电厂运行的氨法脱硫工艺.doc

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1、电厂运行的氨法脱硫工艺氨法脱硫工艺是采用氨作为吸收剂除去烟气中的SO2的工艺，该工艺过程一般分成三大步骤：硫吸收、中间产品处理、副产品制造;根据过程和副产物的不同，又可分为氨-硫铵肥法、氨-磷铵肥法、氨-酸法、氨-亚硫酸铵法等;氨法脱硫对煤中硫含量的适应性广，低、中、高硫含量的煤种脱硫均能适应，特别适合于中高硫煤的脱硫。采用石灰石/石膏法时，煤的含硫量越高，石灰石用量就越大，费用也就越高;而采用氨法时，特别是采用废氨水作为脱硫吸收剂时，由于脱硫副产物的价值较高，煤中含硫量越高，脱硫副产物硫酸铵的产量越大，也就越经济。工艺流程 氨法脱硫工艺主要由脱硫洗涤系统、浓缩系统、烟气系统、氨贮存系统、硫酸

2、铵生产系统(若非氨-硫铵法则是于其工艺相对应的副产物制造系统)、电气自动控制系统等组成。 锅炉排出的烟气通过引风机增压后进入FGD系统，引风机用来克服整个FGD系统的压降。烟道上设有挡板系统，以便于FGD系统正常运行或旁路运行，不考虑增设脱硫增压风机。烟气通过引风机后，进入脱硫塔。 吸收塔分为三个区域：分别为吸收区、浆池区和除雾区，烟气向上通过脱硫塔，从脱硫塔内喷淋管组喷出的悬浮液滴向下降落，烟气与氨/硫酸铵浆液液滴逆流接触，发生传质与吸收反应，以脱除烟气中的SO2、SO3。脱硫后的烟气经除雾器去除烟气中夹带的液滴后，从顶部离开脱硫塔，通过原烟道进入烟囱排放。脱硫塔下部浆池中的氨/硫酸铵浆液由

3、循环泵循环送至浆液喷雾系统的喷嘴，产生细小的液滴沿脱硫塔横截面均匀向下喷淋。SO2和SO3与浆液中的氨反应，生成亚硫酸铵和硫酸铵。 在脱硫塔浆池中鼓入空气，将生成的亚硫酸铵氧化成硫酸铵，由于充分利用了烟气中的热量，使得脱硫塔中的水蒸气过饱和而析出硫酸铵结晶，硫酸铵浆液经过旋流器的脱水提浓厚再进入离心机进一步脱水，最后经干燥后得到硫酸铵产品。反应过程 烟气中的SO2从烟气主体进入吸收液的过程是物理吸收和化学反应的过程，通过这个过程，使SO2从气相进入液相而被捕获。 该过程可分为如下几个化学步骤： 烟气中SO2溶解于水形成H2SO3。 氨吸收剂溶解于水形成NH3H2O。 溶解于水形成的NH3H2O

4、与溶解于水形成的H2SO3进行化学反应形成(NH4)2SO3。 形成的(NH4)2SO3在氧化空气的作用下氧化形成(NH4)2SO4 氨法脱硫过程的总化学反应式可以综合表示为： SO2+H2O+XNH3(NH4)xH2-xSO3 (NH4)xH2-xSO3+1/2O2+(2-x)NH3(NH4)2SO4 虽然上述综合反应式中列出了主要的反应物和生成物，但整个反应过程非常复杂，可以通过以下的一系列反应过程表示： A：脱硫塔中SO2的吸收 烟气中的二氧化硫(SO2)溶于水并生成亚硫酸。 SO2 + H2O H2SO3 (1) B：亚硫酸同溶于水中的硫酸铵和亚硫酸铵起反应 H2SO3 +(NH4)2

5、SO4NH4HSO4 + NH4HSO3 (2) H2SO3+(NH4)2SO32NH4HSO3 (3) C：吸收剂氨的溶解 NH3 + H2ONH4OH NH4+ + OH- (4) 由于反应(4)的进行，可以不断提供中和用的碱度及反应用的铵离子。氨同溶于水中的亚硫酸、硫酸氢铵和亚硫酸氢铵起反应。 D：中和吸收的SO2 SO2极易与碱性物质发生化学反应，形成亚硫酸盐。碱过剩时生成正盐;SO2过剩时形成酸式盐。 SO2 + NH4OH NH4HSO3 (5) SO2 + 2NH4OH(NH4)2SO3 + H2O (6) 由于反应(5)、(6)的进行，可以使更多SO2可被吸收。 E：吸收得到的

6、(亚)硫酸(氢)铵氧化成硫酸(氢)铵 亚硫酸盐不稳定，可被烟气及氧化空气中的氧气氧化成稳定的硫酸盐。 2 NH4HSO3 + O2 2NH4HSO4 (7) 2(NH4)2SO3 + O2 2(NH4)2SO4 (8) F：硫酸铵溶液浓缩后结晶析出硫酸铵固体 硫酸铵+ 水 硫酸铵固体+水蒸汽 G：脱硝功能 氨法脱硫在脱出二氧化硫的同时，对氮氧化物也有一定的脱除效果，其反应原理如下： 烟气中氮氧化物(NOx)主要以NO(占NOx的90%)形式存在，其次是NO2、N2O5等。在一定温度下，NO 在空气中部分氧化成NO2，建立如下平衡： NO+ 1/2O2NO2 在一定温度的水溶液中，亚硫酸铵(NH

7、4)2SO3与水中溶解的NO2反应生成(NH4)2SO4 与N2，建立如下平衡： 2(NH4)2SO3 + NO22(NH4)2SO4 + 1/2N2 亚硫酸铵(NH4)2SO3与水中溶解的NO反应生成(NH4)2SO4与N2，建立如下平衡： (NH4)2SO3+ NO(NH4)2SO4+ 1/2N2 亚硫酸氢铵NH4HSO3与水中溶解的NO2反应生成NH4HSO4 与N2，建立如下平衡： 4NH4HSO3+2NO24NH4HSO4+N2存在问题1、氨逃逸 这里所述的氨逃逸专指气态氨随烟气排出脱硫装置的现象。在氨法脱硫工程中，通常造成氨逃逸的主要原因是脱硫循环液中游离氨含量高。氨是极易挥发的物

8、质，常温常压下氨是气体。所以在氨法脱硫的工程中需要将氨的浓度和温度降到尽量低。脱硫所需要的氨是由脱除烟气中的二氧化硫的量所决定的，所以为了使吸收液中氨的浓度降低，只能加大吸收液的循环量，同时，吸收液温度降低。另外，亚硫酸铵氧化率低也是造成氨逃逸严重的另一个原因。脱硫生成的亚硫酸铵是不稳定的化合物，如果不及时氧化成稳定的硫酸铵，容易分解成二氧化硫和氨，造成排放烟气中二氧化硫升高同时氨逃逸加剧。2、气溶胶 在氨法脱硫方法中，所谓气溶胶是指气态酸性氧化物在一定条件下与气态氨反应，生成相应的极细的铵盐固体微粒，如同烟尘漂浮在气体中。根据生成气溶胶氧化物的酸性程度，可以分为弱酸性气溶胶和强酸性气溶胶，主

9、要是亚硫酸铵和硫酸铵。 氨法脱硫的工程越来越多，规模越来越大，人们注意到所谓的“白烟”问题，主要是气溶胶的原因。在气态氨和水存在的条件下与烟气中的二氧化硫和三氧化硫反应生成了硫酸铵和亚硫酸铵固体微粒，不容易除去。 石灰石-石膏法脱硫工程中也出现了气溶胶问题，尤其是安装了脱硝装置的工程，会出现“蓝烟”、“黄烟”现象。不过这种气溶胶是硫酸酸雾，与硫酸铵气溶胶有区别。解决办法1、选择合理的液气比 氨逃逸和气溶胶的形成与液气比关系密切，从抑制气溶胶的角度考虑，选择较大的液气比可以将液相游离氨含量控制的很低，也使气相氨的含量很低，这样就抑制了气溶胶的生成。美国Marsulex公司主张液气比在10以上，这

10、是经过长期研究的结论，应该具有很高的参考价值。目前国内氨法脱硫液气比取510。2、氨水浓度避免脱硫过程中生成气溶胶的措施是将脱硫区域气态氨含量降低，由气液平衡得知，氨水的浓度降低可以有效的降低气态氨的浓度。一般工业上氨浓度控制在10%20%。3、设置氨回收段 在脱硫塔吸收段上方设置一个氨回收段，对于减少氨逃逸有一定效果。喷淋水会与上升的脱硫后烟气逆向接触，烟气中的氨被喷淋水吸收。脱硫塔吸收段与氨回收段之间由横断塔体的隔板隔开，隔板上装有升气帽。喷淋水清洗后下落到隔板上方，经管道流回喷淋罐。冲洗后的水可以作为脱硫塔补充水落入塔循环浆液，而喷淋水用新鲜水补充，以此降低氨浓度。4、脱硫塔进口喷水 脱硫塔烟气进口区域或者进口烟道布置水喷淋设施，三氧化硫等强酸性氧化物都是极易溶于水的，喷水可以使这些氧化物迅速溶于水，从而避免气溶胶的产生。5、脱硫塔出口高效除尘除雾装置 经过脱硫的烟气含有大量雾滴，雾滴由浆液液滴、凝结液滴和尘颗粒组成，当这部分烟气进入高效除尘除雾器，高效除尘除雾器筒内加设的气旋板使脱硫气旋转起来，在气旋器上方形成气液两相的剧烈旋转及扰动，从而使得烟气中的小液滴、粉尘颗粒、气溶胶等微小颗粒物相互碰撞团聚凝聚成大液滴，其与气旋筒壁碰撞，并被气旋筒壁捕获吸收，捕获的液滴进入多级气旋设置的一个桶内，脱硫后的烟气可以达到国家标准直排。5