氨法脫硫在燃煤鍋爐排煙脫硫凈化中的應用
摘要：簡要介紹了燃煤鍋爐排放二氧化硫的現狀及其對大氣環境的危害;燃煤鍋爐排煙脫除二氧化硫的必要性;煙氣脫硫的方法分類;祥細闡述了氨法脫硫工藝原理、性能,并通過具體實例對工藝的效果進行了評價.
關鍵詞：氨法脫硫,凈化,工藝
眾所周知,二氧化硫排放到大氣中形成酸雨會影響大氣環境質量,我國是世界上唯一以煤為主要能源的國家,每年燃煤排放的SO2 約占總排放量的85%以上. 1997年國務院批準了國家環境保護總局制定的《酸雨控制區和二氧化硫污染控制區劃分方案》,決定分階段實施我國酸雨和二氧化硫的控制目標,重點是解決燃煤鍋爐排放SO2 的問題.
燃煤鍋爐排煙脫硫一般可分為:干法脫硫,即用粉狀或顆粒狀吸收劑、吸附劑、催化劑來脫除煙氣中的SO2 ;濕法脫硫,即用液體吸收劑洗滌煙氣,吸收煙氣中的SO2 ;半干法脫硫,介于干法脫硫和濕法脫硫之間. 按所使用的吸收劑又分為鈣劑法、鎂劑法、鈉堿法、鋁法、氨法等. 其中濕法脫硫應用最廣,下面介紹的AOP深度氧化脫硫就屬濕法脫硫.
1 原理
1. 1 AOP吸收煙氣中SO2基本原理
溶解于水中的氨在與煙氣接觸時,于煙氣中的SO2 發生反應生成亞硫酸銨,亞硫酸銨進一步吸收煙氣中的SO2 生成亞硫酸氫銨,亞硫酸氫銨再與混合液中的氨水反應生成亞硫酸氫銨,通過亞硫酸氫銨與亞硫酸銨不斷的循環,以及連續補入系統中的氨水, 不斷吸收煙氣中的SO2. 化學反應式如下:
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
亞硫酸銨中的硫為不穩定的四價硫,在一定條件下會重新分解成SO2 氣體逸出,要穩定脫隊煙氣中的SO2 ,需要將不穩定的四價硫轉變成穩定的六價硫. 控制一定的反應條件,亞硫酸銨結合煙氣中的氧就會轉變成硫酸銨,不穩定的四價轉變成穩定的六價硫. 具體反應式如下:
2 (NH4 ) 2 SO3 +O2 = 2 (NH4 ) 2 SO4
1. 3 脫硫塔除塵的基本原理
脫硫塔的主要功能是脫除煙氣中的SO2 ,另外它還具有一定的除塵作用. 其原理是:通過脫硫塔內特有的裝置所形成的水膜吸附煙氣中的顆粒,并通過噴淋系統對煙氣的洗滌,進一步脫除煙氣中的顆粒物.
2 工藝簡介
AOP深度氧化法脫硫,對反應溫度有一定的要求,只有將吸收反應區的溫度控制在一定范圍內,才能高效的脫除煙氣中的SO2 ;但是如果煙氣溫度過低,又會造成煙氣帶水導致引風機振動和加劇腐蝕.兼顧以上因素,在該工藝中引入了煙氣再熱系統,即在煙氣進入脫硫塔之前,先將煙氣溫度降低;脫硫后的煙氣,再利用降溫時吸收的煙氣余熱對其加熱升溫,達到排放對溫度的要求. 具體工藝流程如下:
(1)鍋爐尾部排出的高溫煙氣(約130～160℃) ,先經降溫換熱器降溫后,由文丘里煙道進入麻石水膜除塵塔,除去煙氣中的飛灰等顆粒物,然后進入脫硫塔下部. (2)氨站的液氨經蒸發器、緩沖罐進入氨水發生器,溶解于水中形成氨水后注入脫硫塔的混合液倉內. (3)注入脫硫塔的氨水與塔內原有的漿液混合后,經泵輸送到塔上部特有的裝置. (4)混合液經該裝置形成水膜和細小的水柱,在下落的過程中與煙氣充分接觸,煙氣中的SO2 和顆粒物被吸收和洗滌.
(5)煙氣繼續上升經除霧器脫水,升溫換熱器加熱升溫后經引風機排入煙筒.
脫硫塔內的漿液循環利用,當漿液中硫酸銨達到一定濃度時,排放到造粒系統,在造粒系統加工成化肥.
3 工藝性能
3. 1 煙氣余熱利用
特有的煙氣再熱系統,充分利用了鍋爐尾部排出高溫煙氣的余熱,具有明顯的節能效果,同時有效防治了煙道和引風機的腐蝕、振動.
3. 2 無結垢堵塞現象
與石灰石- 石灰一石膏法脫硫相比,克服了系統內形成鈣垢堵塞管道系統的現象,降低了故障停機率和系統維護維修費用.
3. 3 副產品回收
脫硫形成的副產物——硫酸銨溶液,經過濾、濃縮、分離結晶、干燥,可制成化肥,既創造了經濟效益,也實現了廢棄物的回收利用,節約了資源.
3. 4 無再污染
與石灰石- 石灰一石膏法脫硫相比,避免了因儲存、使用石灰粉帶來的白色污染;硫酸銨溶液的再加工,解決了直接排放造成的二次污染.
4 效果
一些燃煤電廠和燃煤供熱廠應用了該工藝,取得了較好的脫硫效果,下面是某供熱廠應用深度氧化 (AOP)法煙氣脫硫工藝前后的數據對比.
該供熱廠有5臺型號為SHL35 - 1. 57AⅡ型燃煤蒸汽鍋爐,每臺爐配有文丘里一麻石水膜除塵裝置,燃用低硫優質混煤(煤中含硫一般低于0. 5) ,單臺爐煙氣流量≤5萬NM3 /h,鍋爐出口煙氣SO2 濃度為600～2500mg/NM3 ,鍋爐出口煙塵濃度400～2000mg/NM3 ,除塵裝置進口煙溫120～160℃. 該供熱廠于兩年前進行了AOP脫硫工藝改造,改造前后數據對比如下.
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從以上數據看,深度氧化(AOP)法脫硫工藝的脫硫除塵效果明顯,且運行穩定.
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