氨法脱硫技术

论文题目：提高燃煤锅炉烟气氨法脱硫工艺氨的综合利用效率主要内容：燃煤锅炉烟气氨法脱硫工艺氨的综合利用效率与氨法脱硫的运行成本有关，同时最重要的氨综合利用效率低，氨逸出量大，形成气溶胶，从烟囱排放时形成长烟羽不能有效扩散通过改造塔内喷淋结构，通过增加吸收浆液的循环量、提高浆液的复盖率的气体再分布装置，改变提高气体支撑部的效果的吸收剂氨的添加方式，在实现分级控制吸收级浆液的PH的水洗阶段清洗排烟，吸收从排烟脱离的游离氨合理控制水回收利用的初级浆料的氧化率、初级浆料的比重，提高吸收浆料的吸收速度。 通过以上改进和技术优化，可以提高氨的综合利用效率，有效地控制烟羽的长度。一、氨法脱硫技术：燃煤锅炉烟气氨法脱硫工艺利用气氨和氨水作为吸收剂，气液在脱硫塔内逆流接触，除去烟气中的SO2。 氨是良好的碱性吸收剂，从吸收化学的机理分析，二氧化硫的吸收是酸碱中和反应，吸收剂的碱性越强，对吸收越有利，氨的碱性比钙系吸收剂强，另外，从吸收物理机理的分析可知，钙系吸收剂吸收二氧化硫反应速度慢、反应不完全、吸收剂利用率低、大量设备和能耗磨损、雾化、循环等需要提高吸收剂利用率，设备庞大、系统复杂、能耗高的氨吸收烟气中的二氧化硫是气液反应，反应速度快、反应完全、吸收剂利用效率高同时对钙基脱硫技术系统简单，设备体积小，能耗低。 脱硫副产物硫丹是农用废弃物，销售收入可以降低部分成本。 关于SO2的吸收，氨是任何钙类吸收剂的理想脱硫吸收剂，从技术流程来看，整个脱硫系统的脱硫原料为氨和水，脱硫产品为固体硫酸铵，工艺不产生新的排气、废水和废渣。 回收硫资源，也不产生二次污染。氨法脱硫吸收反应原理：n h3h2o so2=NH4h HSO3(1) n h3h2o so2=(NH4)2s o3(2) (NH4)2so3h2oso2=NH4h so3(3)NH3 NH4HSO3=(NH4)2SO3(4)氨的导入量少时发生反应，氨的导入量多时发生反应，式表示氨法中的真正吸收反应。 吸收过程中生成的酸性盐nh4so3对SO2不具有吸收能力，随着吸收过程的进行，吸收液中的nh4so3含量增加，吸收液的吸收能力降低时，需要向吸收液中补充氨，发生反应，使nh4so3的一部分变为(NH4)2SO3，吸收液的吸收因此氨法的吸收利用(NH4)2SO3-NH4HSO3的循环过程吸收烟气中的SO2，补充的NH3不直接吸收SO2，只是保持吸收液中的(NH4)2SO3的组成比。被吸收的浆液被空气强制氧化，NH4HSO3 1/2O2=NH4HSO4(NH4)2SO3 1/2O2=(NH4)2SO4氨化反应：NH3 NH4HSO3=(NH4)2SO3(1)NH3 NH4HSO4=(NH4)2SO4(2)被氧化的硫酸铵采用塔内结晶技术，通过热烟使浆液的水分蒸发，硫酸铵浆液在塔内浓缩结晶后，用晶体泵将固体成分的约5%15%的硫酸铵浆液送入旋风分离器进行预固液分离，清洗液进入材料液槽，底流(固体成分的20 %15 % ) 缓冲罐溢出的清洗液进入材料罐，底部流动(固体成分40%60% )进入离心分离机进行分离。 用离心机分离的洗涤液进入材料液槽，离心分离的硫酸铵进入干燥系统，用热风干燥至水分量达到1%以下，可包装得到成品。 材料液槽内的清洗液通过材料液泵返回吸收塔循环系统的二级循环槽进行循环使用。从技术流程看，整个脱硫系统的脱硫原料为氨和水，脱硫产品为固体硫酸铵，工艺不会产生新的排气、废水和废渣。 回收硫资源，也不产生二次污染。 其主要技术特征如下一)单塔设计有效降低成本，节省空间；2 )空塔淋浴，降低系统压降，节省电力；3 )增大循环量、液气比，弥补浓度上升、脱硫效率降低的缺点，保证脱硫效率4 )烟气喷淋降温技术可尽快使烟气温度达到氨法脱硫的最佳温度，提高脱硫效率，尽可能降低塔本身的高度5 )排烟直排技术彻底解决了原烟囱腐蚀的问题，降低了排烟加热的设备投资、运行成本和维护成本6 )改进搅拌方式，降低成本，增强氨法脱硫技术的市场竞争力7 )硫丹回收系统采用新技术，从根本上解决了传统的硫丹回收8 )全过程不产生废水、废气、废渣，无二次污染9 )工艺类似石灰石石膏，但副产物以硫酸铵的形式出现，硫酸铵是重要的化肥产品，其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一般设置2台一次吸收循环泵，设置1-2层吸收喷淋层，使吸收喷淋浆液回流到氧化部，用空气进行强制氧化。 吸收剂氨添加位置一般设置在一次吸收循环泵出口或吸收浆液回流管线上. 烟通过吸收段后，通常设置1-2层的平板挡板除雾器，最初5天后排出。 第一代氨法脱硫工艺吸收喷淋层设置少，浆料复盖率在100%-150%之间，吸收效率低。 氨的综合利用效率低的一般不到90%，无法利用的氨随着烟一起逃走。 氨的综合利用效率低，脱硫吸收剂成本高，同时氨的逃逸场所变成气溶胶，烟囱烟羽变长。 目前我国大气污染状况严重，污染物以吸入颗粒物(PM10 )、细颗粒物(PM2.5)为特征的区域性大气环境问题日益突出，危害人民健康，影响社会和谐稳定。 为了改善大气环境质量，国家和部分地方政府要求火灾行业日益制定严格的污染物排放标准，采取对策进行污染管理。 在环境保护要求日益提高的社会背景下，特别是目前提出的超低排放、氨法脱硫装置烟囱拖尾问题，必须给公司带来很大的环境保护压力，减少烟囱拖尾，减少气溶胶排放，达到排放量。3 .提高氨综合利用效率的主要改造内容：氨法脱硫改造的重点首先要考虑加强塔内吸收反应，吸收反应是遗传和吸收的过程，根据双膜理论，遗传速度受遗传阻力和液体传递阻力的控制。 加强吸收反应的措施主要包括：1 )采用逆流布质，增加吸收区平均流布推进力；2 )增加气相和液相的流速，改变气膜和液膜的界面，强化传质3 )加快溶解的二氧化硫的电离和氧化；4 )提高ph，减少离子化的反过程，增加液相吸收推进力5 )总吸收系数一定时，增加气液接触面积，延长接触时间，例如增大液气比，减小液滴粒径，调整喷淋层间隔等6 )保持均匀的流场分部和喷淋密度，提高气液接触的有效性。1 .改变吸收浆液的支部方式从脱硫塔吸收段使用槽式分散器的实际情况来看，由于溶液位于槽式分散器内，溶液的支持部不均匀，必须与填充剂并用。 由于密封件的再分布，气液与密封件的表面接触。 由于浆液的结晶和灰尘，槽容易堵塞，溶液偏流不能均匀分布，使用后期布液变得不均匀。 同时填料随使用时间的延长容易堵塞，溶液和气体形成偏流和壁流，形成烟腔，出口SO2不能有效控制。 为了使出口SO2满足排放量，必须供应过剩的氨。 氨的利用效率降低，脱氨增加。 去除槽式分散器，使用高效的喷头，循环泵将循环浆料送入喷淋层，从喷淋管的喷嘴喷射雾状的液滴，形成吸收排烟SO2的液体表面。 各层淋浴管网配置了足够数量的喷嘴，从相邻的喷嘴喷出的雾沫相互重叠复盖，没有留下间隙，完全形成了复盖吸收塔的改良截面。 各层淋浴管可以用母管供给浆料，最常见的方法是1台循环泵对应淋浴层。 这样，可以根据机组的负荷、煤的硫含量、状况要求的清洗效率来调整淋浴泵的出厂台数，达到节能效果。 根据满负荷的情况设置预备泵作为事故的预备，燃烧煤核煤种时也有使用预备淋浴层运输的情况。淋浴系统设计要点：1 )淋浴装置的设计应结合吸收塔的结构和烟量、循环浆料量等进行综合考虑。 淋浴层的数量一般为三层以上，无论采用双向喷嘴还是单向喷嘴，喷嘴的配置都确保了浆料的复盖率为200%-300%。 取消排烟旁路时，淋浴层必须至少设置一层预备层。2 )淋浴母管和支管管径、直径变径等设计合理，保证各喷嘴的流量和压力均匀稳定。 变径、接头和接头应平滑过渡以减少阻力。3 )淋浴管应适应浆料的特性，包括浆料成分、固体成分、温度、压力、粘度、PH值、氯离子浓度等。4 )喷嘴的选择和设计对流量和压力需要一定的适应性。 雾化粒径和烟流速必须一致，粒径过粗气液接触不充分，减少水滴直径可增加遗传面积，延长液滴在塔内的滞留时间。 两者都对脱硫效率起着积极作用。 但是，粒径细小的雾很容易被烟带走。 近塔喷嘴扩散角和安装位置合理，减少壁流量和塔壁冲刷。 顶部喷雾请考虑与除雾器的安装间距。2 .提高液气比液气比(L/G )吸收循环量与排放量之比，排放量取吸收塔入口的干基情况流量。 液体气比是湿式FGD系统设计和运行的重要参数之一，液体气比的大小反映了吸收过程的推进力和吸收速度的大小，对FGD系统的技术性能和经济性有重要影响。 液气比直接决定循环泵的数量和容量，还决定氧化槽的尺寸，对脱硫效果、系统阻力、设备一次投资和运行能源等有很大影响。 在吸收塔设计中，循环浆料量的多少决定了SO2吸收表面积的大小，其他参数一定时，提高液气比相当于增大吸收塔内浆料的喷淋密度，增大气液传质减少吸收塔壁流， 提高塔内有效液气比在吸收塔喷淋区增设导流圆环，将上游烟气引入喷淋西地区，防止烟气沿壁短路，同时沿壁将下游浆液再次引入喷泉区。 提高吸收塔近塔壁区域有效液气比，提高脱硫率，同时防止吸收塔内壁淤浆冲洗，提高防腐衬的寿命。3、优化吸收段结构，增强遗传效应，提高霸盖效应，避免烟气短路和偏流烟和吸收液的流场分布直接决定吸收塔内的传播、传热和反应进度。 吸收塔烟道入口配置向下有充分的倾斜度，确保烟的滞留时间和均匀的支撑，避免烟的回旋流和壁面效应。 要实现SO2排放浓度低于35mg/Nm3的控制目标，必须提高吸收段的高度，增加塔内淋浴层的数量进行改造后，增加到3-4层。 在塔内淋浴各层之间进行合理布置，全面复盖浆料，避免形成空洞。 优化和调整塔内零件，均匀进入吸收塔内的烟雾分布，避免偏流问题，提高遗传效应，提高脱硫效率。 减少吸收塔壁流，提高塔内有效液气比，在吸收塔淋浴区增设导流圆环，将上游烟引入淋浴西地区，防止沿烟壁短路，同时沿墙将下游浆再引入喷水林区。 提高吸收塔近塔壁区域有效液气比，提高脱硫率，同时防止吸收塔内壁淤浆冲洗，提高防腐衬的寿命。4 .吸收段浆料的PH阶梯控制从一次循环到高、低采样液，即吸收一、吸收二、吸收三分别为一次循环，吸收一、吸收二循环为主循环吸收，直接为氧化段的高采样液，氧化风在氧化段底部进入高液位时，氧化段的高一次液中含有大量的(NH4)HSO3、(nh4)so2o3； 氨水氧化段的高位、一次循环泵入口、母液的PH值高，利用塔内容积增加氨化吸收液的有效混合，NH3和(NH4)HSO3充分反应生成(NH4)2SO3，用二次泵吸收该母液，通过吸收二管道吸收到吸收段下部，(NH4) 用2SO3吸收SO2生成(NH4)HSO3，减少游离氨和SO2的反应，减少烟气中硫酸盐的含量，改变原工艺，吸收液体中亚硫酸盐含量少的问题，同时循环部分的亚硫酸盐可以减轻氧化段的负荷。 吸收三循环是一台一级泵从氧化段下部取出液体输送到吸收段上部。 该部分浆料亚盐少，溶液中PH值低，游离氨相对少，起到清洗吸收烟气中SO2的作用，减少氨的逸出场所，达到烟气SO2标准，同时部分溶液补充浓缩段产生完成硫丹。 分别控制一次吸收、二次吸收、三次吸收的PH值，减少来自吸收段烟的硫酸盐量。5、增加水洗系统烟气被初级浆料吸收后，去除烟气中的SO2，烟气中夹有部分初级浆料，浆料中的主要成分为铵盐。 同时，也包括部分没有完全反应的游离氨。 游离氨和铵盐随烟雾一起排入烟囱，出口总固态颗粒物含量增高，游离态氨与烟雾中的SO2反应生成气溶胶，烟羽尾迹加重。 吸收段后增加水洗段，利用铵盐和游离氨易溶于水的特性，用清水冲洗吸收段后烟气中的铵盐和游离氨，消除烟羽拖尾问题，回收脱出的氨。 将水洗段提取的部分浓水作为一次浆液的补水进行综合利用，提高了氨的综合利用效率。 水洗段可设置12段。6 .合理安装防雾装置在吸收段出口烟雾中不可避免地卷入一部分浆液雾沫，在吸收段的顶部设置23层除雾器，水滴烟雾进入由人偶板构成的狭窄弯曲的通路时，水滴被流线的蛇行产生的离心力分离，水滴与板碰撞，一部分附着在板上形成水膜，慢慢向下游流动， 成为比较大的液滴落下，实现气水分离，有效除去烟雾中夹着的浆液雾沫，除雾器定期清洗防止堵塞。水洗段后烟干净，不易堵塞。 水洗阶段后设置防雾板间隔小的高效防雾器，可以去除烟雾中夹杂的细雾。3、改造