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國内氨法脫硫

圖文 更新时间:2025-01-31 12:08:58

氨法脫硫是利用氣氨或氨水做為吸收劑,氣液在脫硫塔内逆流接觸,脫除煙氣中的SO2。

氨是一種良好的堿性吸收劑,從吸收化學機理上分析,二氧化硫的吸收是酸堿中和反應,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,反應速率慢,反應不完全,吸收劑利用率低,需要大量的設備和能耗進行磨細、霧化、循環等以提高吸收劑利用率,設備龐大、系統複雜、能耗高;氨吸收煙氣中的二氧化硫是氣液反應,反應速率快,反應完全、吸收劑利用效率高,可以做到很高的脫硫效率。同時相對于鈣基脫硫工藝來說系統簡單、設備體積小、能耗低。

脫硫副産品硫酸铵是一種農用廢料,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,就技術流程可知,整個脫硫系統的脫硫原料是氨和水,脫硫産品是固體硫铵,過程不産生新的廢氣、廢水和廢渣,既回收了硫資源,又不産生二次污染。

氨法脫硫分為以下幾個系統

1、氨蒸發系統

液氨由儲罐出來經蒸發變為氣氨,氣氨進入儲罐,供中和吸收系統使用。

2、吸收系統

煙氣進入吸收塔,經過下部噴淋的含氨母液和浮化層含氨母液充分吸收,反應後,達标排放,母液循環使用,氨氣通過控制加入,母液循環到一定濃度,部分移入高倍中和槽,循環槽補充低濃度母液或清水繼續吸收。

3、中和系統

母液打入中和槽後,根據比重、母液溫度情況決定何時通氨母液溫度适合時通氨,通入氨後定時測PH值和中和溫度。根據中和溫度控制通氨量,達到終點後,待溶液溫度降下後通知包裝工離料出産品,并取樣,交化驗進行質量檢定。

4、循環水系統

因為母液吸收和中和過程均有熱量,為了移走熱量,在循環槽内和中和槽内均加裝冷卻管束,用循環水移走多餘熱量,熱水經冷卻塔降溫後循環使用。

氨法脫硫工藝流程

氨法脫硫工藝主要由脫硫洗滌系統、濃縮系統、煙氣系統、氨貯存系統、硫酸铵生産系統(若非氨-硫铵法則是于其工藝相對應的副産物制造系統)、電氣自動控制系統等組成。

國内氨法脫硫(氨法脫硫工藝存在的問題及解決辦法)1

鍋爐排出的煙氣通過引風機增壓後進入FGD系統,引風機用來克服整個FGD系統的壓降。煙道上設有擋闆系統,以便于FGD系統正常運行或旁路運行,不考慮增設脫硫增壓風機。煙氣通過引風機後,進入脫硫塔。

吸收塔分為三個區域:分别為吸收區、漿池區和除霧區,煙氣向上通過脫硫塔,從脫硫塔内噴淋管組噴出的懸浮液滴向下降落,煙氣與氨/硫酸铵漿液液滴逆流接觸,發生傳質與吸收反應,以脫除煙氣中的SO2、SO3。脫硫後的煙氣經除霧器去除煙氣中夾帶的液滴後,從頂部離開脫硫塔,通過原煙道進入煙囪排放。脫硫塔下部漿池中的氨/硫酸铵漿液由循環泵循環送至漿液噴霧系統的噴嘴,産生細小的液滴沿脫硫塔橫截面均勻向下噴淋。SO2和SO3與漿液中的氨反應,生成亞硫酸铵和硫酸铵。

在脫硫塔漿池中鼓入空氣,将生成的亞硫酸铵氧化成硫酸铵,由于充分利用了煙氣中的熱量,使得脫硫塔中的水蒸氣過飽和而析出硫酸铵結晶,硫酸铵漿液經過旋流器的脫水提濃厚再進入離心機進一步脫水,最後經幹燥後得到硫酸铵産品。

整個脫硫系統的脫硫原料是氨和水,脫硫産品是固體硫铵,過程不産生新的廢氣、廢水和廢渣。既回收了硫資源,又不産生二次污染。其主要技術特點如下:

1)單塔設計,有效降低成本,節約空間;

2)空塔噴淋,降低系統壓降,節約電能;

3)大循環量,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,使煙氣溫度盡快達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,增強氨法脫硫技術的市場競争力;

7)硫酸铵回收系統采用新工藝,根本上解決了傳統硫酸铵回收;

8)整個過程中不産生廢水、廢氣、廢渣,無二次污染;

9)工藝與石灰石-石膏類似,但副産品是以硫酸铵的形式出現的,而硫酸铵是重要的化肥産品,它的工藝符合循環經濟的原則。

氨法脫硫工藝存在問題

1、氨逃逸

這裡所述的氨逃逸專指氣态氨随煙氣排出脫硫裝置的現象。在氨法脫硫工程中,通常造成氨逃逸的主要原因是脫硫循環液中遊離氨含量高。氨是極易揮發的物質,常溫常壓下氨是氣體。所以在氨法脫硫的工程中需要将氨的濃度和溫度降到盡量低。脫硫所需要的氨是由脫除煙氣中的二氧化硫的量所決定的,所以為了使吸收液中氨的濃度降低,隻能加大吸收液的循環量,同時,吸收液溫度降低。

另外,亞硫酸铵氧化率低也是造成氨逃逸嚴重的另一個原因。脫硫生成的亞硫酸铵是不穩定的化合物,如果不及時氧化成穩定的硫酸铵,容易分解成二氧化硫和氨,造成排放煙氣中二氧化硫升高同時氨逃逸加劇。

2、氣溶膠

在氨法脫硫方法中,所謂氣溶膠是指氣态酸性氧化物在一定條件下與氣态氨反應,生成相應的極細的铵鹽固體微粒,如同煙塵漂浮在氣體中。根據生成氣溶膠氧化物的酸性程度,可以分為弱酸性氣溶膠和強酸性氣溶膠,主要是亞硫酸铵和硫酸铵。

氨法脫硫的工程越來越多,規模越來越大,人們注意到所謂的“白煙”問題,主要是氣溶膠的原因。在氣态氨和水存在的條件下與煙氣中的二氧化硫和三氧化硫反應生成了硫酸铵和亞硫酸铵固體微粒,不容易除去。

石灰石-石膏法脫硫工程中也出現了氣溶膠問題,尤其是安裝了脫硝裝置的工程,會出現“藍煙”、“黃煙”現象。不過這種氣溶膠是硫酸酸霧,與硫酸铵氣溶膠有區别。

國内氨法脫硫(氨法脫硫工藝存在的問題及解決辦法)2

氨法脫硫工藝解決辦法

1、選擇合理的液氣比

氨逃逸和氣溶膠的形成與液氣比關系密切,從抑制氣溶膠的角度考慮,選擇較大的液氣比可以将液相遊離氨含量控制的很低,也使氣相氨的含量很低,這樣就抑制了氣溶膠的生成。美國Marsulex公司主張液氣比在10以上,這是經過長期研究的結論,應該具有很高的參考價值。目前國内氨法脫硫液氣比取5—10。

2、氨水濃度

避免脫硫過程中生成氣溶膠的措施是将脫硫區域氣态氨含量降低,由氣液平衡得知,氨水的濃度降低可以有效的降低氣态氨的濃度。一般工業上氨濃度控制在10%—20%。

3、設置氨回收段

在脫硫塔吸收段上方設置一個氨回收段,對于減少氨逃逸有一定效果。噴淋水會與上升的脫硫後煙氣逆向接觸,煙氣中的氨被噴淋水吸收。脫硫塔吸收段與氨回收段之間由橫斷塔體的隔闆隔開,隔闆上裝有升氣帽。噴淋水清洗後下落到隔闆上方,經管道流回噴淋罐。沖洗後的水可以作為脫硫塔補充水落入塔循環漿液,而噴淋水用新鮮水補充,以此降低氨濃度。

4、脫硫塔進口噴水

脫硫塔煙氣進口區域或者進口煙道布置水噴淋設施,三氧化硫等強酸性氧化物都是極易溶于水的,噴水可以使這些氧化物迅速溶于水,從而避免氣溶膠的産生。

5、脫硫塔出口高效除塵除霧裝置

經過脫硫的煙氣含有大量霧滴,霧滴由漿液液滴、凝結液滴和塵顆粒組成,當這部分煙氣進入高效除塵除霧器,高效除塵除霧器筒内加設的氣旋闆使脫硫氣旋轉起來,在氣旋器上方形成氣液兩相的劇烈旋轉及擾動,從而使得煙氣中的小液滴、粉塵顆粒、氣溶膠等微小顆粒物相互碰撞團聚凝聚成大液滴,其與氣旋筒壁碰撞,并被氣旋筒壁捕獲吸收,捕獲的液滴進入多級氣旋設置的一個桶内,脫硫後的煙氣可以達到國家标準直排。

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