氨法脱硫在燃煤锅炉排烟脱硫净化中的应用
摘要：简要介绍了燃煤锅炉排放二氧化硫的现状及其对大气环境的危害;燃煤锅炉排烟脱除二氧化硫的必要性;烟气脱硫的方法分类;祥细阐述了氨法脱硫工艺原理、性能,并通过具体实例对工艺的效果进行了评价.
关键词：氨法脱硫,净化,工艺
众所周知,二氧化硫排放到大气中形成酸雨会影响大气环境质量,我国是世界上唯一以煤为主要能源的国家,每年燃煤排放的SO2 约占总排放量的85%以上. 1997年国务院批准了国家环境保护总局制定的《酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案》,决定分阶段实施我国酸雨和二氧化硫的控制目标,重点是解决燃煤锅炉排放SO2 的问题.
燃煤锅炉排烟脱硫一般可分为:干法脱硫,即用粉状或颗粒状吸收剂、吸附剂、催化剂来脱除烟气中的SO2 ;湿法脱硫,即用液体吸收剂洗涤烟气,吸收烟气中的SO2 ;半干法脱硫,介于干法脱硫和湿法脱硫之间. 按所使用的吸收剂又分为钙剂法、镁剂法、钠碱法、铝法、氨法等. 其中湿法脱硫应用最广,下面介绍的AOP深度氧化脱硫就属湿法脱硫.
1 原理
1. 1 AOP吸收烟气中SO2基本原理
溶解于水中的氨在与烟气接触时,于烟气中的SO2 发生反应生成亚硫酸铵,亚硫酸铵进一步吸收烟气中的SO2 生成亚硫酸氢铵,亚硫酸氢铵再与混合液中的氨水反应生成亚硫酸氢铵,通过亚硫酸氢铵与亚硫酸铵不断的循环,以及连续补入系统中的氨水, 不断吸收烟气中的SO2. 化学反应式如下:
2NH3 +H2O + SO2 = (NH4 ) 2 SO3
(NH4 ) 2 SO3 +H2O + SO2 = 2 (NH4 ) HSO3
(NH4 ) HSO3 +NH4OH = (NH4 ) 2 SO3 +H2O
1. 2 AOP氧化的基本原理
亚硫酸铵中的硫为不稳定的四价硫,在一定条件下会重新分解成SO2 气体逸出,要稳定脱队烟气中的SO2 ,需要将不稳定的四价硫转变成稳定的六价硫. 控制一定的反应条件,亚硫酸铵结合烟气中的氧就会转变成硫酸铵,不稳定的四价转变成稳定的六价硫. 具体反应式如下:
2 (NH4 ) 2 SO3 +O2 = 2 (NH4 ) 2 SO4
1. 3 脱硫塔除尘的基本原理
脱硫塔的主要功能是脱除烟气中的SO2 ,另外它还具有一定的除尘作用. 其原理是:通过脱硫塔内特有的装置所形成的水膜吸附烟气中的颗粒,并通过喷淋系统对烟气的洗涤,进一步脱除烟气中的颗粒物.
2 工艺简介
AOP深度氧化法脱硫,对反应温度有一定的要求,只有将吸收反应区的温度控制在一定范围内,才能高效的脱除烟气中的SO2 ;但是如果烟气温度过低,又会造成烟气带水导致引风机振动和加剧腐蚀.兼顾以上因素,在该工艺中引入了烟气再热系统,即在烟气进入脱硫塔之前,先将烟气温度降低;脱硫后的烟气,再利用降温时吸收的烟气余热对其加热升温,达到排放对温度的要求. 具体工艺流程如下:
(1)锅炉尾部排出的高温烟气(约130～160℃) ,先经降温换热器降温后,由文丘里烟道进入麻石水膜除尘塔,除去烟气中的飞灰等颗粒物,然后进入脱硫塔下部. (2)氨站的液氨经蒸发器、缓冲罐进入氨水发生器,溶解于水中形成氨水后注入脱硫塔的混合液仓内. (3)注入脱硫塔的氨水与塔内原有的浆液混合后,经泵输送到塔上部特有的装置. (4)混合液经该装置形成水膜和细小的水柱,在下落的过程中与烟气充分接触,烟气中的SO2 和颗粒物被吸收和洗涤.
(5)烟气继续上升经除雾器脱水,升温换热器加热升温后经引风机排入烟筒.
脱硫塔内的浆液循环利用,当浆液中硫酸铵达到一定浓度时,排放到造粒系统,在造粒系统加工成化肥.
3 工艺性能
3. 1 烟气余热利用
特有的烟气再热系统,充分利用了锅炉尾部排出高温烟气的余热,具有明显的节能效果,同时有效防治了烟道和引风机的腐蚀、振动.
3. 2 无结垢堵塞现象
与石灰石- 石灰一石膏法脱硫相比,克服了系统内形成钙垢堵塞管道系统的现象,降低了故障停机率和系统维护维修费用.
3. 3 副产品回收
脱硫形成的副产物——硫酸铵溶液,经过滤、浓缩、分离结晶、干燥,可制成化肥,既创造了经济效益,也实现了废弃物的回收利用,节约了资源.
3. 4 无再污染
与石灰石- 石灰一石膏法脱硫相比,避免了因储存、使用石灰粉带来的白色污染;硫酸铵溶液的再加工,解决了直接排放造成的二次污染.
4 效果
一些燃煤电厂和燃煤供热厂应用了该工艺,取得了较好的脱硫效果,下面是某供热厂应用深度氧化 (AOP)法烟气脱硫工艺前后的数据对比.
该供热厂有5台型号为SHL35 - 1. 57AⅡ型燃煤蒸汽锅炉,每台炉配有文丘里一麻石水膜除尘装置,燃用低硫优质混煤(煤中含硫一般低于0. 5) ,单台炉烟气流量≤5万NM3 /h,锅炉出口烟气SO2 浓度为600～2500mg/NM3 ,锅炉出口烟尘浓度400～2000mg/NM3 ,除尘装置进口烟温120～160℃. 该供热厂于两年前进行了AOP脱硫工艺改造,改造前后数据对比如下.
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从以上数据看,深度氧化(AOP)法脱硫工艺的脱硫除尘效果明显,且运行稳定.
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