氨法脫硫在燃煤鍋爐排煙脫硫凈化中的應(yīng)用
摘要：簡(jiǎn)要介紹了燃煤鍋爐排放二氧化硫的現(xiàn)狀及其對(duì)大氣環(huán)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(xì)闡述了氨法脫硫工藝原理、性能,并通過(guò)具體實(shí)例對(duì)工藝的效果進(jìn)行了評(píng)價(jià).
關(guān)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(huì)影響大氣環(huán)境質(zhì)量,我國(guó)是世界上唯一以煤為主要能源的國(guó)家,每年燃煤排放的SO2 約占總排放量的85%以上. 1997年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局制定的《酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案》,決定分階段實(shí)施我國(guó)酸雨和二氧化硫的控制目標(biāo),重點(diǎn)是解決燃煤鍋爐排放SO2 的問(wèn)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(lái)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(yīng)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(shí),于煙氣中的SO2 發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸銨,亞硫酸銨進(jìn)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(yīng)生成亞硫酸氫銨,通過(guò)亞硫酸氫銨與亞硫酸銨不斷的循環(huán),以及連續(xù)補(bǔ)入系統(tǒng)中的氨水, 不斷吸收煙氣中的SO2. 化學(xué)反應(yīng)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?yàn)椴环(wěn)定的四價(jià)硫,在一定條件下會(huì)重新分解成SO2 氣體逸出,要穩(wěn)定脫隊(duì)煙氣中的SO2 ,需要將不穩(wěn)定的四價(jià)硫轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的六價(jià)硫. 控制一定的反應(yīng)條件,亞硫酸銨結(jié)合煙氣中的氧就會(huì)轉(zhuǎn)變成硫酸銨,不穩(wěn)定的四價(jià)轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的六價(jià)硫. 具體反應(yīng)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(guò)脫硫塔內(nèi)特有的裝置所形成的水膜吸附煙氣中的顆粒,并通過(guò)噴淋系統(tǒng)對(duì)煙氣的洗滌,進(jìn)一步脫除煙氣中的顆粒物.
2 工藝簡(jiǎn)介
AOP深度氧化法脫硫,對(duì)反應(yīng)溫度有一定的要求,只有將吸收反應(yīng)區(qū)的溫度控制在一定范圍內(nèi),才能高效的脫除煙氣中的SO2 ;但是如果煙氣溫度過(guò)低,又會(huì)造成煙氣帶水導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)振動(dòng)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(tǒng),即在煙氣進(jìn)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(shí)吸收的煙氣余熱對(duì)其加熱升溫,達(dá)到排放對(duì)溫度的要求. 具體工藝流程如下:
(1)鍋爐尾部排出的高溫?zé)煔?約130～160℃) ,先經(jīng)降溫?fù)Q熱器降溫后,由文丘里煙道進(jìn)入麻石水膜除塵塔,除去煙氣中的飛灰等顆粒物,然后進(jìn)入脫硫塔下部. (2)氨站的液氨經(jīng)蒸發(fā)器、緩沖罐進(jìn)入氨水發(fā)生器,溶解于水中形成氨水后注入脫硫塔的混合液倉(cāng)內(nèi). (3)注入脫硫塔的氨水與塔內(nèi)原有的漿液混合后,經(jīng)泵輸送到塔上部特有的裝置. (4)混合液經(jīng)該裝置形成水膜和細(xì)小的水柱,在下落的過(guò)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(xù)上升經(jīng)除霧器脫水,升溫?fù)Q熱器加熱升溫后經(jīng)引風(fēng)機(jī)排入煙筒.
脫硫塔內(nèi)的漿液循環(huán)利用,當(dāng)漿液中硫酸銨達(dá)到一定濃度時(shí),排放到造粒系統(tǒng),在造粒系統(tǒng)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(tǒng),充分利用了鍋爐尾部排出高溫?zé)煔獾挠酂?具有明顯的節(jié)能效果,同時(shí)有效防治了煙道和引風(fēng)機(jī)的腐蝕、振動(dòng).
3. 2 無(wú)結(jié)垢堵塞現(xiàn)象
與石灰石- 石灰一石膏法脫硫相比,克服了系統(tǒng)內(nèi)形成鈣垢堵塞管道系統(tǒng)的現(xiàn)象,降低了故障停機(jī)率和系統(tǒng)維護(hù)維修費(fèi)用.
3. 3 副產(chǎn)品回收
脫硫形成的副產(chǎn)物——硫酸銨溶液,經(jīng)過(guò)濾、濃縮、分離結(jié)晶、干燥,可制成化肥,既創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益,也實(shí)現(xiàn)了廢棄物的回收利用,節(jié)約了資源.
3. 4 無(wú)再污染
與石灰石- 石灰一石膏法脫硫相比,避免了因儲(chǔ)存、使用石灰粉帶來(lái)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(yīng)用了該工藝,取得了較好的脫硫效果,下面是某供熱廠應(yīng)用深度氧化 (AOP)法煙氣脫硫工藝前后的數(shù)據(jù)對(duì)比.
該供熱廠有5臺(tái)型號(hào)為SHL35 - 1. 57AⅡ型燃煤蒸汽鍋爐,每臺(tái)爐配有文丘里一麻石水膜除塵裝置,燃用低硫優(yōu)質(zhì)混煤(煤中含硫一般低于0. 5) ,單臺(tái)爐煙氣流量≤5萬(wàn)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(jìn)口煙溫120～160℃. 該供熱廠于兩年前進(jìn)行了AOP脫硫工藝改造,改造前后數(shù)據(jù)對(duì)比如下.
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從以上數(shù)據(jù)看,深度氧化(AOP)法脫硫工藝的脫硫除塵效果明顯,且運(yùn)行穩(wěn)定.
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