氨法脱硫工艺技术研究与设计知识分享

1、封面目录一、概述 .21.氨法烟气脱硫 .22.氨法脱硫原理 .23.氨法脱硫方法及特点 .3二、确定工艺流程 .51.方框流程图 .52.工艺流程说明 .5三、物料衡算和热量衡算 .61、工艺参数 .62、技术指标 .63、物料衡算 .64、热量衡算 .7四、设备选型 .101、脱硫塔 .102、循环泵和氧化风机 .113、旋流器 .124、离心机 .125、干燥机 .126、包装机 .12参考文献 .13致谢 .13附图 .13、概述1. 氨法烟气脱硫烟气脱硫(FGD是指从烟道气或其他工业废气中除去硫氧化物(SO2和SO)。在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：以CaCO

2、 (石灰石) 为基础的钙法，以MgC为基础的镁法，以NS2SO为基础的钠法，以NH3为基础的 氨法，以有机碱为基础的有机碱法。这里，主要介绍氨法烟气脱硫技术。氨法脱 硫即是根据氨与SQ、水反应成脱硫产物的基本机理而进行的，是控制SO排放的技术。2. 氨法脱硫原理任何FGD过程都包括两个基本的化学反应过程：吸收:SO2吸收生成为亚硫 酸盐；氧化：亚硫酸盐氧化为硫酸盐。氨法脱硫以水溶液中SQ和NH的反应为基础。脱硫塔是烟气脱硫和产生硫酸氨盐的中间装置。烟气中的SQ在脱硫塔中被除去，脱硫塔中是PH值控制为5.05.9的饱和硫酸氨/亚硫酸氨溶液， 与SO的反应，按照下列反应生成亚硫酸氢氨/硫酸氢盐：(

3、1)SQ+H2O = H2SO(2)H2SO3+(NH)2SO= NH4HSO+NH4HS(3)H2SO+(NH)2SO= 2NH4HSO在反应(1)中，烟气中的SQ溶于水中，生成亚硫酸。在反应(2)和(3) 中，亚硫酸与该溶液中溶解的硫酸氨/亚硫酸盐反应。 喷射到反应池底部的氨水， 按如下方式中和酸性物：(4)H2SO3+NH3=(NH)2SO(5)NHHSO+NH3 =(NH)2SG3(6)NMHSO+NH3 =(NH4)2SO喷射到脱硫塔底部的氧化空气，会按照如下方式将亚硫酸盐氧化为硫酸盐：(7)(NH)2SO + 1/2O2= (NH4)2SO至此，脱硫塔中生成了大量的硫酸氨， 硫酸氨

4、溶液饱和后，使硫酸氨从溶液 中以结晶形式析出3.氨法脱硫方法及特点工业上氨法脱硫的方法很多，目前应用较广泛的有湿式氨法、电子束氨法、 脉冲电晕氨法、简易氨法等。各种方法都有一些共同的特点，具体如下：（1）脱硫塔不易结垢由于氨具有更高的反应活性,且硫酸铵具有极易溶解的化学特性,因此氨法 脱硫系统不易产生结垢现象。（2）氨法对煤中硫含量适应性广氨法脱硫对煤中硫含量的适应性广,低、中、高硫含量的煤种脱硫均能适应,特别适合于中高硫煤的脱硫。采用石灰石-石膏法时,煤的含硫量越高,石灰石用 量就越大,费用也就越高;而采用氨法时,特别是采用废氨水作为脱硫吸收剂时,由于脱硫副产物的价值较高,煤中含硫量越高,脱

5、硫副产品硫酸铵的产量越大,也 就越经济。（3）无二次污染氨是生产化肥的原料。以氨为原料,实现烟气脱硫,生产化肥,不消耗新的自 然资源,不产生新的废弃物和污染物,变废为宝,化害为利,为绿色生产技术,将产 生明显的环境、经济和社会效益。因此,氨法与钙法具有明显的区别。氨法属于 回收法,钙法属于抛弃法。抛弃法的缺点是消耗新的自然资源、产生新的废弃物 和污染污,具有明显的二次环境问题 。（4）系统简单、设备体积小、能耗低氨是一种良好的碱性吸收剂,从吸收化学机理上分析,SO2的吸收是酸碱中和 反应,吸收剂碱性越强,越利于吸收,氨的碱性强于钙基吸收剂;而且从吸收物理 机理上分析,钙基吸收剂吸收SO2是一种

6、气-固反应,反应速率慢、反应不完全、 吸收剂利用率低,需要大量的设备和能耗进行磨细、雾化、循环等以提高吸收剂 利用率,往往设备庞大、系统复杂能耗高；而氨吸收烟气的SQ是气-液反应,反应 速度快、反应完全,吸收剂利用率高;可以做到很高的脱硫效率,同时相对钙基脱 硫工艺来说系统简单、设备体积小、能耗低。（5）氨法具有丰富的原料氨法以氨为原料， 其形式可以是液氨、 氨水和碳铵。 目前我国火电厂年排放 二氧化硫约1000万吨，即使全部采用氨法脱硫， 用氨量不超过500万吨/年，供 应完全有保证。(6)SQ的可资源化可将污染物SO2回收成为高附加值的商品化产品。其脱硫副产品硫酸铵是一 种农用肥料,在我国

7、具有很好的市场前景，硫酸铵的销售收入能冲抵吸收剂的成 本,甚至是整个运行成本,特别是对于自身副产液氨或有废氨水的企业来说,可以 利用液氨或废氨水作为脱硫吸收剂,达到用废水治理废气的目的,副产品的销售 收入还可以给脱硫装置带来一定的经济效益。、确定工艺流程1. 方框流程图氨法脱硫方框流程图2. 工艺流程说明烟气进入脱硫塔与循环浆液逆流接触进行洗涤、降温和吸收，在此过程中含氨吸收剂的循环液将烟气中的SQ吸收，反应生成亚硫酸铵；含亚硫酸铵的液体 再与从脱硫塔底部鼓入的空气进行氧化反应，将亚硫酸铵氧化成硫酸铵，形成硫酸铵稀溶液；含硫酸铵的稀溶液流至循环槽，通过二级循环泵再送入脱硫塔，再进一步浓 缩、结

8、晶后，得到一定含量的硫酸铵浆液，从而形成闭合循环，这样在循环槽中 使硫酸铵浓度达到规定值后，通过铵排出泵将生成的硫酸铵浆液送入硫铵后处理 系统。反应后的净烟气经除雾器进行净化达标后再经主烟囱直接排出。硫铵溶液通过硫酸铵排出泵送入旋流器进一步浓缩后，依靠重力进入离心 机，浆液经离心机分离后得到含水率4.0%的固体硫酸铵，经重力送入干燥机， 干燥后含水小于1.0%，干燥后的硫铵经包装后即可得到商品硫酸铵；离心分离 母液进入循环槽重复使用。三、物料衡算和热量衡算1、工艺参数(1)入口烟气量：6.5X105Nnr/h;(2)SO2浓度：1000mg/Nm3；(3)烟气入口温度：T=126C、常压。前面

9、已经详细地介绍了脱硫反应的机理，为了确保脱硫率，使氨气过量，由 此可知反应的物料比例为：SQNHH2Q(NH4)2SQQ2：2：2：1：0.5(4)脱硫率95%2、技术指标脱硫保证效率 出口SO2排放浓度 出口烟尘排放浓度NQ脱除效率烟气排放温度 烟气通过脱硫系统的压降 脱硫系统耗电量 脱硫系统耗水量 脱硫系统耗汽量 脱硫系统液氨耗量 脱硫系统设备的噪音不高于 操作平台1.2m处测试)脱硫除尘系统设备可用率不低于 脱硫除尘系统漏风率 除雾器除雾效率脱硫塔等主体设备使用寿命3、物料衡算95%200mg/Nrm330 %60r1500Pa187kW h9t/h0.2t/h280Kg/h85dB(A

10、)(距离设备外1m，9598%30年在标准状态下、单位时间内烟气中含有二氧化硫质量为MSQ6.5 1051000mg/h6.5 108mg/h 650kg/h对应的NH的质量为650kg/h，工艺水的质量为650kg/h。综合以上计算结果，本部分给出的是一些近似的简化物料平衡计算方法，物料点涵盖了一些主流程。（1）吸收塔出口烟气量G2273G2650,000 4.45 105Nm3/h273 126（2）氨气的量MNH3MSC2650kg /h（3）工艺水的量MH2CMSC2650kg / h（4）氧化空气量假设空气通过氧化风机进入喷淋塔后，当中的氧气完全用于氧化亚硫酸铵， 即最终这部分空气仅

11、仅剩下氮气、惰性气体组分和水汽。理论上氧化1mol亚硫酸铵需要0.5mol的氧气。其数值为 MQ0.25MSO20.25650kg / h162.5kg/hn空气5M?5 162.5kmol/h 28kom/h29而换算为压缩空气的流量为M空气（5）吸收塔的硫酸铵产量（干态）M(NH4)2SO4.5MSO20.5 650kg / h325kg/h4、热量衡算从锅炉来的热烟气经增压风机增压后进入烟气换热器（GGH）降温侧，经GGH冷却后，烟气进入吸收塔（烟气温度为100C），向上流动穿过喷淋层， 在此烟气被冷却到饱和温度，烟气中的SO2被石灰石浆液吸收。除去SO2及其 它污染物的烟气经GGH加热

12、至60C以上，通过烟囱排放。设置一套密封系统保 证GGH漏风率小于1%。GGH是利用热烟气所带的热量加热吸收塔出来的冷的净烟气。在设计条件 下且没有补充热源时，GGH可将净烟气的温度提高到60C以上。在热烟气的进口与GGH相连的烟道出口安置一套可伸缩的清洗设备，用来 进行常规吹灰和在线水冲洗。清洗装置都有单独的、可伸缩的矛状管和带有单独 的辅助蒸汽和水喷嘴的驱动机械。GGH配一台在线的冲洗水泵， 该泵为在线清 洗提供高压冲洗水。 自动吹灰系统可保证GGH的受热面不受堵塞，保持净烟气 的出口温度。当GGH停机后，换热元件可用一低压水清洗装置进行清洗。此低压水清洗 装置每年使用两次。每台GGH上的

13、两个固定的水冲洗装置用来进行离线冲洗。每一个固定的水清洗装置配有带喷嘴的直管， 从有一定间隔的喷嘴中均匀地向换 热面喷冲洗水。烟道上设有挡板系统，以便于FGD系统正常运行和事故时旁路运行。FGD装置的挡板系统包括一台FGD进口原烟气挡板，一台FGD出口净烟气挡板和一 台旁路烟气挡板，挡板为双百叶式。在正常运行时，FGD进出口挡板开启，旁路挡板关闭。在故障情况下，开启烟气旁路挡板门，关闭FGD进出口挡板，烟气通过旁路烟道绕过FGD系统直接排到烟囱。所有挡板都配有密封系统，以保 证“零”泄露。密封空气设两台100%容量的密封空气风机（一台备用）和二级 电加热器，加热温度不低于70 C。对于换热器，

14、进入换热器的烟气分成两种，包括要进入脱硫塔（喷淋塔）的 原烟气（温度为126C）和经过喷淋塔石灰石浆液淋洗后的净化烟道气（出口温 度50C），两股流体在换热器内传热。原烟气的热流量57Qi=mijCpitjiviCpiti=6.5 10 0.975 （126 100）kJ /h 1.65 10 kJ/h净化烟气的热流量QoP000 0CP0t06.5 1050.975 (60 50)kJ/h6.34 106kJ/h平均传热温差tm.t?In t2(126 100) (60 50)1674C,126 100 In60 50而换热器的传热效率一般都大于该数值，因此传热效率满足设计要求考虑换热器的热

15、量损失，则换热器的传热效率为Q0100%6.34 1061.65 107100%38.4%四、设备选型1、脱硫塔脱硫塔是氨法脱硫的核心设备，脱硫塔集气液传质、化学吸收、氧化、结晶 等多种化工单元功能于一体，具有较高操作弹性和较高的脱硫脱硝功能,塔内流速：v3m/ s文丘里塔压力损失:g 9.8m/s2脱硫塔总压力损失：1+15+4=20mmH2O 新增加烟道阻力损失：20mmH2O（估）总压力损失（阻力损失）：+=28+20+20=68mmH2O，即686.8Ra氮氧化物脱除率在45%,二氧化硫的脱除率可达95%以上。273标态：Q0273 126273 62650,000273 126Qi6

16、50,000 4.45 105Nm3/h5.46 105Nm3/hQ1vs v55.4610 /36004.01m3.14 32S 18.85m2方形L B 5 4m2.83H=16mL 液气比 1rg0.85kg/m3气体比重60 C值)Vt25m/ sp (0.25 0.8L)rg2Vt(0.25 0.8 1) 0.852522g2 9.827.29mmH2O28mmH2O脱硫塔压力损失：w2m/sL m脱硫塔R(0.25 0.824) 0.85 22 9.80.6mmH2O 1mmH2O烟气分配板R215mmH2O(估)排烟囱R24mmH2O(估)2、循环泵和氧化风机脱硫塔一级、二级循环

17、泵为离心泵，泵的壳体采全金属，叶轮和入口轴套采 用双向钢相当材料。每个塔共配置3台一级循环泵，每台泵可将硫铵溶液以足够 的压力送到塔内的吸收段。每个塔设置2台二级循环泵，一运一备，正常情况下将塔内的硫铵溶液泵入 塔内浓缩段的喷淋层。液气比L/G= 4（循环液量与烟气量的比值，单位：升/标准立方米） 烟气 中水气含量设为8%，则循环水泵流量： 循环水泵电耗量:总电耗量 2 76152KW集水池中PH值控制在5.8-6.2范围内燃煤：18t/h取煤的平均含硫量0.9%9%18 103 106冬 1296mg/m3250,00032锅炉出口 SO2浓度 180mg/m3计算条件：烟气量：33250,

18、000m /h(166058Nm / h)温度:138C-Q HG31000(1/m )4 203,777.29 (1 0.08)10003749.878m /h取每台循环泵流量Q750m3/h扬程H30mH2O2台一用一备NQ HO635230 0.16356080%1.291.97KW选用90KW电机实际消耗功率95 0.8 76KW锅炉入口 SO2浓度31300mg / m灰尘：180 mg/m3出口50mg/ Nm3(72.3%)SO2：1300mg/m3出口195mg/Nm3(85%)SO2去除量 250,000 (1300 195) 106276.25kg/hr灰尘去除量 250,000 (180 50) 10632.5kg/hr3、 旋流器共设置3套旋流器。旋流器的材料选用PU或KM材料，内表面光滑。旋流器 的总容量按设计煤种下4台炉BMC工况和硫回收工段尾气脱硫产生的硫铵浆液 量的100%选择。每个旋流器的处理量为80m3/h,共5个旋流子(备用1个)。4、 离心机共配置3台可连续也可断续运行的离心脱水机