烟气脱硫(氨法)

氨法烟气脱硫技术简介动力系何方

内容提要1脱硫技术总体介绍2湿式氨法烟气脱硫化学机理3湿式氨法烟气脱硫系统和设备4氨法脱硫存在的主要问题第一节脱硫技术总体介绍燃烧前脱硫洗选煤煤炭转化（气化、液化）水煤浆燃烧中脱硫循环流化床燃烧脱硫炉内喷钙燃烧后脱硫干法烟气脱硫半干法烟气脱硫湿法烟气脱硫FGD湿法烟气脱硫（WFGD)一、湿法烟气脱硫的概念和特点什么是湿法烟气脱硫？利用液体吸收剂或吸收剂浆液对烟气进行洗涤，以除去烟气中二氧化硫及其它杂质一、湿法烟气脱硫的种类和特点湿法烟气脱硫的特点位于电厂整个系统末端；脱硫反应在湿态下进行；脱硫剂和脱硫产物均为湿态；脱硫后的净烟气温度低于露点；脱硫后的烟气需加热（或设备防腐）；脱硫技术成熟、效率高；二、烟气脱硫对吸收剂的要求吸收能力高（化学活性好）化学稳定性好使用安全性好（无毒，不易燃烧，腐蚀性小）来源广泛，容易得到，价格便宜便于处理及操作，不易产生二次污染。

三、湿法烟气脱硫用吸收剂的种类钙基吸收剂石灰石-石膏法烟气脱硫钠基吸收剂双碱法烟气脱硫镁基吸收剂氧化镁烟气脱硫氨基吸收剂氨法烟气脱硫海水吸收剂海水法烟气脱硫我国各种脱硫技术的市场份额石灰石-石膏烟气脱硫工艺流程四、氨法脱硫的发展史70年代，日本与意大利等国开始研制氨法脱硫工艺90年代后，氨法脱硫工艺渐渐得到了应用美国：GE公司等德国：KruppKoppers公司等；日本：NKK（钢管公司）、IHI、千代田、住友、三菱；全世界目前使用氨法脱硫的机组约10000MW左右五、氨法脱硫技术的种类电子束氨法（EBA法）与脉冲电晕氨法（PPCP法）简易氨法脱硫（氨-亚硫胺法）氨回收法（氨-硫胺肥法）氨-酸解法1、电子束氨法脱硫简称EAP技术，是利用电子加速器产生的高能电子束辐照烟气，将烟气中的SO2、NOX等氧化并与氨反应生成硫化铵、硝酸铵2、简易氨法脱硫（氨-亚硫胺法）脱硫塔含硫烟气吸收剂NH3净烟气亚硫酸铵+亚硫酸氢铵抛弃3、氨回收法（氨-硫胺肥法）脱硫塔含硫烟气吸收剂NH3净烟气亚硫酸铵+亚硫酸氢铵抛弃氧化空气硫酸铵（胺肥）回收4、氨-酸解法脱硫塔含硫烟气吸收剂NH3净烟气亚硫酸铵+亚硫酸氢铵硫酸、硝酸、磷酸铵盐SO2用于制造硫酸用于制造胺肥第二节氨-硫胺肥法脱硫原理第一步：用液氨或氨水对SO2吸收脱硫中间产物第二节湿式氨法脱硫原理第二步：对中间产物进行氧化（氨-硫胺肥法）第三步：对脱硫副产品进行后续处理脱硫副产品第二节湿式氨法脱硫原理SO2吸收亚硫胺亚硫氢胺氧化硫胺副产品的处理结晶脱水干燥二、氨-硫胺肥法的原理第三节氨-肥法脱硫的系统和设备烟囱换热器FGD吸收塔氨储存系统硫酸铵干燥和脱水系统压缩/粒化处理系统工艺水系统第三节氨-肥法脱硫的系统和设备烟气系统；SO2吸收系统（吸收塔）；吸收剂储运系统（氨站）；硫酸铵脱水及干燥系统；压缩/粒化处理系统；工艺水系统；压缩空气系统；电气及控制系统一、烟气系统烟气系统的作用将锅炉的原烟气降温并送入脱硫塔将净烟气加热并引入烟囱将原烟气旁路烟气系统的组成原烟气通道净烟气通道增压风机烟气挡板换热器一、烟气系统一、烟气系统烟气系统的组成原烟气通道净烟气通道增压风机烟气挡板换热器一、吸收系统吸收系统中主要设备二、吸收系统吸收系统的任务利用吸收剂对烟气中SO2进行吸收对脱硫中间产物（亚硫胺）进行氧化将脱硫副产品引出脱硫塔二、吸收系统吸收系统的组成吸收塔（或包括预洗涤塔）氧化风机和搅拌器循环浆液泵1、上海申川环保的脱硫塔1）逆流塔1、上海申川环保的脱硫塔2）第三代脱硫塔1、上海申川环保的脱硫塔顺流塔逆流塔与顺流塔的对比1、上海申川环保的脱硫塔2、江苏和亿昌环保公司的脱硫塔2、江苏和亿昌环保公司的脱硫塔换热器预洗涤塔液氨原烟气160℃原烟气100℃80℃净烟气50℃净烟气80℃硫胺浆液脱硫塔被加热浓缩的硫胺浆液吸收和氧化氧化风蒸发浓缩其它带有副塔的系统3、美国MET公司氨法脱硫工艺二、吸收系统主设备——吸收塔底部氧化槽脱硫反应区喷淋层除雾层1）填料塔特点：对于液体负荷的变化特别敏感填料塔因涉及液体均布问题而使结构复杂化填料塔直径可以很小2）喷淋塔特点：布置喷头3-4层，层间隔1.6m，有效工作区高度约5m；L/G为10-15；浆液以细液滴形式存在，平均粒径2.5mm供液泵压头较高，约为20-25m。烟气阻力较小，只有1000Pa上下；能耗约为电厂发电量的1.2-1.4%2）喷淋塔特点（续）烟气流速为3m/s喷嘴出口流速约10m/s液滴在塔内的滞留时间1~10s在所有脱硫吸收塔中占绝对优势，为主流塔形，有长期运行的业绩A）氧化槽存储循环吸收液将脱硫产物氧化

氧化风机搅拌器氧枪型式喷管型式吸收塔氧化方式的比较2、喷淋层将石灰石浆液雾化为小液滴由浆液管道和喷嘴组成设计要求有3-6层(层间距约2M)有一定的覆盖率循环降压泵压头10~20m，喷嘴出口10m/s雾滴直径合适材料多用碳化硅喷嘴、陶瓷喷嘴等塔内喷淋层的布置日本中部电力碧南发电厂4号吸收塔(1000MW)喷嘴喷嘴工作实例喷淋层喷嘴涡旋流型喷嘴及其射流3、除雾层作用降低出口烟气的含水率（直径大于17μm的液滴分离率为99.9%）需要设清洗装置(间断运行)根据液位高度及除雾层压差确定清洗周期结构和工作原理由许多薄波纹板组成靠水膜力及惯性原理进行分离除雾器原理除雾器层喷淋塔工作过程三、硫胺的脱水和干燥系统硫酸铵：简称硫铵（NH4）2SO4，分子量132.14性质：白色斜方晶系结晶，易溶于水，含有杂质显浅色或暗褐等颜色潮湿的硫铵对钢铁和水均有腐蚀。分解温度为280℃，放出氨气温度变化对溶解度影响不大用途：农业上作为氮肥医药/纺织/啤酒酿造。三、硫胺的脱水和干燥系统三、硫胺的脱水和干燥系统泵缓冲箱蒸发器干燥机泵蒸汽浓度10%35%旋流器溢流底流含水3%FGD塔水力旋流器原理四、压紧和成粒系统副产品——硫酸铵五、供氨系统氨法脱硫装置的氨源液氨、碳酸氢铵和氨水等。氨源选择考虑经济因素北方地区液氨资源充沛，液氨价格相对较低，氨法脱硫选择液氨作氨源或许可以；南方液氨价格高，以农用碳酸氢铵作氨源则较经济。液氨的性质无水氨（AnhydrousAmmonia），又名液氨，为GB12268-90规定的危险品.无色具有强烈的刺激性和腐蚀性；比空气轻，极易溶与水，氨的分子量为17.032；沸点为-33.3℃（1个大气压下），氨在常态下呈气体自燃点651℃;熔点-77.7℃;氨逸散后的特性：液态氨变气态氨时会形成氨云，另外液氨泄入空气时，会形成液体氨滴，所以当氨气泄漏时，氨气并不自然的往空中扩散，而会在地面滞留。氨的的警告特性：浓度为5ppm时，有强烈的刺激气味；浓度为20-25ppm时，眼睛和喉有刺激感爆炸极限:在空气中浓度为15.5%-28.0%(室温），遇明火会发生爆炸-33.3℃时蒸汽压力为1个大气压,4℃时为4个大气压,40℃时为16个大气压.危险提示！

液氨受热时，压力急剧升高，可能导致容器发生爆炸！所以要考虑一定的储存系数；

氨法脱硫工艺过程演示带有环保装置的锅炉系统整体布置氨六、其他系统公用系统工艺水系统压缩空气系统事故浆液系统电气及控制系统第四节：脱硫系统运行中的问题脱硫装置的腐蚀氨损——气溶胶问题亚硫酸铵氧化困难硫铵结晶存在的问题粉尘、氯离子的聚集问题一、脱硫装置腐蚀原因及腐蚀种类原因：SO2的腐蚀亚硫酸和硫酸产生的腐蚀氯离子的腐蚀湍流流体产生的冲刷腐蚀一、脱硫装置腐蚀原因及腐蚀种类腐蚀的种类点腐蚀（表面氧化膜不均匀处）缝隙腐蚀（螺栓、垫片、法兰处）晶间腐蚀（焊缝处）应力腐蚀（拉伸应力+腐蚀）疲劳腐蚀（交变应力+腐蚀）电化学腐蚀（两种不同金属材料结合处）吸收塔内壁的腐蚀循环浆液泵叶片腐蚀脱硫装置防腐措施介绍脱硫装置防腐措施采用耐腐蚀材料制造脱硫装置采用基体+非金属材料衬里（一）采用耐腐蚀材料奥氏体不锈钢316不锈钢317不锈钢碳钢和高合金钢复合钢板镍基合金整体玻璃钢不锈钢管道和阀门不锈钢搅拌器叶片不锈钢的特点为一些超低碳或低碳的奥氏体不锈钢可以耐氧化性介质和还原性介质腐蚀抗孔腐蚀和晶间腐蚀能力强在烟道和吸收塔中多采用含镍合金含镍合金的特点合金含量低于不锈钢,价格便宜机械强度优于不锈钢点腐蚀和缝隙腐蚀较严重玻璃钢做的浆液输送管道玻璃钢特点以合成树脂为粘合剂,以玻璃纤维制品为增强材料制作而成质轻,比强度高,工艺简单,化学稳定性好可做管道,阀门,发兰等（二）采用非金属衬里橡胶内衬玻璃鳞片树脂衬里其它防腐内衬（二）采用非金属衬里橡胶衬里与钢铁结合力强,衬层致密,抗渗透好;有一定的弹性抗机械冲击性能好抗磨性能好对温度较敏感,高温下容易老化失效衬胶浆液循环泵衬胶浆液循环泵（二）采用非金属衬里玻璃鳞片树脂衬里属于树脂涂层将一定直径和一定厚度的玻璃鳞片与树脂混合制成涂料,用涂抹或喷图方式覆于金属表面抗腐蚀抗高温抗渗透耐高温玻璃鳞片树脂防腐蚀原理吸收塔内的鳞片衬里吸收塔内防腐蚀涂层烟囱内衬防腐砖用于烟道的耐腐蚀砖二、氨损-气溶胶问题产生氨损的原因氨的挥发性除雾器夹带损失亚硫胺与亚硫氢胺的挥发性氨损的后果——气溶胶逃逸的氨气与SO2形成白色的亚硫酸氨雾污染环境、腐蚀设备三、氧化困难NH4+对氧化过程有阻尼作用应对措施选择合适的氧化方式（自然氧化、强制氧化、催化氧化等）控制合适的浆液浓度四、硫胺的结晶问题特点硫胺在水中的溶解度较大溶解度随温度变化不大通常采用的促进结晶措施采用本炉烟气加热蒸发采用外来蒸汽加热蒸发五、氯离子、粉尘聚集问题问题描述烟气中含有粉尘及氯离子随着脱硫系统循环运行，其浓度逐渐增加对设备造成强烈腐蚀措施采用预洗涤，吸收烟气中杂质定期将系统中的溶液排出第六节脱硫系统主要运行参数脱硫效率吸收塔浆液PH值吸收塔液位吸收塔浆液密度除雾器差压增压风机入口压力脱硫系统运行与锅炉运行的相互影响相关机组介绍：锅炉除尘器GGHFGD烟囱增压风机引风机136.8°101°C50°C80°C相关机组介绍：FGD运行过程中，原烟道挡板、净烟道挡板开启，旁路挡板关闭；当FGD系统或锅炉发生事故时，对应炉旁路挡板完全开启，原烟道挡板、净烟气挡板关闭，烟气通过旁路挡板进入烟囱排至大气FGD系统设有一套密封空气系统。包括2台密封风机（1用1备）密封空气压力至少比烟气压力高200－500Pa。GGH传热面垢吹灰器可通过压缩空气或高压水进行定时清洗相关机组介绍：FGD启动时，旁路挡板处于全开状态，增压风机启动后，旁路挡板手动逐渐关闭，直至全关，锅炉烟气由旁路切换至主路运行；FGD停运时，将旁路挡板开启，直至全开，增压风机停止运行，锅炉烟气由主路切换至旁路运行一、脱硫系统启停时对锅炉的影响序号试验项目试验结果1FGD启动对炉膛负压的影响炉膛负压由负变正，ΔP=70Pa2FGD正常停运对炉膛负压的影响炉膛负压变大，ΔP=70Pa3FGD事故停运对炉膛负压的影响炉膛负压迅速变大，后逐渐稳定，ΔP=80Pa一、脱硫系统启停时对锅炉的影响FGD系统启动时，锅炉炉膛负压将变小；FGD系统正常停运时，锅炉炉膛负压变大。FGD保护动作时，即锅炉烟气由FGD系统主路快速切换至旁路运行对锅炉炉膛负压的影响相对明显一些。一、脱硫系统启停时对锅炉的影响运行中应避免操作不当导致锅炉负压波动过大FGD系统启动时，开增压风机入口导叶与关旁路挡板的操作应同时配合进行系统停运时，关闭增压风机导叶与开旁路应配合进行系统保护动作、快速切除时，