氨水——臭氧组合高效脱硫脱硝技术方案

1、一、 45t/h锅炉烟气现场调查1、 燃煤质量状况标识符号指标名称单位实际指标备注R燃煤发热量大卡4500A煤中灰分%25 S燃煤全硫分%3.8C 燃煤中碳含量%80O燃煤中氧含量%6H燃煤中氢含量%4W燃煤中水分%102、 锅炉烟气排放现状项目符号调查项目名称单位实测指标锅炉蒸吨位t/n38t1接口处温度112接口烟气流速m/s8.4D接口断面长宽cm198198Q烟气流量m3/h118541 QN标态干烟气流量Nm3/h84057V0空气理论需要量 Nm3/kg9.926 QY空气实际需要量 Nm3/kg12.013 q环评烟气验算量m3/t11746 3、 锅炉烟气中污染物排放现状序号项

2、目名称初始生成量最终排放量年度减排量要求系统脱除效率Kg/hmg/Nm3Kg/hmg/Nm3（吨）达到%1烟尘66865408.1680475497.552SO2569556920.49200395195.43NOx4544415.3515021765.44、 锅炉烟气脱除效率难点分析当地环保部门对本项目提出的最新要求目前国内60t/h以下锅炉AC-GTsx的平均先进水平达到本项目指标的难易程度控制项目脱除效率（%）排放标准（mg/Nm3）（%）烟尘97.558099易SO295.420096易NOx65.415047难5、 建议与商权l 关于重点工业企业实施降氮脱硝工作的通告穂府（2009）

3、26号中规定：“60t/h以下的锅炉实施降氮脱硝不低于40%”。根据这一规定，本项目的最终排放指标可否定为不低于260mg/Nm3。（应按广东省标准不高于200mg/Nm3）二、 烟气脱硫脱硝技术方案选择1、 业主的要求 该公司地处广州增城市沙埔镇，是一家纺织、皮革的企业，是经国家相关部门批准注册的企业。该公司自备电厂的45t/h燃煤锅炉属于（穂府（2009）26号）通告第三条第三款所要求的实施降氮脱硝的整改范畴。该锅炉建于2007年8月，属于为高倍循环流化床锅炉，锅炉出力为45蒸吨/时。备用锅炉为低倍循环流化床锅炉，锅炉出力为25蒸吨/时，两台锅炉在空气预热器后都配备了静电除尘设备。三年多来

4、，设备运转良好。有效地保证了企业对电力负荷的需求。为了确保公司生产经营正常进行，业主提出了如下要求： 在实施锅炉烟气降氮脱硝脱硫技改工程时不得影响锅炉的正常运转； 建造脱硫脱硝设施应设立在引风机以下区段，确保原有锅炉系统不受腐蚀； 建成的脱硫脱硝系统的运行效果必须达到环保局提出的所有控制要求。2、 我们选择脱硫脱硝技术方案的原则思考l 由于现代先进的脱硫脱硝技术都不可能对烟气中的氮和硫实施100%的脱除，所以经净化后的烟气中仍然还会残留微量的氮和硫，与水化合后形成酸性液，对后续管道和设备造成腐蚀。因此，新配置的脱硫脱硝设备应是一个相对独立的运行体系，我们计划采用压入式将烟气送进脱硫脱硝系统，烟

5、气被净化后直接送入烟囱。l 不在静电除尘器以上的烟道中附加任何脱硝设施。据武汉化工学院高凤教授介绍：因脱硝产生的水蒸汽会与硫化气体结合。在烟气温度逐渐下降至150时就会出现结露形成强酸，腐蚀后续设备和管道，同时生成的（NH4）2SO4和NH4HSO4也会腐蚀和堵塞后续设备。l 在整个脱硫脱硝系统制作安装过程中不影响锅炉的正常运行，确保飞华公司在施工期间获得效益最大化，施工损失最小化。做到仅在最后脱硫脱硝系统进气管道与引风机排气口对接时影响12天锅炉运行。l 随着环保要求的日益严格，传统的烟气脱硫脱硝工艺将不能满足严格的减排要求。因此，在选择飞华公司烟气脱硫脱硝技术方案时应考虑采用多种先进成熟技

6、术的完美组合才能确保环保部门提出的严格控制要求和业主提出的殷切期望得以充分实现。3、 几种脱硫脱硝成熟技术比较适用性及特点优点与不足脱硝率投资SCR适合排气量大，连续排放源二次污染小，净化效率高，技术成熟；设备投资高，关键技术难度较大，要求烟气温度高，不能脱硫，烟气易结露腐蚀后续设备和管道。脱硝80%90%高SNCR适合排气量大，连续排放源不用催化剂，设备和运行费用少；NH3用量大，二次污染，难以保证反应温度和停留时间，要求烟气温度高，不能脱硫，烟气易结露、腐蚀后续设备和管道。脱硝30%60%运行费用高LoTOx处理烟气量中等的情况可取臭氧氧化脱硝技术是美国的一项专利技术、脱硝工况稳定、效率高

7、，易控制。适宜在相对低温条件下进行化学反应。但臭氧发生器价格昂贵。脱硝8095%运行费用较高LPC法适合排气量大，连续排放源投资省，运行费用低，无二次污染，系统独立，不腐蚀烟气净化系统以外的其它设备，回收部分氮资源，操作简单可靠、脱硝效率稳定。用液氨做脱除剂不便储运脱硝40%50%脱硫95%以上运行费用较低4、 关于锅炉烟气脱硫脱硝技术组合的思考通过以上四种成熟技术比较，我们有如下思考：l SCR、SNCR两项技术虽然有较高的脱硝效率，但没有脱硫功能，烟气温度下降到一定程度时会结露，对后续设备有一定的腐蚀作用，在本项目中不宜采用。l LoTOx技术脱硝效率高，是目前国外已在工程上得到应用的低温

8、氧化技术，只是由于臭氧设备造价高、臭氧发生费用高而不能被广泛使用。但对本项目还是有一定的参考利用价值。l LPC技术是一项烟气AC-GTsx一体化技术，通过催化氧化作用将烟气中的NO部分氧化为NO2，再结合氨法脱硫技术，实现烟气的同时AC-GTsx，对本项目有一定的参考利用价值。三、 烟气脱硫脱硝技术方案的确定1、 技术方案的组合形式为了尽可能延长锅炉设备的使用寿命，使其不因实施脱硫脱硝技术而遭受腐蚀。同时又使锅炉烟气脱硫脱硝全部达到当地的环保提出的严格要求，飞华公司锅炉烟气脱硫脱硝技术方案的组合形式是：选用LPC技术中的氨法脱硫技术首先对烟气进行高效率脱硫和初步脱硝处理，之后采用LoTOx技

9、术对NO进行氧化处理，之后再用喷淋技术将已氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物进行液相收集。在喷淋液的作用下发生化学反应生成水和硝酸盐，还原氮气（在这里我们可以根据环保部门提出的脱硝要求和根据臭氧与一氧化氮的摩尔比确定的臭氧需要量来选择适当大小的臭氧发生设备）。烟气经脱硝后进入除雾区，经除去烟气中的水雾后直接送进烟囱排入大气。2、 技术方案的名称与含义本技术方案的名称叫做“氨水臭氧组合高效脱硫脱硝技术方案”。即ACGTSX技术方案。其基本含义是：A氨水、C臭氧，GTSX高效脱硫脱硝。该技术的突出特点是采用目前已经十分成熟的而且具有很高脱除效率的“氨法脱硫技术”（AGTS）

10、首先解决飞华公司的高硫煤的烟气脱硫问题，同时把烟气中已经是高价态的氮氧化物脱除掉，之后采用“臭氧氧化技术”（CGTX)，利用臭氧的强氧化特性，将NO氧化成高价态的氮氧化物，再用氨水喷淋收集，并使其与氨水反应生成硝酸盐或与水反应还原氮气，达到脱氮的目的。（这项技术目前也已经十分成熟，只是因为臭氧的发生费用较高，制约了它的实际应用）四、 ACGTSX技术脱硫脱硝的基本原理、AGTS高效脱硫、低倍脱硝原理1、氨水吸收二氧化硫、三氧化硫在气相反应完成后，剩余的氨溶于水中，利用循环泵经雾化喷嘴喷入烟气中,吸收烟气中SO2 和SO3 而形成铵盐,具体反应如下:SO2 + H2O-H2SO3 1H2SO3+

11、 NH3-(NH4)2SO3 2(NH4)2SO3+NOx-(NH4)2SO4+N2 3 SO2+H2O+2NH3+1/2O2-（NH4）2SO4 4 2(NH4)2SO3+SO3+H2O-(NH4)2SO4+2NH4HSO3 54NH3+2NO2+O26H2O+3N2 6NH4HSO3 + NH4OH (NH4) 2SO3 + H2O 72、脱硫、脱硝剂能在循环系统中反复再生。(NH4) 2SO3 + SO2 + H2O 2NH4HSO3 82NO + 4NH4HSO3 N2 + 2(NH4)2SO4 + 2H2SO3 9H2SO3+ NH3-(NH4)2SO3 10(NH4) 2SO3 +

12、 SO2 + H2O 2NH4HSO3 112NO + 4NH4HSO3 N2 + 2(NH4)2SO4 + 2H2SO3 12将这样的脱硝剂经高度雾化后喷入烟气中，又一次吸收烟气中的NOx、SO2，并将已经失去脱硝、脱硫能力的硫酸铵带入水中，使水中硫酸铵溶液的浓度不断升高。3、AGTS脱硫除尘一体化系统还具有脱碳功能当废气中含有O2 、CO 时 ,还会发生如下反应;NH4OH + CO2 NH4HCO3 132(NH4)2SO3 + O2 2(NH4)2SO4 142NH4HSO3 + O2 2NH4HSO4 154对硫化氢的吸收烟气中有H2S 存在时,氨水吸收H2S ,将其还原成单质S;反

13、应如下:NH4OH + H2S NH4HS + H2O 16经催化氧化,氨水再生,并得单质硫。2NH4H2S + O2 2NH4OH + 2S 175 对氮氧化物的转化氨水、NH4HSO3和烟气中的NOx 发生反应生成氮气:2NO + 4NH4HSO3 N2 +2(NH4)2SO4 +2H2SO3 184NH3 + 4NO + O2 6H2O + 4N2 194NH3 + 2NO2 + O2 6H2O + 3N2 20、CGTX高效脱硝原理1、臭氧的氧化特性臭氧的氧化能力极强，从下表可知，臭氧的氧化还原电位仅次于氟，比过氧化氢、高锰酸钾等都高。 名称项目氟臭氧过氧化氢高锰酸钾二氧化氯氯氧分子式

14、F2O3H2O2KMnO4ClO2Cl2O2标准电极电位(mv)2.872.071.781.671.501.361.23此外，臭氧的反应产物是氧气，所以它是一种高效清洁的强氧化剂。臭氧脱硝的原理在于臭氧可以将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物。2、臭氧的化学反应机理臭氧的详细化学反应机理比较复杂。在实际运用中，可根据低温条件下臭氧与NO的关键反应进行调试。低温条件下，O3与NO之间的关键反应如下：NO+O3NO2+O2 （1）NO2+O3NO3+O2 （2）NO3+NO2N2O5 （3）NO+O+MNO2+M （4）NO2+ONO3 （5）3 臭氧同时脱硫

15、脱硝研究概况据浙江大学王智化等对采用臭氧氧化技术同时脱硫脱硝进行的试验结果表明，在典型烟气温度下，臭氧对NO的氧化效率可达84%以上，结合尾部湿法洗涤，脱硫率近100%，脱硝效率也在O3/NO摩尔比为0.9时达到86.27%，NO和Hg0的脱除率与O3的注入量有关，当O3加入量为200ppm时，NO的脱除效率可达到85%，此工艺对NO和SO2的脱除率最高可分别达到97%和100%。4 臭氧同时脱硫脱硝的主要影响因素。4.1 摩尔比摩尔比（O3/NO）是指O3与NO之间摩尔数的比值，它反映了臭氧量相对于一氧化氮量的高低。NO的氧化率随O3/NO的升高直线上升。目前已有的研究中，在0.9O3/NO

16、1的情况下，脱硝率可达到85%以上，有的甚至几乎达到100%；在实际中，由于其他物质的干扰，可发生一系列其他反应，如式（2）（5），使得O3不能100%与NO进行反应。4.2 温度由于臭氧的生存周期关系到脱硫脱硝效率的高低，所以考察臭氧对温度的敏感性具有重要意义。所有试验都表明，臭氧所处的环境温度越高分解越快，温度越低分解越慢。在150的低温条件下，臭氧的分解率相对较低。在25时臭氧的分解率只有0.5%，臭氧的半衰期可达15秒。4.3 反应时间臭氧在烟气中的停留时间只要能够保证氧化反应的完成即可，因为关键反应的反应平衡在很短时间内即可达到，不需要较长的臭氧停留时间。反应时间1秒足矣。据华北电力

17、大学环境学院马双忱等人的技术文献证实：在110000秒之间，对反应器出口的NO摩尔数没有什么影响，而且增加停留时间并不能增大NO的脱除率。5、 臭氧氧化技术的工程应用CGTX是一种低温氧化技术，将氧/臭氧混合气注入再生器烟道，将NOX氧化成高价态且易溶于水的NO2和N2O5，然后通过氨水洗涤并使其与氨水反应生成硝酸盐，或与水反应还原氮气。主要的反应如下：NO+O3NO2+O2 （6）2NO2+O3N2O5+O2 （7）N2O5+H2O2HNO3 （8）4NH3 + 2NO2 + O2 6H2O + 3N2 （9）4NO2+ 4NH3H2O+O2 4NH4NO3 + 2H2O （10）五、 AC

18、-GTsx系统工艺流程洁净烟气排放1、 ACGTSX系统工艺流程图除雾区NO臭氧氧化脱硝区SO2氨水喷淋脱硫区硫酸胺氧化富集区 工艺水箱除雾器冲洗泵臭氧发生器氨水输送泵25t/h锅炉引风机45t/h锅炉引风机氨水储罐循环泵硫酸胺排出泵至废水处理厂工艺补充水经电除尘处理后的烟气空气ACGTsx脱硫脱硝塔搅拌泵2、ACGTSX工艺流程技术说明（参阅AC-GTsx系统工艺流程图）本氨水-臭氧AC-GTsx系统设立在引风机出风口与烟囱进风口之间。电除尘后的烟气经引风机被送入ACGTSXAC-GTsx塔的进风口，烟气在AC-GTsx塔内由下而上首先进入氨水喷淋脱硫净化区，经氨水（脱硫剂）多层循环喷淋后，

19、90%以上的硫化有毒气体和NO2气体在此净化区将被脱除。同时还会有10%左右的NO气体也会被脱除掉，这主要是由于脱硫液在循环脱硫时会产生一部分NH4HSO3。这种化合物能溶于水中，在循环喷淋过程中，虽然失去了对SO2的吸附能力，但对NO却有很强的吸附作用，它吸附NO后生成(NH4)2SO4和H2SO3，还原氮气。在喷淋净化塔内烟气经过基本脱硫、脱尘和部分脱硝后继续向上进入脱硝净化区。在这一区段内，烟气中的NO被O3快速氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物。受喷淋液的氨水作用发生化学反应生成NH4NO3和水；或受喷淋液中的水的作用生成水，还原氮气。烟气经脱硝后进入除雾区，经

20、除雾器除去烟气中大于m的雾粒，使烟气中的水分含量达到%以下，经除雾脱水后的洁净烟气直接进入烟囱，排入大气。因AC-GTsx生成的硫酸胺和硝酸胺会因密度大而沉于AC-GTsx塔的底部，为防止塔底结垢设置搅拌泵进行搅拌，当塔底的硫酸胺和硝酸胺溶液浓度达到一定数值时，自动控制系统将会启动硫酸胺溶液排出泵将硫酸胺和硝酸胺溶液及时排出，直到AC-GTsx塔底部循环液中的硫酸胺浓度接近或达到最小控制值时，自动控制系统就会及时将硫酸胺溶液排出泵停机。自动控制系统还具有使工艺水箱中的水面、AC-GTsx塔中的循环液面始终保持一个相对稳定的高度，还能根据SO2、NO的在线检测信息自动调节循环液中的氨水浓度，始终

21、保持AC-GTsx系统出口烟气的SO2、NO浓度低于环保部门提出的控制指标。4、AC-GTsx系统制造成本计划表工程项目工程内容投资概算（万元）一、AC-GTsx塔主体22.99 1.塔体施工图设计1.09 2. 塔体制作12.74 3.塔体内部防腐处理3.74 5. 塔体表明防腐、喷漆1.77 6. 塔体运输1.82 7. 塔体安装1.82 二、AC-GTsx塔内部填料30.07 1.烟气整流填料6.01 2. 臭氧脱硝填料7.70 3. 除雾填料14.00 4.填料支撑座1.16 5.人孔制作1.21 三、塔体工作平台3.31 1、平台踏板0.57 2、平台支架1.29 3、平台安全栏杆0

22、.48 4、人员上下梯子0.78 5、施工图设计0.19 四、进气管道19.05 1、钢材消耗12.25 2、管道内部防腐1.26 3、管道表面喷漆1.55 4、管道连接0.05 5、施工图设计0.91 6、进气管道运输1.51 7、进气管道安装1.51 五、排气管道10.86 1、钢材消耗8.16 2、管道内部防腐2.45 3、管道表面喷漆0.20 4、管道连接0.05 5、施工图设计0.65 6、进气管道运输1.09 7、进气管道安装1.09 六、脱硫脱硝液循环系统1.03 1.循环水系统管路设计0.03 2、80PPR管0.04 3、60PPR管0.37 4、50PPR管0.12 5、4

23、0PPR管0.05 6、300PPR管0.19 3.喷射层管道制作0.12 4.水系统管路配置安装0.12 七、AC-GTsx塔自动控制系统66.08 1. 工控机(系统卡件根据设备表配备)18.90 2. 电气部分4.20 3. 就地传感部分（不含就地显示表计）42.98 八、辅助设备、配件采购231.92 1.防腐水泵30.97 2.喷嘴0.80 3.球阀、蝶阀、电磁阀、浮球阀6.75 4.水箱、氨罐13.43 5.设备与配件11.97 6、臭氧发生器168.00 九、AC-GTsx塔支撑平台40.35 施工设计2.28 钢结构部分23.41 土建部分14.66 十、设备工况调试1、脱硝脱

24、硫剂1.96 2、调试人员工资0.67 合计428.30 六、 AC-GTsx系统自动控制1、 AC-GTsx系统自动控制原理图2、 AC-GTsx 系统自动控制原理说明1、取氨水流量计和NOx、脱硫脱硝剂碱度在线信息控制氨水输送泵电磁开关和氨水流量开关；2、取臭氧流量计和NO在线监测信息控制臭氧发生器启动开关和臭氧流量开关；3、取硫酸胺浓度在线监测信息控制硫酸胺溶液排出泵电磁开关；4、取AC-GTsx塔底的脱硫液页面在线监测信息控制工艺水补充水泵电磁开关；PLC系统采用西门子公司S7-300系统低压电器元件采用正泰集团产品电气柜采用湖南万英科技有限公司产品变送器采用WT2000智能型变送器排

25、烟温度NOX检测采用在线式3、 自动控制系统主要设备和系统配置自动控制系统主要设备和系统配置表序号名称规格型号单位数量厂家价格一工控机(系统卡件根据设备表配备)显示屏21.5寸（彩色屏）套1主机符合一般水平合计套11S7300电源模块电源模块24V5A块2西门子2下位机S7CPU模块6SE72块1西门子模拟量输入模块6SE72块2西门子开关量输入模块6SE72块2西门子开关量输出模块6SE72块2西门子3导轨530MM块1西门子4通讯接口块2西门子5通讯模块块1西门子6PG/PC的PCI卡4COM卡（PCI)块1西门子7辅助材料套18PLC编程软件MICRO STEP7FORWIN1西门子组态

26、编程1下位机组态编程1PLC机柜套1颜色为国际灰合计套1189000元二电气部分1#循环泵控制(75KW)工频(Y/)控制台12#循环泵控制（75KW）工频(Y/)控制台11#搅拌泵控制(18.5KW)工频直接启动控制台12#搅拌泵控制(18.5KW)工频直接启动控制台1排出泵控制(15KW)工频直接启动控制台1排出泵控制(15KW)工频直接启动控制台1除雾器冲洗水泵控制(30KW)工频直接启动控制台2排出泵控制(15KW)工频直接启动控制台1电磁阀控制开关控制台6电动阀门控制开关控制，开关行程输出台2控制台配电(6KW)台1照明动力箱(10A)台1外壳GGD台2其它费用其它辅助材料批1合计套

27、142000元三就地传感部分（不含就地显示表计）1烟气含氧量氧化锆变送分析仪 ZOY-4台1无锡兴洲0-21O2氧化锆探头ZOY-0403台1无锡兴洲2排烟温度热电偶温度计WRN-231 K支1和丰分度号：K插 深：L/l=750/600 保护管材质： 1Cr18Ni9Ti 外 径： 20连接螺纹： M3323引风机风量阿牛巴流量计烟道管径18801880台1泰兴介质：SO2（400mg/Nm3）、Nox（200mg/Nm3）、CO2、N2、O2、烟尘（80mg/Nm3）烟气量程范围：014.8万m3/h温度：4080压力：6904464Pa流量：5334145576m3/h安装方式：水平引风

28、机风量压力变送器WT2000 0-30Pa 4-20mA开方输出台1威尔泰4排烟温度NOX检测( 在线式)介质：SO2(400mg/Nm3)、Nox(200mg/Nm3)、烟尘80mg/Nm3、净化后烟气15脱硫塔水位平衡容器FP-64台1万英脱硫塔水位差压变送器WT2000台16脱硫塔PH值检测探头介质：15%氨水、硫酸氨台1无锡兴洲量程范围：014温度：3060压力：10mH2O安装环境：PH值变送分析仪台1无锡兴洲7氨水流量计DN25 1.0Mpa 不锈钢1氨温度计（放置在氨气管内）温度：60801合计套1429800元总计(不含电动执行器、电动头、电磁阀；不含现场服务费)套166080

29、0元七、 AC-GTsx系统运行效果分析锅炉烟气成分初始状况计算表序号项目名称初始生成量（kg/h) mg/Nm34.1烟尘产生量511 5946 2SO2产生量468 5445 3Nox产生量37 435 锅炉烟气成分最终排放状况表序号项目名称最终排放指标（kg/h) mg/Nm31烟尘含量6.86 80 2SO2含量17.23 200 3Nox含量12.93 150 A-CTSX减排成果表序号项目名称年度减排（t)1烟尘含量3631 2SO2含量3246 3Nox含量176 八、 AC-GTsx系统的技术优势1 氨利用充分脱硫效率高 1. 1 选择性反应氨与硫氧化物、氮氧化物之间的反应是选择性优先反应,只要反应条件控制得当,不会与其他物质化合。