氨法脫硫技術(shù)

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(yùn)行成本，同時(shí)最為關(guān)鍵的氨的綜合利用效率低會(huì)造成氨的逃逸量大，形成氣溶膠，在煙囪排放時(shí)形成較長(zhǎng)的煙羽不能有效擴(kuò)散。通過(guò)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(guò)氣體再分布裝置，增強(qiáng)氣體分部效果；改變吸收劑氨的加入方式，實(shí)現(xiàn)吸收段漿液PH至分級(jí)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(jí)漿液的氧化率，一級(jí)漿液的比重，提高吸收漿液的吸收速率。通過(guò)以上改進(jìn)和工藝優(yōu)化，提升氨的綜合利用效率，可以較為有效的控制煙羽的長(zhǎng)度。一、氨法脫

2、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瑲庖涸诿摿蛩?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(jī)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(qiáng)，越有利于吸收，氨的堿性強(qiáng)于鈣基吸收劑；而且從吸收物理機(jī)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(jìn)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(shí)相對(duì)于鈣基脫硫工藝來(lái)說(shuō)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備體積小、能耗低。脫硫副產(chǎn)品硫酸銨是一

3、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(gè)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(guò)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=2NH4HSO3 （3） NH3+NH4HSO3 = (NH4)2SO3（4）在通入氨量較少時(shí)發(fā)生反應(yīng)，在通入氨量較多時(shí)發(fā)生反應(yīng)，而式表示的才是氨法中真正的吸收反應(yīng)。在吸收過(guò)程中所生成的酸式鹽NH4HSO3

4、對(duì)SO2不具有吸收能力，隨吸收過(guò)程的進(jìn)行，吸收液中的NH4HSO3含量增加，吸收液吸收能力下降，此時(shí)需向吸收液中補(bǔ)氨，發(fā)生反應(yīng)使部分NH4HSO3轉(zhuǎn)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-NH4HSO3的不斷循環(huán)的過(guò)程來(lái)吸收煙氣中的SO2，補(bǔ)充的NH3并不是直接用來(lái)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(jìn)行強(qiáng)制氧化， NH4HSO3+1/2O2= NH4HSO4 (NH4)2SO3+1/2O2=( NH4)2SO4氨化反應(yīng)： NH3+NH4HSO3 = (NH4)2SO3（1） NH3+NH4HSO4 = (

5、NH4)2SO4（2）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515%的硫酸銨漿液由結(jié)晶泵送入旋流器進(jìn)行初步固液分離，清液進(jìn)入料液槽，底流（固含量2040）進(jìn)入緩沖槽繼續(xù)沉降分離。緩沖槽溢流清液進(jìn)入料液槽，底流（固含量4060）進(jìn)入離心機(jī)分離。離心機(jī)分離的清液進(jìn)入料液槽，離心分離出硫酸銨進(jìn)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(jí)循環(huán)槽進(jìn)行循環(huán)使用。就技術(shù)流程可知，整個(gè)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(guò)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

6、主要技術(shù)特點(diǎn)如下：1） 單塔設(shè)計(jì)，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(lái)彌補(bǔ)因濃度上升，脫硫效率下降的缺點(diǎn)，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(wèn)題，降低了煙氣加熱的設(shè)備投資，運(yùn)行成本和維修成本；6） 改進(jìn)攪拌方式，降低成本，增強(qiáng)氨法脫硫技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；7） 硫酸銨回收系統(tǒng)采用新工藝，根本上解決了傳統(tǒng)硫酸銨回收；8） 整個(gè)過(guò)程中不產(chǎn)生廢水、廢氣、廢渣，無(wú)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

7、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(jì)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(jí)吸收循環(huán)泵2臺(tái)，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(jìn)行強(qiáng)制氧化。吸收劑氨加入位置一般設(shè)置在一級(jí)吸收循環(huán)泵出口或吸收漿液回流管道上。煙氣經(jīng)過(guò)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(jìn)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(shí)氨的逃逸形成氣溶膠，造成煙囪煙羽較長(zhǎng)。當(dāng)前，我國(guó)大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻，以可

8、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(wèn)題日益突出，損害人民群眾身體健康，影響社會(huì)和諧穩(wěn)定。為了改善大氣環(huán)境質(zhì)量，國(guó)家與部分地方政府針對(duì)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(jìn)行污染治理。在環(huán)保要求越來(lái)越高的社會(huì)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(wèn)題，給公司帶來(lái)很大的環(huán)保壓力，消減煙囪拖尾、減少氣溶膠排放、使之達(dá)標(biāo)排放勢(shì)在必行。3、 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(diǎn)應(yīng)首先考慮強(qiáng)化塔內(nèi)的吸收反應(yīng)，吸收反應(yīng)是傳質(zhì)和吸收的過(guò)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(qiáng)化吸收反應(yīng)的措施主要有：

9、1）采用逆流傳質(zhì)，增加吸收區(qū)平均傳質(zhì)推動(dòng)力；2）增加氣相和液相的流速，改變氣膜和液膜的界面強(qiáng)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(guò)程，增加液相吸收推動(dòng)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(zhǎng)接觸時(shí)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(chǎng)分部和噴淋密度，提高氣液接觸的有效性。1、改變吸收漿液分部方式根據(jù)脫硫塔吸收段使用槽式分布器的實(shí)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(guò)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

10、期造成布液不均。同時(shí)填料隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)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(guò)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(duì)各層噴淋管可以采用母管制供漿，但最通常的做法是一臺(tái)循環(huán)泵對(duì)應(yīng)一個(gè)噴淋層。這樣可以根據(jù)機(jī)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(lái)調(diào)整噴淋泵的投運(yùn)臺(tái)數(shù)，從而達(dá)到節(jié)能效果。也有的

11、按照滿負(fù)荷工況設(shè)置一臺(tái)備用泵，做為事故備用，或當(dāng)燃用煤的校核煤種時(shí)作備用噴淋層投運(yùn)。噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1） 噴淋裝置的設(shè)計(jì)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(shí)，噴淋層至少應(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(jì)要合理，以保證各個(gè)噴嘴處流量及壓力均勻穩(wěn)定。變徑、接口、接頭處要光滑過(guò)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(jì)對(duì)流量和壓力應(yīng)有一定的適應(yīng)性。霧化粒徑與

12、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(zhǎng)液滴在塔內(nèi)的停留時(shí)間。兩者均對(duì)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(kuò)散角和安裝位置要合理，以減少壁流量和對(duì)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）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(jì)和運(yùn)行的重要參數(shù)之一，液氣比的大小反映了吸收過(guò)程推動(dòng)力和吸收速率的大小，對(duì)FGD系統(tǒng)的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)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(duì)脫硫效果、系統(tǒng)阻力、設(shè)備一次投資和運(yùn)行能耗等影響很大。在

13、吸收塔設(shè)計(jì)中，循環(huán)漿液量的多少?zèng)Q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)，防止煙氣爬壁短路，同時(shí)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(shí)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(qiáng)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(chǎng)分布直接決定著吸收塔內(nèi)的傳質(zhì)、傳熱和反應(yīng)進(jìn)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(shí)間和均勻分部，避

14、免煙氣的旋流和壁面效應(yīng)。要實(shí)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(jìn)行合理布置，使?jié){液覆蓋全面，避免形成空洞。對(duì)塔內(nèi)件進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使進(jìn)入吸收塔內(nèi)的煙氣分布均勻，避免偏流問(wèn)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(shí)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(shí)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(jí)循環(huán)改為高、低位取液，即吸收

15、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(jìn)入到高液位時(shí)，氧化段高位一級(jí)液中含有較多的(NH4）HSO3、(NH4)2SO3；氨水加入氧化段高位，一級(jí)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(shí)現(xiàn)NH3與(NH4）HSO3 充分反應(yīng)生成(NH4)2SO3，用二臺(tái)一級(jí)泵將該母液通過(guò)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）HSO3，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?cè)に嚵鞒涛找褐衼喠蛩猁}含量較少的不足問(wèn)題，同時(shí)循環(huán)部分亞硫酸鹽可減輕氧化段負(fù)荷

16、。吸收三循環(huán)為一臺(tái)一級(jí)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(duì)較少，既起到洗滌吸收煙氣中SO2的作用，又減少了氨逃逸，實(shí)現(xiàn)出塔煙氣SO2達(dá)標(biāo)，同時(shí)部分溶液補(bǔ)入濃縮段產(chǎn)出成品硫銨。對(duì)一級(jí)吸收、二級(jí)吸收、三級(jí)吸收的PH值分別控制，減少?gòu)奈斩螣煔庵袔ё叩牧蛩猁}量。5、增加水洗系統(tǒng)煙氣經(jīng)一級(jí)漿液吸收后脫除了煙氣中的SO2,煙氣中夾帶了部分一級(jí)漿液，漿液中的主要組分為銨鹽。同時(shí)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(jìn)入煙囪排放，會(huì)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(huì)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

17、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，消除了煙羽拖尾問(wèn)題，同時(shí)回收了逃逸的氨。水洗段抽出部分濃水作為一級(jí)漿液的補(bǔ)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(huì)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(jìn)入人字形板片構(gòu)成的狹窄、曲折的通道時(shí)，由于流線偏折產(chǎn)生離心力，將液滴分離出來(lái)，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(shí)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(jìn)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。3、 改造后