新氨法脫硫工藝技術(shù)研究與設(shè)計

1、封面目錄一、概述 21 .氨法煙氣脫硫 22 .氨法脫硫原理 23 .氨法脫硫方法及特點(diǎn) 3二、確定工藝流程 51 .方框流程圖 52 .工藝流程說明 5三、物料衡算和熱量衡算 61、工藝參數(shù) 62、技術(shù)指標(biāo) 63、物料衡算 64、熱量衡算 7四、設(shè)備選型 101、脫硫塔 102、循環(huán)泵和氧化風(fēng)機(jī) 113、旋流器 124、離心機(jī) 125、干燥機(jī) 126、包裝機(jī) 12參考文獻(xiàn) 13致謝 13附圖 13一、概述1 .氨法煙氣脫硫煙氣脫硫(FGD是指從煙道氣或其他工業(yè)廢氣中除去硫氧化物 (SO2和SO3)。 在FGDfe術(shù)中，按脫硫劑的種類劃分，可分為以下五種方法：以CaCO (石灰石) 為基礎(chǔ)的鈣

2、法，以MgOfe基礎(chǔ)的鎂法，以NS2SO3為基礎(chǔ)的鈉法，以NH3為基礎(chǔ)的 氨法，以有機(jī)堿為基礎(chǔ)的有機(jī)堿法。這里，主要介紹氨法煙氣脫硫技術(shù)。氨法脫 硫即是根據(jù)氨與SQ、水反應(yīng)成脫硫產(chǎn)物的基本機(jī)理而進(jìn)行的，是控制 SO排放 的技術(shù)。2 .氨法脫硫原理任彳FGDS程都包括兩個基本的化學(xué)反應(yīng)過程：吸收:SO2吸收生成為亞硫 酸鹽；氧化：亞硫酸鹽氧化為硫酸鹽。氨法脫硫以水溶液中SO和NH3的反應(yīng)為基礎(chǔ)。脫硫塔是煙氣脫硫和產(chǎn)生硫酸氨鹽的中間裝置。煙氣中的SQ在脫硫塔中被除去，脫硫塔中是 PH值控制為5.05.9的飽和硫酸氨/亞硫酸氨溶液， 與SO的反應(yīng)，按照下列反應(yīng)生成亞硫酸氫氨/硫酸氫鹽：(1) S。+

3、 H2O = H2S。(2) H2SO3 + (NH)2SQ= NH4HSO + NH4HSO(3) H2S。+ (NH)2SQ= 2NH4HSO在反應(yīng)(1)中，煙氣中的SQ溶于水中，生成亞硫酸。在反應(yīng)(2)和(3) 中，亞硫酸與該溶液中溶解的硫酸氨/亞硫酸鹽反應(yīng)。 噴射到反應(yīng)池底部的氨水， 按如下方式中和酸性物：(4) H2SO3 + NH3 = (NM)2S(3(5) NH4HSO + NH3 = (NH4)2SQ(6) NH4HSO + NH = (NH4G噴射到脫硫塔底部的氧化空氣，會按照如下方式將亞硫酸鹽氧化為硫酸鹽：(7) (NH4) 2SO3 + 1/2O2 = (NH4)2SO

4、至此，脫硫塔中生成了大量的硫酸氨， 硫酸氨溶液飽和后，使硫酸氨從溶液 中以結(jié)晶形式析出3 .氨法脫硫方法及特點(diǎn)工業(yè)上氨法脫硫的方法很多，目前應(yīng)用較廣泛的有濕式氨法、電子束氨法、 脈沖電暈氨法、簡易氨法等。各種方法都有一些共同的特點(diǎn)，具體如下：(1)脫硫塔不易結(jié)垢由于氨具有更高的反應(yīng)活性，且硫酸俊具有極易?解的化學(xué)特性，因此氨法 脫硫系統(tǒng)不易產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。(2)氨法對煤中硫含量適應(yīng)性廣氨法脫硫?qū)γ褐辛蚝康倪m應(yīng)性廣，低、中、高硫含量的煤種脫硫均能適應(yīng)， 特別適合于中高硫煤的脫硫。采用石灰石-石膏法時，煤的含硫量越高，石灰石用 量就越大，費(fèi)用也就越高；而采用氨法時，特別是采用廢氨水作為脫硫吸收劑時

5、， 由于脫硫副產(chǎn)物的價值較高，煤中含硫量越高，脫硫副產(chǎn)品硫酸俊的產(chǎn)量越大，也 就越經(jīng)濟(jì)。(3)無二次污染氨是生產(chǎn)化肥的原料。以氨為原料，實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫，生產(chǎn)化肥，不消耗新的自 然資源，不產(chǎn)生新的廢棄物和污染物，變廢為寶，化害為利，為綠色生產(chǎn)技術(shù)，將產(chǎn) 生明顯的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會效益。因此，氨法與鈣法具有明顯的區(qū)別。氨法屬于 回收法，鈣法屬于拋棄法。拋棄法的缺點(diǎn)是消耗新的自然資源、產(chǎn)生新的廢棄物 和污染污，具有明顯的二次環(huán)境問題。(4)系統(tǒng)簡單、設(shè)備體積小、能耗低氨是一種良好白堿性吸收劑，從吸收化學(xué)機(jī)理上分析，SO2的吸收是酸堿中和 反應(yīng)，吸收劑堿性越強(qiáng)，越利于吸收，氨的堿性強(qiáng)于鈣基吸收劑；而且從吸

6、收物理 機(jī)理上分析，鈣基吸收劑吸收S。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(jìn)行磨細(xì)、霧化、循環(huán)等以提高吸收劑 利用率，往往設(shè)備龐大、系統(tǒng)復(fù)雜能耗高；而氨吸收煙氣的SO是氣-液反應(yīng)，反應(yīng) 速度快、反應(yīng)完全，吸收劑利用率高；可以做到很高的脫硫效率，同時相對鈣基脫 硫工藝來說系統(tǒng)簡單、設(shè)備體積小、能耗低。(5)氨法具有豐富的原料氨法以氨為原料，其形式可以是液氨、氨水和碳錢。目前我國火電廠年排放 二氧化硫約1000萬噸，即使全部采用氨法脫硫，用氨量不超過500萬噸/年，供應(yīng)完全有保證(6) S。的可資源化可將污染物SO回收成為高附加值的商品化產(chǎn)品。具脫硫副產(chǎn)

7、品硫酸俊是一 種農(nóng)用肥料，在我國具有很好的市場前景，硫酸俊的銷售收入能沖抵吸收劑的成 本，甚至是整個運(yùn)行成本，特別是對于自身副產(chǎn)液氨或有廢氨水的企業(yè)來說 ，可以 利用液氨或廢氨水作為脫硫吸收劑，達(dá)到用廢水治理廢氣的目的，副產(chǎn)品的銷售 收入還可以給脫硫裝置帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。、確定工藝流程1 .方框流程圖氨法脫硫方框流程圖2 .工藝流程說明煙氣進(jìn)入脫硫塔與循環(huán)漿液逆流接觸進(jìn)行洗滌、 降溫和吸收，在此過程中含 氨吸收劑的循環(huán)液將煙氣中的 SO吸收，反應(yīng)生成亞硫酸??；含亞硫酸俊的液體 再與從脫硫塔底部鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)， 將亞硫酸俊氧化成硫酸俊，形成硫 酸俊稀溶液；含硫酸俊的稀溶液流至循環(huán)槽，通

8、過二級循環(huán)泵再送入脫硫塔，再進(jìn)一步濃 縮、結(jié)晶后，得到一定含量的硫酸俊漿液，從而形成閉合循環(huán)，這樣在循環(huán)槽中 使硫酸俊濃度達(dá)到規(guī)定值后，通過錢排出泵將生成的硫酸俊漿液送入硫錢后處理 系統(tǒng)。反應(yīng)后的凈煙氣經(jīng)除霧器進(jìn)行凈化達(dá)標(biāo)后再經(jīng)主煙囪直接排出。硫錢溶液通過硫酸俊排出泵送入旋流器進(jìn)一步濃縮后，依靠重力進(jìn)入離心 機(jī)，漿液經(jīng)離心機(jī)分離后得到含水率 4.0%的固體硫酸俊，經(jīng)重力送入干燥機(jī)， 干燥后含水小于1.0%,干燥后的硫錢經(jīng)包裝后即可得到商品硫酸俊；離心分離 母液進(jìn)入循環(huán)槽重復(fù)使用。三、物料衡算和熱量衡算1、工藝參數(shù)(1)入口煙氣量：6.5 X 105Nn3/h ;(2) S。濃度：1000mg/

9、Nrh(3)煙氣入口溫度：T=126C、常壓。(4)脫硫率95%2、技術(shù)指標(biāo)脫硫保證效率出口 SO排放濃度出口煙塵排放濃度NO脫除效率煙氣排放溫度煙氣通過脫硫系統(tǒng)的壓降脫硫系統(tǒng)耗電量脫硫系統(tǒng)耗水量脫硫系統(tǒng)耗汽量脫硫系統(tǒng)液氨耗量脫硫系統(tǒng)設(shè)備的噪音不高于操作平臺1.2m處測試)脫硫除塵系統(tǒng)設(shè)備可用率不低于脫硫除塵系統(tǒng)漏風(fēng)率除霧器除霧效率脫硫塔等主體設(shè)備使用壽命3、物料衡算95%200mg/Nrm .一 330 %60C1500Pa 187kW h 9t/h 0.2t/h 280Kg/h85dB(A)(距離設(shè)備外 1ml95%98%30年前面已經(jīng)詳細(xì)地介紹了脫硫反應(yīng)的機(jī)理，為了確保脫硫率，使氨氣過量

10、，由 此可知反應(yīng)的物料比例為：SONH3睡O(NH4)2SQQ2:2:2: 1: 0.5在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下、單位時間內(nèi)煙氣中含有二氧化硫質(zhì)量為MSO2 6.5 1 05 1 000mg/h 6.5 108mg/h 650kg/h對應(yīng)的NH3的質(zhì)量為650kg/h ,工藝水的質(zhì)量為 650kg/h。綜合以上計算結(jié)果，本部分給出的是一些近似的簡化物料平衡計算方法，物料點(diǎn)涵蓋了一些主流程。(1)吸收塔出口煙氣量G27353G2 650,000 4.45 105Nm3/h273 126(2)氨氣的量Mnh3 Mso2650kg/h(3)工藝水的量Mh2o Mso2650kg/h(4)氧化空氣量假設(shè)空氣通過氧

11、化風(fēng)機(jī)進(jìn)入噴淋塔后，當(dāng)中的氧氣完全用于氧化亞硫酸俊， 即最終這部分空氣僅僅剩下氮?dú)狻⒍栊詺怏w組分和水汽。理論上氧化 1mol亞硫 酸俊需要0.5mol的氧氣。其數(shù)值為 MO20.25MsO20.25 650 kg / h 162.5kg/h而換算為壓縮空氣的流量為n空氣5Mg 5 162.5 kmol/h 28kom/h M空氣 29(5)吸收塔的硫酸俊產(chǎn)量(干態(tài))M(NH4)2SO40.5M SO20.5 650kg / h 325kg/h4、熱量衡算從鍋爐來的熱煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入煙氣換熱器(GGH)降溫側(cè)，經(jīng)GGH冷卻后，煙氣進(jìn)入吸收塔(煙氣溫度為100C),向上流動穿過噴淋層，在此

12、煙氣被冷卻到飽和溫度，煙氣中的 SO2被石灰石漿液吸收。除去 SO2及其 它污染物的煙氣經(jīng)GGH加熱至60c以上，通過煙囪排放。設(shè)置一套密封系統(tǒng)保 證GGH漏風(fēng)率小于1%。GGH是利用熱煙氣所帶的熱量加熱吸收塔出來的冷的凈煙氣。在設(shè)計條件 下且沒有補(bǔ)充熱源時，GGH可將凈煙氣的溫度提高到60c以上。在熱煙氣白進(jìn)口與GGH相連的煙道出口安置一套可伸縮的清洗設(shè)備，用來 進(jìn)行常規(guī)吹灰和在線水沖洗。清洗裝置都有單獨(dú)的、可伸縮的矛狀管和帶有單獨(dú) 的輔助蒸汽和水噴嘴的驅(qū)動機(jī)械。GGH配一臺在線的沖洗水泵,該泵為在線清 洗提供高壓沖洗水。自動吹灰系統(tǒng)可保證 GGH的受熱面不受堵塞，保持凈煙氣 的出口溫度。當(dāng)

13、GGH停機(jī)后，換熱元件可用一低壓水清洗裝置進(jìn)行清洗。此低壓水清洗 裝置每年使用兩次。每臺GGH上的兩個固定的水沖洗裝置用來進(jìn)行離線沖洗。 每一個固定的水清洗裝置配有帶噴嘴的直管， 從有一定間隔的噴嘴中均勻地向換 熱面噴沖洗水。煙道上設(shè)有擋板系統(tǒng)，以便于FGD系統(tǒng)正常運(yùn)行和事故時旁路運(yùn)行。FGD 裝置的擋板系統(tǒng)包括一臺FGD進(jìn)口原煙氣擋板，一臺FGD出口凈煙氣擋板和一 臺旁路煙氣擋板，擋板為雙百葉式。在正常運(yùn)行時，F(xiàn)GD進(jìn)出口擋板開啟，旁路擋板關(guān)閉。在故障情況下，開啟煙氣旁路擋板門，關(guān)閉 FGD進(jìn)出口擋板，煙 氣通過旁路煙道繞過FGD系統(tǒng)直接排到煙囪。所有擋板都配有密封系統(tǒng)，以保 證“零”泄露。

14、密封空氣設(shè)兩臺100%容量的密封空氣風(fēng)機(jī)（一臺備用）和二級 電加熱器，加熱溫度不低于70Co對于換熱器，進(jìn)入換熱器的煙氣分成兩種，包括要進(jìn)入脫硫塔（噴淋塔）的 原煙氣（溫度為126C）和經(jīng)過噴淋塔石灰石漿液淋洗后的凈化煙道氣（出口溫 度50C）,兩股流體在換熱器內(nèi)傳熱。原煙氣的熱流量57Qi= mCpitiMCpiti= 6.5 10 0.975 （126 100）kJ/h 1.65 10 kJ / h凈化煙氣的熱流量Q0m0cp0 t00 0cp0 t 06.5 1050.975 (60 50)kJ/h 6.34 106 kJ/h平均傳熱溫差tmt1lnt2 工 t2(126 100) (6

15、0 50)一 126 100 16.74 C ln60 50考慮換熱器的熱量損失，則換熱器的傳熱效率為Q06.34 106 100% 7 100% 38.4%Qi1.65 107而換熱器的傳熱效率一般都大于該數(shù)值，因此傳熱效率滿足設(shè)計要求四、設(shè)備選型1、脫硫塔脫硫塔是氨法脫硫的核心設(shè)備，脫硫塔集氣液傳質(zhì)、化學(xué)吸收、氧化、結(jié)晶氮氧化等多種化工單元功能于一體，具有較高操作彈性和較高的脫硫脫硝功能, 物脫除率在45%,二氧化硫白脫除率可達(dá) 95%以上。.大273標(biāo)態(tài)：Q0 273 126650,000 4.45 105Nm3/hQi273 62273 126塔內(nèi)流速：v650,0003m/ sQiv

16、s V218.85m5.46 105 Nm3/hL55.46 105/36003.14 34.01m方形L B 5 4mv 2.83H=16m文丘里塔壓力損失:L 液氣比 1rg 0.85kg/m3氣體比重（Vt25m/ s2g 9.8m/sp (0.25 0.8L)rg vt22g(0.25 0.8 1) 0.852 9.825227.29mmH228mmH2O脫硫塔壓力損失：vt2m/s L m脫硫塔P1(0.25 0.8_24) 0 85 22一一以0.6mmH2O 1mmH2O2 9.8煙氣分配板P2 15mmH2O(估)排煙囪P24mmH2O(估)脫硫塔總壓力損失：1+15+4=20

17、mmH 2O 新增加煙道阻力損失：20mmH2O（估）總壓力損失（阻力損失）：+=28+20+20=68mmH2O,即686.8Pa2、循環(huán)泵和氧化風(fēng)機(jī)脫硫塔一級、二級循環(huán)泵為離心泵，泵的殼體采全金屬，葉輪和入口軸套采用雙向鋼相當(dāng)材料。每個塔共配置3臺一級循環(huán)泵，每臺泵可將硫錢溶液以足夠 的壓力送到塔內(nèi)的吸收段。每個塔設(shè)置2臺二級循環(huán)泵，一運(yùn)一備，正常情況下將塔內(nèi)的硫俊溶液泵入 塔內(nèi)濃縮段的噴淋層。液氣比L/G= 4 （循環(huán)液量與煙氣量的比值，單位：升/標(biāo)準(zhǔn)立方米） 煙氣中水氣含量設(shè)為8%,則循環(huán)水泵流量：LQ HGQ -1000(1/m )4 203,777.29 (1 0.08)1000_

18、 3 749.878m /h取每臺循環(huán)泵流量 Q 750m3/h揚(yáng)程H 30mH 2O2臺一用一備 循環(huán)水泵電耗量:75030 0.16356080%1.2 91.97KW選用90KW電機(jī)實(shí)際消耗功率95 0.8 76KW總電耗量 2 76 152KW集水池中PH值控制在5.8-6.2范圍內(nèi)。燃煤：18t/h取煤的平均含硫量0.9%0.9% 18 103 106 6433鍋爐入口 SO2濃度 - 1296mg/m 1300mg/m250,00032鍋爐出口 SO2濃度 180mg/m3計算條件：煙氣量： 250,000m3 / h(166058Nm3 / h)溫度：138c灰 塵：180mg/m3出口 50mg/Nm3(72.3%)SO 2： 1300mg/m3出口 195mg/Nm3(85%) SO2 去除量 250,000 (1300 195) 10 6 276.25kg/hr灰塵去除量 250,000 (180 50) 10 632.5kg/hr3、旋流器共設(shè)置3套旋流器。旋流器的材料選用PU或KMH料，內(nèi)表面光滑。旋流器 的總?cè)萘堪丛O(shè)計煤種下4臺爐BMCRL況和硫回收工段尾氣脫硫產(chǎn)生的硫錢漿液 量的100%擇。每個旋流器的處理量為 80m3/h,共5個旋流子(備用1個)。4、離心機(jī)共配置3臺可連續(xù)也可斷續(xù)運(yùn)行的離心脫水機(jī)，每