循環流化床鍋爐煙氣濕式氨法脫硫工藝的應用

更新時間：2009-11-09 10:16 來源：化肥設計作者: 郭新法閱讀：4761

靈石中煤化工有限責任公司新建3 臺75 t/h 中溫中壓(蒸汽溫度450 ℃、壓力3. 82MPa)循環流化床鍋爐, 2開1備,考慮到公司的長遠發展和環保達標,經多方考察論證,決定對該3 臺鍋爐增加爐外濕式氨法脫硫裝置,使煙氣中二氧化硫達標排放,降低鍋爐運行時煙氣對環境的影響。筆者以下簡述濕式氨法脫硫的工藝原理、特點及運行效益。

工藝過程

濕式氨法脫硫工藝流程見圖1。

1—漿液泵; 2—漿液罐; 3—攪拌器; 4—增濕塔; 5—氨水罐; 6—氨水泵; 7—脫硫塔; 8—亞銨泵; 9—循環泵; 10—過濾機; 11—濾液罐; 12—濾液泵; 13—氧化泵; 14—氧化罐; 15—母液罐; 16—母液泵

脫硫

(1) 鍋爐煙氣除塵后經引風機加壓0. 14 MPa 后,首先進入增濕塔內,煙氣被降溫增濕后的溫度為70～80 ℃,進入脫硫吸收系統的一級文丘里預脫硫段,煙氣中的二氧化硫與噴入濃度為4%的氨水進行反應,生成亞硫酸銨,此級脫硫效率達80%。

(2) 噴入的多余氨水與生成的亞硫酸銨溶液一起隨煙氣進入脫硫塔底部的集液池內,氨水與集液池內的亞硫酸氫銨進行中和反應生成亞硫酸銨, 亞硫酸銨溶液在脫硫塔外部循環泵的作用下,打到塔上部的3 層噴淋層,經高效噴嘴霧化后形成高度疊加的噴淋區與煙氣中殘留的SO2等酸性氣體再次進行吸收反應,生成亞硫酸氫銨落入脫硫塔底部的集液池內。同時亞硫酸銨溶液中的大量的水分對煙氣中可能帶入的微量氨進行洗滌吸收,也進入到脫硫塔底部的集液池內,本級SO2吸收效率為90% 以上, 2級綜合脫硫效率達到95%以上。

如此循環往復, SO2氣體被大量吸收,煙氣得到凈化。同時,煙氣中含有的大部分的固體塵粒也被洗滌分離,此時脫硫過程完成。

回收

(1) 凈化后的煙氣經過脫硫塔頂部除霧器將煙氣中含有的大顆粒霧滴除去后,再經1 層除沫器將煙氣中的液滴阻擋以免被煙氣帶出塔體。此時煙氣中的水霧及液滴均被阻擋沿塔壁流入塔底,煙氣經塔頂擋液環板再次阻止煙氣帶走水霧的機率, 直接經煙囪排放大氣,此時除霧過程完成。在煙氣與脫硫漿液接觸、洗滌過程中, SO2被漿液吸收。

(2) 脫硫塔底生成的一定濃度的亞硫酸銨溶液,經過亞銨液泵打入到氧化塔內,與鼓入的空氣中的氧2級射流強制氧化,亞硫酸銨溶液經過2級射流強制氧化生成硫酸銨溶液。

(3) 硫酸銨溶液經母液泵打入到增濕塔內,與原煙氣進行熱交換后濃縮至過飽和狀態并含有約 5%～10%的結晶體。濃縮后過飽和的硫酸銨溶液通過漿液泵打入到粉塵過濾裝置,母液經過增濕提濃區熱交換后會洗掉煙氣中的部分粉塵,在此將濃縮后的硫酸銨溶液中的粉塵過濾,然后送入稠厚器 (利用自身重力沉淀) ,經離心機離心選出的硫酸銨結晶體被干燥器干燥(含水分< 1% )后,經包裝機包裝入庫。離心后的母液溢流到母液罐,繼續循環利用,至此回收過程完成。

主要設備

濕式氨法脫硫裝置主要設備見表1。

工藝特點

本脫硫工藝系統采用“欠氨法”控制理念,脫硫塔采用2級脫硫工藝,一級預脫硫段噴入一定量氨水,二級脫硫段采用3 層噴淋設計, 3 層噴嘴采用交叉錯位設計,保證煙氣無死角地在脫硫塔內通過, 使煙氣在脫硫塔內完全和循環液(亞硫酸銨)接觸反應,其工藝特點如下。

(1) 脫硫效率高。由于本工藝采用2級脫硫工藝,確保了總脫硫效率可以達到95%以上,最高可以達到99%。

(2) 脫硫劑氨水全部來源于該公司焦化廠蒸氨塔產生成的廢氨水,可達到以廢治廢的目的。

( 3 ) 低液氣比。脫硫塔內噴淋的氨水與鍋爐煙氣之比≤1. 2 ,一方面可以節省脫硫循環泵的功率,同時可以在一定程度上減少煙氣溫度的損失。

( 4) 高氧化率。本工藝技術采取脫硫塔外射流循環二級氧化,亞硫酸銨氧化成硫酸銨的氧化率幾乎達到100% ,遠遠優于塔內的空氣曝氣氧化,可以達到后級回收的硫酸銨產品中幾乎不含亞硫酸銨成分,使得回收的硫酸銨產品回收率高且品質純正。

(5) 節能性好。煙氣脫硫系統主要動力消耗為脫硫循環泵。本工藝在脫硫塔內為堿性非飽和條件下(pH > 7)吸收,避免了硫酸銨晶體的產生,脫硫循環泵的動力消耗可以節約40%左右。

(6) 防堵塞性。本工藝在脫硫塔和塔外亞硫酸銨液池內采用的是獨有的弱堿性環境控制,避免了硫酸銨晶體的產生,因而也避免了設備堵塞。

( 7) 脫硫劑利用率高。本工藝選擇了合適的液氣比,控制合適的煙氣溫度,降低氨的揮發,合理控制脫硫塔內循環液的密度/濃度,除霧/除沫器和塔頂除霧板阻擋氨的逃逸,保證了凈化后煙氣中氨含量≤10 ×10 - 6 (干態) ,提高了脫硫劑的利用率。

(8) 排煙溫度以及氣溶膠問題。脫硫塔內的氣溶膠主要由于脫硫后的(NH4 ) 2 SO3和(NH4 ) 2 SO4 夾帶在煙氣中所引起的,解決的辦法是加大脫硫液循環量,以吸收煙氣中的(NH4 ) 2 SO3。另外控制適當的溫度,破壞氣溶膠形成的條件。排煙溫度高容易形成氨并以氣態形式和亞硫酸銨以氣溶膠形態的逃逸;排煙溫度低容易形成氣溶膠。生產運行說明排煙溫度約60 ℃為最佳平衡點,這樣既保證了較高的排煙溫度,又不至于形成氣溶膠問題和造成亞硫酸銨的分解。

( 9 ) 氨法煙氣脫硫工藝還有一定的除塵脫硝能力,除塵效率一般為40% ,脫硝效率一般為 30% ～40% , 而且除塵脫硝不增加脫硫劑的消耗量。

經濟效益

按2臺鍋爐計算,每臺煙氣流量132 000 m3 /h, 脫硫前煙氣SO2含量2 200 mg/m3 ,脫硫后煙氣SO2 含量≤200 mg/m3。脫硫系統運行費用見表2。