靈石中煤化工有限責(zé)任公司新建3 臺(tái)75 t/h 中溫中壓(蒸汽溫度450 ℃、壓力3. 82MPa)循環(huán)流化床鍋爐, 2開(kāi)1備,考慮到公司的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和環(huán)保達(dá)標(biāo),經(jīng)多方考察論證,決定對(duì)該3 臺(tái)鍋爐增加爐外濕式氨法脫硫裝置,使煙氣中二氧化硫達(dá)標(biāo)排放,降低鍋爐運(yùn)行時(shí)煙氣對(duì)環(huán)境的影響。筆者以下簡(jiǎn)述濕式氨法脫硫的工藝原理、特點(diǎn)及運(yùn)行效益。

工藝過(guò)程

濕式氨法脫硫工藝流程見(jiàn)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(huán)泵; 10—過(guò)濾機(jī); 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(jīng)引風(fēng)機(jī)加壓0. 14 MPa 后,首先進(jìn)入增濕塔內(nèi),煙氣被降溫增濕后的溫度為70～80 ℃,進(jìn)入脫硫吸收系統(tǒng)的一級(jí)文丘里預(yù)脫硫段,煙氣中的二氧化硫與噴入濃度為4%的氨水進(jìn)行反應(yīng),生成亞硫酸銨,此級(jí)脫硫效率達(dá)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(jìn)入脫硫塔底部的集液池內(nèi),氨水與集液池內(nèi)的亞硫酸氫銨進(jìn)行中和反應(yīng)生成亞硫酸銨, 亞硫酸銨溶液在脫硫塔外部循環(huán)泵的作用下,打到塔上部的3 層噴淋層,經(jīng)高效噴嘴霧化后形成高度疊加的噴淋區(qū)與煙氣中殘留的SO2等酸性氣體再次進(jìn)行吸收反應(yīng),生成亞硫酸氫銨落入脫硫塔底部的集液池內(nèi)。同時(shí)亞硫酸銨溶液中的大量的水分對(duì)煙氣中可能帶入的微量氨進(jìn)行洗滌吸收,也進(jìn)入到脫硫塔底部的集液池內(nèi),本級(jí)SO2吸收效率為90% 以上, 2級(jí)綜合脫硫效率達(dá)到95%以上。

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

回收

(1) 凈化后的煙氣經(jīng)過(guò)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(jīng)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(shí)煙氣中的水霧及液滴均被阻擋沿塔壁流入塔底,煙氣經(jīng)塔頂擋液環(huán)板再次阻止煙氣帶走水霧的機(jī)率, 直接經(jīng)煙囪排放大氣,此時(shí)除霧過(guò)程完成。在煙氣與脫硫漿液接觸、洗滌過(guò)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(jīng)過(guò)亞銨液泵打入到氧化塔內(nèi),與鼓入的空氣中的氧2級(jí)射流強(qiáng)制氧化,亞硫酸銨溶液經(jīng)過(guò)2級(jí)射流強(qiáng)制氧化生成硫酸銨溶液。

(3) 硫酸銨溶液經(jīng)母液泵打入到增濕塔內(nèi),與原煙氣進(jìn)行熱交換后濃縮至過(guò)飽和狀態(tài)并含有約 5%～10%的結(jié)晶體。濃縮后過(guò)飽和的硫酸銨溶液通過(guò)漿液泵打入到粉塵過(guò)濾裝置,母液經(jīng)過(guò)增濕提濃區(qū)熱交換后會(huì)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(guò)濾,然后送入稠厚器 (利用自身重力沉淀) ,經(jīng)離心機(jī)離心選出的硫酸銨結(jié)晶體被干燥器干燥(含水分< 1% )后,經(jīng)包裝機(jī)包裝入庫(kù)。離心后的母液溢流到母液罐,繼續(xù)循環(huán)利用,至此回收過(guò)程完成。

主要設(shè)備

濕式氨法脫硫裝置主要設(shè)備見(jiàn)表1。

工藝特點(diǎn)

本脫硫工藝系統(tǒng)采用“欠氨法”控制理念,脫硫塔采用2級(jí)脫硫工藝,一級(jí)預(yù)脫硫段噴入一定量氨水,二級(jí)脫硫段采用3 層噴淋設(shè)計(jì), 3 層噴嘴采用交叉錯(cuò)位設(shè)計(jì),保證煙氣無(wú)死角地在脫硫塔內(nèi)通過(guò), 使煙氣在脫硫塔內(nèi)完全和循環(huán)液(亞硫酸銨)接觸反應(yīng),其工藝特點(diǎn)如下。

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

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

( 3 ) 低液氣比。脫硫塔內(nèi)噴淋的氨水與鍋爐煙氣之比≤1. 2 ,一方面可以節(jié)省脫硫循環(huán)泵的功率,同時(shí)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(shù)采取脫硫塔外射流循環(huán)二級(jí)氧化,亞硫酸銨氧化成硫酸銨的氧化率幾乎達(dá)到100% ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于塔內(nèi)的空氣曝氣氧化,可以達(dá)到后級(jí)回收的硫酸銨產(chǎn)品中幾乎不含亞硫酸銨成分,使得回收的硫酸銨產(chǎn)品回收率高且品質(zhì)純正。

(5) 節(jié)能性好。煙氣脫硫系統(tǒng)主要?jiǎng)恿ο臑槊摿蜓h(huán)泵。本工藝在脫硫塔內(nèi)為堿性非飽和條件下(pH > 7)吸收,避免了硫酸銨晶體的產(chǎn)生,脫硫循環(huán)泵的動(dòng)力消耗可以節(jié)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(nèi)采用的是獨(dú)有的弱堿性環(huán)境控制,避免了硫酸銨晶體的產(chǎn)生,因而也避免了設(shè)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(fā),合理控制脫硫塔內(nèi)循環(huán)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(tài)) ,提高了脫硫劑的利用率。

(8) 排煙溫度以及氣溶膠問(wèn)題。脫硫塔內(nèi)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(huán)量,以吸收煙氣中的(NH4 ) 2 SO3。另外控制適當(dāng)?shù)臏囟?破壞氣溶膠形成的條件。排煙溫度高容易形成氨并以氣態(tài)形式和亞硫酸銨以氣溶膠形態(tài)的逃逸;排煙溫度低容易形成氣溶膠。生產(chǎn)運(yùn)行說(shuō)明排煙溫度約60 ℃為最佳平衡點(diǎn),這樣既保證了較高的排煙溫度,又不至于形成氣溶膠問(wèn)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(jīng)濟(jì)效益

按2臺(tái)鍋爐計(jì)算,每臺(tái)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(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用見(jiàn)表2。

注:按年運(yùn)行7 200 h計(jì)。

硫銨回收按95%的回收率計(jì),年回收7 322. 4 t, 單價(jià)600 元/ t,全年回收價(jià)值為439. 3 萬(wàn)元,實(shí)現(xiàn)盈利439. 3 - 343 = 96. 3 (萬(wàn)元) 。

環(huán)保效益

濕式氨法煙氣脫硫工藝可達(dá)到以廢治廢的目的,且每年減少排放SO2 3 738 t,運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有廢水排放。廢渣為回收的硫酸銨產(chǎn)品,廢氣達(dá)標(biāo)排放。因此,脫硫過(guò)程中沒(méi)有“三廢”產(chǎn)生,不會(huì)造成新的二次污染,符合國(guó)家環(huán)保污染治理標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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