流傳質(zhì)，增加吸收區(qū)平均傳質(zhì)推動力；2）增加氣相和液相的流速，改變氣膜和液膜的界面強化傳質(zhì)；3）加快已溶解二氧化硫的電離和氧化；4）提高 PH值，減少電離的逆向過程，增加液相吸收推動力；5）在總的吸收系數(shù)一定的情況下，增加氣液接觸面積，延長接 觸時間，如增大液氣比、減小液滴粒徑、調(diào)整噴淋層間距等；6）保持均勻的流場分部和噴淋密度，提高氣液接觸的有效性。1、改變吸收

10、漿液分部方式 根據(jù)脫硫塔吸收段使用槽式分布器的實際情況看， 因溶液在槽式 分布器內(nèi)，溶液的分部不均勻，必須與填料結(jié)合使用。通過填料的再 分布使氣液在填料的表面接觸。 由于漿液結(jié)晶及灰塵， 較易造成導(dǎo)流 槽堵塞，溶液偏流，不能形成均勻分布，使用后期造成布液不均。同 時填料隨使用時間的延長易堵塞， 溶液和氣體形成偏流或壁流， 形成 了煙氣空洞，出口 SO2不能得到有效控制。為使出口 SO2達(dá)標(biāo)排放， 必須過量的加氨。氨的利用效率降低， 氨逃逸增加。去除槽式分布器， 改用高效噴頭， 循環(huán)泵將循環(huán)漿液輸送至噴淋層， 經(jīng)噴淋管上的噴嘴 噴射出霧狀液滴， 形成吸收煙氣 SO2的液體表面。 每層噴淋管網(wǎng)布置

11、 了足夠數(shù)量的噴嘴，相鄰噴嘴噴出的水霧相互搭接疊蓋，不留空隙， 形成完全覆蓋吸收塔的整改斷面。對各層噴淋管可以采用母管制供 漿，但最通常的做法是一臺循環(huán)泵對應(yīng)一個噴淋層。 這樣可以根據(jù)機 組負(fù)荷、燃煤含硫量以及不同工況下所要求的洗滌效率來調(diào)整噴淋泵 的投運臺數(shù)， 從而達(dá)到節(jié)能效果。 也有的按照滿負(fù)荷工況設(shè)置一臺備 用泵，做為事故備用，或當(dāng)燃用煤的校核煤種時作備用噴淋層投運。噴淋系統(tǒng)設(shè)計要點：1）噴淋裝置的設(shè)計應(yīng)結(jié)合吸收塔結(jié)構(gòu)及煙氣量、循環(huán)漿液量等 綜合考慮。噴淋層數(shù)量一般不少于三層，可以采用雙向噴嘴、也可采 用單向噴嘴，噴嘴的布置確保漿液覆蓋率 200%-300%。在取消煙氣旁 路時，噴淋層至

12、少應(yīng)設(shè)置一層備用層。2）噴淋母管和支管管徑、變徑等的設(shè)計要合理，以保證各個噴 嘴處流量及壓力均勻穩(wěn)定。變徑、接口、接頭處要光滑過渡，以減小 阻力。3）噴淋管應(yīng)適應(yīng)漿液的特性，包括漿液成分、含固量、溫度、 壓力、黏度、 PH值、氯離子濃度等。4）噴嘴的選型和設(shè)計對流量和壓力應(yīng)有一定的適應(yīng)性。霧化粒徑與煙氣流速要匹配， 粒徑太粗氣液接觸不充分， 減少水滴直徑可以 增加傳質(zhì)面積， 延長液滴在塔內(nèi)的停留時間。 兩者均對脫硫效率起積 極作用。但粒徑太細(xì)霧滴容易被煙氣帶走。 近塔噴嘴的擴散角和安裝 位置要合理，以減少壁流量和對塔壁的沖刷。頂層噴淋，與除霧器安 裝間距應(yīng)考慮。2、提高液氣比液氣比（ L/G）

13、吸收循環(huán)量與煙氣量的比值，煙氣量取吸收塔入 口干基標(biāo)況流量。液氣比是濕法 FGD系統(tǒng)設(shè)計和運行的重要參數(shù)之 一，液氣比的大小反映了吸收過程推動力和吸收速率的大小，對 FGD 系統(tǒng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟性具有重要的影響。 液氣比直接決定了循環(huán)泵 的數(shù)量和容量，也決定了氧化槽的尺寸，對脫硫效果、系統(tǒng)阻力、設(shè) 備一次投資和運行能耗等影響很大。 在吸收塔設(shè)計中， 循環(huán)漿液量的 多少決定了 SO2 吸收表面積的大小，在其他參數(shù)恒定的情況下，提高 液氣比相當(dāng)于增大了吸收塔內(nèi)的漿液噴淋密度， 從而增大了氣液傳質(zhì) 減少吸收塔壁流，提高塔內(nèi)有效液氣比 在吸收塔噴淋區(qū)增設(shè)導(dǎo)流圓 環(huán)將上行的煙氣引入噴淋西地區(qū)， 防止煙氣

14、爬壁短路， 同時將沿壁下 流的漿液再次引入噴林區(qū)。 提高吸收塔近塔壁區(qū)域的有效液氣比， 提 高脫硫率， 同時可防止吸收塔內(nèi)壁上漿液沖刷， 提高防腐內(nèi)襯的使用 壽命。3、吸收段結(jié)構(gòu)優(yōu)化，強化傳質(zhì)效果，提高覆蓋效果，避免煙氣 短路及偏流煙氣和吸收液的流場分布直接決定著吸收塔內(nèi)的傳質(zhì)、 傳熱和反 應(yīng)進行程度。 吸收塔煙道入口布置向下有足夠的傾斜坡度， 保證煙氣 的停留時間和均勻分部， 避免煙氣的旋流和壁面效應(yīng)。 要實現(xiàn) SO2排 放濃度低于 35mg/Nm3的控制目標(biāo)，需提高吸收段高度， 增加塔內(nèi)噴淋 層數(shù)量改造后增加至 3-4 層。塔內(nèi)噴淋每層之間進行合理布置， 使?jié){ 液覆蓋全面，避免形成空洞。對

15、塔內(nèi)件進行優(yōu)化和調(diào)整，使進入吸收 塔內(nèi)的煙氣分布均勻，避免偏流問題，提高傳質(zhì)效果，從而提高脫硫 效率。減少吸收塔壁流，提高塔內(nèi)有效液氣比 在吸收塔噴淋區(qū)增設(shè) 導(dǎo)流圓環(huán)將上行的煙氣引入噴淋西地區(qū)， 防止煙氣爬壁短路， 同時將 沿壁下流的漿液再次引入噴林區(qū)。 提高吸收塔近塔壁區(qū)域的有效液氣 比，提高脫硫率， 同時可防止吸收塔內(nèi)壁上漿液沖刷，提高防腐內(nèi)襯 的使用壽 命。4、吸收段漿液 PH值階梯控制 一級循環(huán)改為高、低位取液，即吸收一、吸收二、吸收三分別單 路循環(huán)，吸收一、吸收二循環(huán)為主循環(huán)吸收， 直接在氧化段高位取液， 由于氧化風(fēng)在氧化段底部進入到高液位時， 氧化段高位一級液中含有 較多的 (NH

16、4)HSO、3 (NH4)2SO3；氨水加入氧化段高位，一級循環(huán)泵 入口處，母液 PH值偏高，利用塔內(nèi)容積增加氨化吸收液的有效混合， 實現(xiàn) NH3與 (NH4)HSO3充 分反應(yīng)生成 (NH4)2SO3，用二臺一級泵將該 母液通過吸收一、吸收二管道打到吸收段下部吸收，用 (NH4)2SO3吸 收 SO2生成 (NH4)HSO，3 減少游離氨直接與 SO2的反應(yīng)減少煙氣中硫 酸鹽含量，改變原工藝流程吸收液中亞硫酸鹽含量較少的不足問題， 同時循環(huán)部分亞硫酸鹽可減輕氧化段負(fù)荷。 吸收三循環(huán)為一臺一級泵 從氧化段下部取液送吸收段上部，該部分漿液，亞鹽較少，溶液中的 PH值較低，游離氨相對較少，既起到洗

17、滌吸收煙氣中 SO2的作用， 又減少了氨逃逸， 實現(xiàn)出塔煙氣 SO2達(dá)標(biāo)，同時部分溶液補入濃縮段 產(chǎn)出成品硫銨。對一級吸收、二級吸收、三級吸收的 PH值分別控制， 減少從吸收段煙氣中帶走的硫酸鹽量。5、增加水洗系統(tǒng)煙氣經(jīng)一級漿液吸收后脫除了煙氣中的 SO2,煙氣中夾帶了部分 一級漿液， 漿液中的主要組分為銨鹽。 同時還夾帶一部分未完全反應(yīng) 的游離氨。 游離氨和銨鹽隨煙氣進入煙囪排放， 會造成出口總固體顆 粒物含量高， 游離狀態(tài)的氨與煙氣中的 SO2還會反應(yīng)生成氣溶膠， 造 成煙羽拖尾嚴(yán)重。 在吸收段后增加水洗段， 利用銨鹽和游離氨易溶于 水的特性， 利用清水洗滌吸收段后煙氣中的銨鹽和游離氨，

18、消除了煙 羽拖尾問題， 同時回收了逃逸的氨。 水洗段抽出部分濃水作為一級漿 液的補水，綜合利用提高了氨的綜合利用效率。水洗段可以設(shè)置 1-2 層。6、合理設(shè)置除霧裝置 吸收段出口煙氣中不可避免的會夾帶一部分漿液霧滴， 在吸收段 頂部設(shè)置 2-3 層除霧器，當(dāng)帶有液滴煙氣進入人字形板片構(gòu)成的狹 窄、曲折的通道時，由于流線偏折產(chǎn)生離心力，將液滴分離出來，液 滴撞擊板片，部分黏附在板片避免上形成水膜，緩慢下流，匯集成較 大的液滴落下， 從而實現(xiàn)氣水分離， 可以有效去除煙氣中夾帶的漿液 霧滴，除霧器定期進行沖洗防止堵塞。水洗段后的煙氣較為潔凈， 不容易發(fā)生堵塞， 在水洗段后設(shè)置除 霧板間距較小的高效除霧器，可以除去煙氣中夾帶的細(xì)小霧滴。三、改造后達(dá)到