氨法脱硫关键技术.doc

论文题目：提高燃煤锅炉烟气氨法脱硫工艺氨综合运用效率重要内容：燃煤锅炉烟气氨法脱硫工艺氨综合运用效率，关系到氨法脱硫运营成本，同步最为核心氨综合运用效率低会导致氨逃逸量大，形成气溶胶，在烟囱排放时形成较长烟羽不能有效扩散。通过改造塔内喷淋构造，增长吸取浆液循环量，提高浆液覆盖率；通过气体再分布装置，增强气体分部效果；变化吸取剂氨加入方式，实现吸取段浆液PH至分级阶梯控制；运用水洗段洗涤烟气，吸取烟气中逃逸游离氨，水回收运用；合理控制一级浆液氧化率，一级浆液比重，提高吸取浆液吸取速率。通过以上改进和工艺优化，提高氨综合运用效率，可以较为有效控制烟羽长度。一、氨法脱硫技术：燃煤锅炉烟气氨法脱硫工艺运用气氨或氨水做为吸取剂，气液在脱硫塔内逆流接触，脱除烟气中SO2。氨是一种良好碱性吸取剂，从吸取化学机理上分析，二氧化硫吸取是酸碱中和反映，吸取剂碱性越强，越有助于吸取，氨碱性强于钙基吸取剂；并且从吸取物理机理分析，钙基吸取剂吸取二氧化硫是一种气固反映，反映速率慢，反映不完全，吸取剂运用率低，需要大量设备和能耗进行磨细、雾化、循环等以提高吸取剂运用率，设备庞大、系统复杂、能耗高；氨吸取烟气中二氧化硫是气液反映，反映速率快，反映完全、吸取剂运用效率高，可以做到很高脱硫效率。同步相对于钙基脱硫工艺来说系统简朴、设备体积小、能耗低。脱硫副产品硫酸铵是一种农用废料，销售收入能减少一某些成本。就吸取SO2而言，氨是一种比任何钙基吸取剂都抱负脱硫吸取剂，就技术流程可知，整个脱硫系统脱硫原料是氨和水，脱硫产品是固体硫铵，过程不产生新废气、废水和废渣。既回收了硫资源，又不产生二次污染。氨法脱硫吸取反映原理：NH3+H2O+SO2=NH4HSO3 （1） 2NH3+H2O+SO2=(NH4)2SO3 （2） (NH4)2SO3+H2O+SO2=2NH4HSO3 （3） NH3+NH4HSO3 = (NH4)2SO3（4）在通入氨量较少时发生反映，在通入氨量较多时发生反映，而式表达才是氨法中真正吸取反映。在吸取过程中所生成酸式盐NH4HSO3对SO2不具备吸取能力，随吸取过程进行，吸取液中NH4HSO3含量增长，吸取液吸取能力下降，此时需向吸取液中补氨，发生反映使某些NH4HSO3转变为(NH4)2SO3，以保持吸取液吸取能力。因而氨法吸取是运用(NH4)2SO3-NH4HSO3不断循环过程来吸取烟气中SO2，补充NH3并不是直接用来吸取SO2，只是保持吸取液中(NH4)2SO3组分量比。吸取后浆液运用空气进行强制氧化， NH4HSO3+1/2O2= NH4HSO4 (NH4)2SO3+1/2O2=( NH4)2SO4氨化反映： NH3+NH4HSO3 = (NH4)2SO3（1） NH3+NH4HSO4 = (NH4)2SO4（2）氧化后硫酸铵采用塔内结晶技术，运用热烟气将浆液水分蒸发，硫酸铵浆液在塔内浓缩结晶后，固含量约515%硫酸铵浆液由结晶泵送入旋流器进行初步固液分离，清液进入料液槽，底流（固含量2040）进入缓冲槽继续沉降分离。缓冲槽溢流清液进入料液槽，底流（固含量4060）进入离心机分离。离心机分离清液进入料液槽，离心分离出硫酸铵进入干燥系统经热风干燥至含水量不大于1，即可包装得到成品。料液槽内清液经料液泵送回吸取塔循环系统二级循环槽进行循环使用。就技术流程可知，整个脱硫系统脱硫原料是氨和水，脱硫产品是固体硫铵，过程不产生新废气、废水和废渣。既回收了硫资源，又不产生二次污染。其重要技术特点如下：1） 单塔设计，有效减少成本，节约空间；2） 空塔喷淋，减少系统压降，节约电能；3） 大循环量，增大液气比来弥补因浓度上升，脱硫效率下降缺陷，保证脱硫效率；4） 烟气喷淋降温技术，使烟气温度尽快达到氨法脱硫最佳温度，增长脱硫效率，从而尽量减少塔自身高度；5） 烟气直排工艺，彻底解决了原烟囱腐蚀问题，减少了烟气加热设备投资，运营成本和维修成本；6） 改进搅拌方式，减少成本，增强氨法脱硫技术市场竞争力；7） 硫酸铵回收系统采用新工艺，主线上解决了老式硫酸铵回收；8） 整个过程中不产生废水、废气、废渣，无二次污染；9） 工艺与石灰石-石膏类似，但副产品是以硫酸铵形式浮现，而硫酸铵是重要化肥产品，它工艺符合循环经济原则； 二、第一代氨法脱硫技术：第一代氨法脱硫工艺普通设立一级吸取循环泵2台，吸取喷淋层1-2两层，吸取喷淋浆液回流至氧化段内用空气进行强制氧化。吸取剂氨加入位置普通设立在一级吸取循环泵出口或吸取浆液回流管道上。烟气通过吸取段后，普通设立1-2层平板折流板除雾器，经初五后进行排放。第一代氨法脱硫工艺，吸取喷淋层设立较少，浆液覆盖率100%-150%之间，吸取效率较低。氨综合运用效率较低普通不大于90%，未能运用氨随烟气逃逸。氨综合运用效率低导致脱硫吸取剂成本高，同步氨逃逸形成气溶胶，导致烟囱烟羽较长。当前，国内大气污染形势严峻，以可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）为特性污染物区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康，影响社会和谐稳定。为了改进大气环境质量，国家与某些地方政府针对火电行业制定了日趋严肃污染物排放原则，规定采用办法进行污染治理。在环保规定越来越高社会背景下，特别是当前倡导超低排放，氨法脱硫装置烟囱拖尾问题，给公司带来很大环保压力，消减烟囱拖尾、减少气溶胶排放、使之达标排放势在必行。三、 提高氨综合运用效率重要改造内容：氨法脱硫改造重点应一方面考虑强化塔内吸取反映，吸取反映是传质和吸取过程，依照双膜理论，传质速率受气相传质阻力和液相传质阻力控制。强化吸取反映办法重要有：1）采用逆流传质，增长吸取区平均传质推动力；2）增长气相和液相流速，变化气膜和液膜界面强化传质；3）加快已溶解二氧化硫电离和氧化；4）提高PH值，减少电离逆向过程，增长液相吸取推动力；5）在总吸取系数一定状况下，增长气液接触面积，延长接触时间，如增大液气比、减小液滴粒径、调节喷淋层间距等；6）保持均匀流场分部和喷淋密度，提高气液接触有效性。1、变化吸取浆液分部方式依照脱硫塔吸取段使用槽式分布器实际状况看，因溶液在槽式分布器内，溶液分部不均匀，必要与填料结合使用。通过填料再分布使气液在填料表面接触。由于浆液结晶及灰尘，较易导致导流槽堵塞，溶液偏流，不能形成均匀分布，使用后期导致布液不均。同步填料随使用时间延长易堵塞，溶液和气体形成偏流或壁流，形成了烟气空洞，出口SO2不能得到有效控制。为使出口SO2达标排放，必要过量加氨。氨运用效率减少，氨逃逸增长。去除槽式分布器，改用高效喷头，循环泵将循环浆液输送至喷淋层，经喷淋管上喷嘴喷射出雾状液滴，形成吸取烟气SO2液体表面。每层喷淋管网布置了足够数量喷嘴，相邻喷嘴喷出水雾互相搭接叠盖，不留空隙，形成完全覆盖吸取塔整治断面。对各层喷淋管可以采用母管制供浆，但最普通做法是一台循环泵相应一种喷淋层。这样可以依照机组负荷、燃煤含硫量以及不同工况下所规定洗涤效率来调节喷淋泵投运台数，从而达到节能效果。也有按照满负荷工况设立一台备用泵，做为事故备用，或当燃用煤校核煤种时作备用喷淋层投运。喷淋系统设计要点：1） 喷淋装置设计应结合吸取塔构造及烟气量、循环浆液量等综合考虑。喷淋层数量普通不少于三层，可以采用双向喷嘴、也可采用单向喷嘴，喷嘴布置保证浆液覆盖率200%-300%。在取消烟气旁路时，喷淋层至少应设立一层备用层。2） 喷淋母管和支管管径、变径等设计要合理，以保证各个喷嘴处流量及压力均匀稳定。变径、接口、接头处要光滑过渡，以减小阻力。3） 喷淋管应适应浆液特性，涉及浆液成分、含固量、温度、压力、黏度、PH值、氯离子浓度等。4） 喷嘴选型和设计对流量和压力应有一定适应性。雾化粒径与烟气流速要匹配，粒径太粗气液接触不充分，减少水滴直径可以增长传质面积，延长液滴在塔内停留时间。两者均对脱硫效率起积极作用。但粒径太细雾滴容易被烟气带走。近塔喷嘴扩散角和安装位置要合理，以减少壁流量和对塔壁冲刷。顶层喷淋，与除雾器安装间距应考虑。2、 提高液气比液气比（L/G）吸取循环量与烟气量比值，烟气量取吸取塔入口干基标况流量。液气比是湿法FGD系统设计和运营重要参数之一，液气比大小反映了吸取过程推动力和吸取速率大小，对FGD系统技术性能和经济性具备重要影响。液气比直接决定了循环泵数量和容量，也决定了氧化槽尺寸，对脱硫效果、系统阻力、设备一次投资和运营能耗等影响很大。在吸取塔设计中，循环浆液量多少决定了SO2吸取表面积大小，在其她参数恒定状况下，提高液气比相称于增大了吸取塔内浆液喷淋密度，从而增大了气液传质减少吸取塔壁流，提高塔内有效液气比 在吸取塔喷淋区增设导流圆环将上行烟气引入喷淋西地区，防止烟气爬壁短路，同步将沿壁下流浆液再次引入喷林区。提高吸取塔近塔壁区域有效液气比，提高脱硫率，同步可防止吸取塔内壁上浆液冲刷，提高防腐内衬使用寿命。3、吸取段构造优化，强化传质效果，提高覆盖效果，避免烟气短路及偏流烟气和吸取液流场分布直接决定着吸取塔内传质、传热和反映进行限度。吸取塔烟道入口布置向下有足够倾斜坡度，保证烟气停留时间和均匀分部，避免烟气旋流和壁面效应。要实现SO2排放浓度低于35mg/Nm3控制目的，需提高吸取段高度，增长塔内喷淋层数量改造后增长至3-4层。塔内喷淋每层之间进行合理布置，使浆液覆盖全面，避免形成空洞。对塔内件进行优化和调节，使进入吸取塔内烟气分布均匀，避免偏流问题，提高传质效果，从而提高脱硫效率。减少吸取塔壁流，提高塔内有效液气比 在吸取塔喷淋区增设导流圆环将上行烟气引入喷淋西地区，防止烟气爬壁短路，同步将沿壁下流浆液再次引入喷林区。提高吸取塔近塔壁区域有效液气比，提高脱硫率，同步可防止吸取塔内壁上浆液冲刷，提高防腐内衬使用寿命。4、吸取段浆液PH值阶梯控制一级循环改为高、低位取液，即吸取一、吸取二、吸取三分别单路循环，吸取一、吸取二循环为主循环吸取，直接在氧化段高位取液，由于氧化风在氧化段底部进入到高液位时，氧化段高位一级液中具有较多(NH4）HSO3、(NH4)2SO3；氨水加入氧化段高位，一级循环泵入口处，母液PH值偏高，运用塔内容积增长氨化吸取液有效混合，实现NH3与(NH4）HSO3 充分反映生成(NH4)2SO3，用二台一级泵将该母液通过吸取一、吸取二管道打到吸取段下部吸取，用(NH4)2SO3吸取SO2生成(NH4）HSO3，减少游离氨直接与SO2反映减少烟气中硫酸盐含量，变化原工艺流程吸取液中亚硫酸盐含量较少局限性问题，同步循环某些亚硫酸盐可减轻氧化段负荷。吸取三循环为一台一级泵从氧化段下部取液送吸取段上部，该某些浆液，亚盐较少，溶液中PH值较低，游离氨相对较少，既起到洗涤吸取烟气中SO2作用，又减少了氨逃逸，实现出塔烟气SO2达标，同步某些溶液补入浓缩段产出成品硫铵。对一级吸取、二级吸取、三级吸取PH值分别控制，减少从吸取段烟气中带走硫酸盐量。5、增长水洗系统烟气经一级浆液吸取后脱除了烟气中SO2,烟气中夹带了某些一级浆液，浆液中重要组分为铵盐。同步还夹带一某些未完全反映游离氨。游离氨和铵盐随烟气进入烟囱排放，会导致出口总固体颗粒物含量高，游离状态氨与烟气中SO2还会反映生成气溶胶，导致烟羽拖尾严重。在吸取段后增长水洗段，运用铵盐和游离氨易溶于水特性，运用清水洗涤吸取段后烟气中铵盐和游离氨，消除了烟羽拖尾问题，同步回收了逃逸氨。水洗段抽出某些浓水作为一级浆液补水，综合运用提高了氨综合运用效率。水洗段可以设立1-2层。6、 合理设立除雾装置吸取段出口烟气中不可避免会夹带一某些浆液雾滴，在吸取段顶部设立2-3层除雾器，当带有液滴烟气进入人字形板片构成狭窄、曲折通道时，由于流线偏折产生离心力，将液滴分离出来，液滴撞击板片，某些黏附在板片避免上形成水膜，缓慢下流，汇集成较大液滴落下，从而实现气水分离，可以有效去除烟气中夹带浆液雾滴，除雾器定期进行冲洗防止堵塞。水洗段后烟气较为干净，不容易发生堵塞，在水洗段后设立除雾板间距较小高效除雾器，可以除去烟气中夹带细小雾滴。三、 改造后达到效果：通过对老式氨法脱硫系统进行升级改造，改造塔内喷淋构造，增长吸取浆液循环量，提高浆液覆盖率；通过气体再分布装置，增强气体分部效果；变化吸取剂氨加入方式，实现吸取段浆液PH至分级阶梯控制；运用水洗段洗涤烟气，吸取烟气中逃逸游离氨，水回收运用；合理控制一级浆液氧化率，一级浆液比重，提高吸取浆液吸取速率。通过以上改造和工艺优化，提高氨综合运用效率，氨综合运用效率达到97%以上，脱硫效率达到99%以上，脱硫塔出口氨逃逸不大于5mg/Nm3，杜绝了气溶胶形成，净烟气达到超低排放原则，同步可以较为有效控制烟羽长度。