摘要:根據(jù)氨法脫硫反應機理,提出了將脫硫生成的亞硫酸銨溶液排放到吸收塔外進行氧化的方法,一方面可以減少脫硫塔的注氨量,有效控制吸收塔出口煙氣中的逸氨及硫酸銨氣溶膠,避免二次污染;另一方面,可以提高吸收塔內(nèi)亞硫酸銨濃度,保持較高的脫硫率。塔外氧化對于氨法脫硫是一種比較合理的氧化方法。

關鍵詞:氨法脫硫,氧化,注氨

隨著氨法脫硫工藝的應用日益增多,該工藝特有的優(yōu)勢越來越受到重視。在安徽合肥金源熱電廠脫硫工程項目中,我公司采用北京中自控能源環(huán)境工程技術有限公司自主研發(fā)的氨法—塔外氧化脫硫工藝,采用氨水作吸收還原劑。共設置3套脫硫裝置,每套裝置收集1臺220 t/h鍋爐煙氣進行脫硫。煙氣脫硫系統(tǒng)主要由煙氣系統(tǒng)和吸收塔組成,所有 3套脫硫裝置共用1套工藝水系統(tǒng)和亞硫酸銨氧化系統(tǒng)。氧化后的副產(chǎn)品銨鹽被送往副產(chǎn)物干燥車間進行結晶干燥。

1　工藝原理

氨法脫硫工藝就是將氨通入脫硫吸收塔中,以 (NH4 ) 2 SO3 —NH4HSO3 混合溶液為基礎,與煙氣中的SO2 發(fā)生如下反應,實現(xiàn)對SO2 的去除:

SO2 + (NH4 ) 2 SO3 + H2O —> 2NH4HSO3 (1)

NH3 + NH4HSO3 —> (NH4 ) 2 SO3 (2)

中間反應還包括:

SO2 + H2O —> H2SO3 H+ + HSO3- (3)

HSO3- —> H+ + SO32 - (4)

NH3 + H2O —> OH- + NH4+ (5)

H2O —> H+ + OH- (6)

反應中生成的(NH4 ) 2 SO3 必須被氧化成 (NH4 ) 2 SO4 ,以免其分解重新生成SO2 :

2 (NH4 ) 2 SO3 + O2 2 —> (NH4 ) 2 SO4 (7)

2NH4HSO3 + O2—> 2NH4HSO4 (8)

2　工藝流程

安徽合肥金源熱電廠氨法脫硫系統(tǒng)工藝流程為:鍋爐煙氣經(jīng)過布袋除塵器除塵后,由引風機引出,通過煙氣入口擋板門引入脫硫吸收塔。在脫硫吸收塔中, (NH4 ) 2 SO3 —NH4HSO3 混合脫硫吸收劑脫除煙氣中90%以上的SO2。脫硫后的濕煙氣先通過吸收塔頂部的除霧器,去除其中絕大部分的夾帶液滴,潔凈煙氣再經(jīng)出口煙氣擋板門排入主煙道,經(jīng)煙囪排至大氣。

吸收塔底部是一個溶液池,用來貯存循環(huán)噴淋液。噴淋液循環(huán)運行一段時間后,當其濃度達到設計值時,通過排出泵排至銨鹽氧化裝置,再用氧化風機將其中的亞硫酸銨氧化成硫酸銨,氧化后的硫酸銨從氧化裝置排至副產(chǎn)物結晶、干燥系統(tǒng),經(jīng)濃縮、結晶、離心分離、干燥等工序形成顆粒狀。干燥后的結晶顆粒物為氮分大于20%、水分低于1. 5%的商品硫酸銨。

3　塔外氧化

氨法脫硫技術的塔內(nèi)強制氧化,是將氧化空氣通入吸收塔,在吸收塔內(nèi)將亞硫酸銨氧化成硫酸銨, 再排至干燥或離心系統(tǒng)。但是,這種氧化方法會造成煙氣中夾帶大量逸氨及硫酸銨氣溶膠。

(1)氨法脫硫工藝對SO2 的吸收主要是依靠 (NH4 ) 2 SO3 生成NH4HSO3 的反應,注氨的目的是為了將NH4HSO3 還原成(NH4 ) 2 SO3 ,繼續(xù)保持對 SO2 的吸收能力。為了保證脫硫系統(tǒng)的脫硫率及將出口逸氨率控制在最低,需要保持塔內(nèi)吸收溶液中亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的比例。如果直接采用氨與 SO2 反應,其產(chǎn)物為不穩(wěn)定的亞硫酸氫銨,很容易發(fā)生分解,造成脫硫系統(tǒng)出口煙氣中夾帶大量逸氨及硫酸銨氣溶膠。采用塔內(nèi)氧化工藝時,溶液內(nèi)的亞硫酸銨被氧化成硫酸銨,而硫酸銨是沒有吸收SO2 能力的,這樣就大大減少了溶液內(nèi)吸收劑的數(shù)量,造成脫硫效率下降。為了維持系統(tǒng)脫硫效率,只能向塔內(nèi)多注氨,造成出口煙氣中的逸氨增加,帶來二次污染問題;另一方面,為了保證排至副產(chǎn)物干燥系統(tǒng)的溶液內(nèi)亞硫酸氫銨含量很小甚至沒有(亞硫酸氫銨在加熱過程中很容易分解) ,也勢必向塔內(nèi)注入過量氨,來維持溶液的高pH值,這也不可避免地造成脫硫系統(tǒng)出口逸氨增加。

(2)塔外氧化可以保證脫硫吸收塔內(nèi)的溶液成分主要是(NH4 ) 2 SO3 —NH4HSO3 ,這樣,可通過向溶液注氨來調(diào)整(NH4 ) 2 SO3、NH4HSO3 的比例,即利用(NH4 ) 2 SO3 —NH4HSO3 與pH值之間的關系來調(diào)整注氨量。由于(NH4 ) 2 SO3 —NH4HSO3 混合溶液中不會有游離的SO2 和NH3 ,從而使吸收SO2 的效率達到最高而氨逃逸量又最小。又由于溶液中主要是(NH4 ) 2 SO3 —NH4HSO3 ,就可以根據(jù)后續(xù)干燥、結晶系統(tǒng)所需的濃度要求定期排出一定濃度的塔釜溶液至氧化罐內(nèi)進行氧化。氧化的同時必須注入一定量的氨,以便將溶液中的亞硫酸氫銨還原成亞硫酸銨,再氧化成硫酸銨,氧化后的硫酸銨溶液進入干燥系統(tǒng),經(jīng)過結晶、干燥,生產(chǎn)出脫硫副產(chǎn)物———硫酸銨化肥。

綜上所述,將亞硫酸銨的氧化過程由塔內(nèi)改成塔外,先向氧化裝置內(nèi)注氨,將塔內(nèi)排出溶液中的亞硫酸氫銨還原成亞硫酸銨,然后再將其氧化成硫酸銨,這樣既可以保持塔內(nèi)有足夠比例的吸收劑,可以在不提高注氨量的前提下有效提高系統(tǒng)脫硫效率, 同時又能保證脫硫系統(tǒng)出口煙氣逸氨及氣溶膠的含量最低。因此,將亞硫酸銨的氧化改在塔外進行是氨法脫硫工藝副產(chǎn)物處理的合理選擇。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”