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,越有利于吸收。氨的碱性强于钙基(石灰石,石灰)。从吸收物理机理上分析,钙基吸收剂吸收SO2是气-固反应,反应速度较慢,而且反应不完全,吸收剂利用率低;为此需要将其磨细、雾化、循环等过程以提高吸收剂的利用率,但将使整个系统能耗增加。而氨吸收SO2是气-液反应或气-气反应,反应速率快,反应完全,吸收剂利用率高,脱硫效率也高。仅就吸收过程而言,与钙基吸收设备相比,氨吸收设备体积较小,能耗也低。虽然脱硫塔内循环液为硫酸铵饱和溶液,但由于硫酸铵极易溶于水,并且有硫酸铵晶种的存在,实践中未出现结垢、堵塞的问题。 2.7副产品硫酸氨价值高,经济效益好
氨法烟气脱硫的副产品是硫酸铵,正是中国广大耕地所需要的含氮含硫的肥料。它可以单独使用,也可以和其他营养元素一起做复合肥料,有着广阔的市场需求。不象钙基脱硫副产品石膏或亚硫酸钙,或因其市场饱和,或因其无法使用,抛弃后还占用宝贵的土地资源,形成“石头搬家”现象。一吨氨可以生产四吨96%以上的硫酸铵化肥,按目前我们调研的行情,三吨硫酸铵化肥价值就可抵消一吨氨的费用,还能剩下一吨硫酸铵成为盈余。如果进一步用硫酸铵同氯化钾反应得到硫酸钾和氯化铵,产品附加值还会有显著提高。 2.8环境效益好
无废水、废渣和废气排放
工艺过程中为了保持吸收液里的氯离子浓度低于20g/l,以减少溶液对设备部件的腐蚀,需要不断的将含有氯化铵(NH4Cl)溶液排向副产品干燥器里使其蒸发,得到的固体氯化铵也是肥料,但其量是很小的,混在硫酸铵里不会对其质量产生影响。另外,还有很少量的飞灰出现在旋流器的溢流里,为了保证副产品硫酸铵的质量,往往需要不间断的用压滤机清除。这部分量是很小的,而且是烟气中原有的。
避免钙基脱硫为获取吸收剂而开山凿石,用煤将其烧制成石灰;在石
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灰烧制过程中,放出大量的二氧化碳(CO2),既破坏环境又污染了空气。
氨法烟气脱硫是一种综合利用和资源回收的方法。中国硫资源并不丰富,每年要从国外进口200-300万吨硫磺,耗资十多亿元人民币。但中国每年从烟气排走的硫就约有1000万吨之多,而中国广大耕地却有30%因缺少硫元素而影响着粮食的增产。使用氨法烟气脱硫既是综合利用又回收了硫资源,轻松地解决了上述这个矛盾。 2.9适合中国的国情
中国是发展中国家,是人口众多的农业大国。氨的资源丰富,每年氨的产量达3600多万吨,世界第一。有400多个生产氨的化肥厂,产地遍及全国各地,中国耕地经调查大面积缺硫(在土壤里硫含量<6×10-10即为缺硫),联合国粮油组织已确定除了氮(N)、磷(P)、钾(K)外,硫(S)是植物第四营养元素,它能显著使农作物和蔬果增产。在欧美硫和氮、磷、钾一样卖钱,它的需求量和磷一样多。我们用氨法进行燃煤烟气脱硫得到副产品硫酸铵肥料,氨是从肥料中来,又回到肥料中去,不影响氨的平衡使用。中国本身就有广阔的市场,据农业权威部门介绍,中国每年需要硫酸铵化肥约400万吨,目前每年只生产60万吨,需求平衡相差甚远。所以说,氨法烟气脱硫完全适合中国能源、农业的发展和环境综合治理的国情。
4本工艺技术特点
本项工程采用氨-硫酸铵浓缩结晶脱硫工艺,其工艺具有以下独特的技术特点和优势: 4.1独特的节能性:
通过脱硫塔结构的特殊设计,使得烟气与脱硫吸收液接触非常充分,可以在保证脱硫效率的前提下大大降低脱硫系统的液/气比:本方案中实际控制液/气比为0.14%左右,而实际脱硫效率可以达到98%以上;而其他技术为了提高烟气的吸收效率,往往将液/气比提高到5倍以上,造成出口烟气温度过多的损失和烟气中含水量的增加。从而大大降低了脱硫吸收系统
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循环泵的运行功率,并有利于控制烟气出口温度的提高。 4.2亚硫酸铵氧化率高,硫酸铵产品回收率高且品质纯
本工艺技术采用喷射气液混合器吸收氧化技术,亚硫酸铵氧化成硫酸铵的氧化率近乎可以达到100%,可以达到后级回收的硫酸铵产品中几乎不含有亚硫酸铵成分,使得回收的硫酸铵产品回收率高而且品质纯正。 4.3烟气脱硫系统阻力较小,运行成本低
常规氨法脱硫技术为了提高系统的SO2吸收效率,往往采用筛板塔,但会造成脱硫塔阻力较大(一般高于2000Pa),而且可能会造成内部堵塞现象,增加运行动力和维护成本;本工艺技术采用我公司自己开发“文—塔—复喷”三级脱硫工艺,设备系统阻力小于1500 Pa,脱硫效率远大于一般两级空塔脱硫效率,且系统阻力与两塔结构的阻力相当。 4.4占地面积小,节能效果好
本工艺技术节省了常规的硫酸铵溶液浓缩结晶的三效蒸发器,烟气脱硫与硫酸铵提浓在两个塔内完成,节省了占地面积,投资、运行成本、可靠性及占地面积都优于常规的氨回收法脱硫工艺,仅节约蒸汽一项对本项目每年可节约相当一部分运行成本。 4.5烟气脱硫及硫酸铵回收效率高
采用“文—塔—复喷”三级洗涤吸收工艺,这大大增加了气液的接触面积,同时液相浓度和pH更好控制减小了气态氨及亚硫酸铵的逃逸;脱硫塔上部出口设置两级高效除雾层(拆流板式),除去烟气中的雾滴、泡沫及进一步捕集随烟气逃逸的亚硫酸铵;通过以上措施,烟气脱硫效率及硫酸铵回收率得以大提高。
5脱硫及硫酸铵回收工艺系统描述
从锅炉来的烟气经静电除尘器除尘、引风机加压之后,进入大型文丘里洗涤器增湿提浓,气液进入塔中下部得以分离,降温后的烟气再经洗涤塔洗涤吸收二氧化硫后从顶部进入复喷吸收器进一步吸收二氧化硫同时回
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收洗涤塔逃逸的亚硫酸铵和游离氨,确保二氧化硫吸收和氨的利用(SO2吸收率达到98.5%以上,氨的利用率98.5%以上)气液在塔内靠惯性和重力分离,气体再经两层除沫,烟气经电厂烟囱排放。
文丘里和洗涤吸收塔内循环液为接近饱和的亚硫酸铵溶液,复喷塔内循环液为浓度较低的亚硫酸铵溶液,蒸发带走的水分和随亚硫酸铵溶液移出的水分通过复喷塔底部循环液补充,复喷塔移出的水分加水补充。吸收剂液氨加在洗涤塔底部循环液中。
亚硫酸铵溶液被移入氧化槽通过喷射吸收器用空气中的氧氧化成硫酸铵溶液,硫酸铵溶液经泵输送到复合肥车间与浓缩发酵液一起喷浆造粒。 5.1文丘里、洗涤塔、复喷塔选材 1)设计原则
文丘里及洗涤塔要求耐温130度以上复喷塔100度以上,设备内所有部件能够承受最大入口气流和液体的冲刷,高温烟气不会对任何系统和设备造成损害。
本工艺技术设备材料采用特种玻璃钢,具有耐磨耐腐蚀且抗老化的特点; 5.1.1脱硫设备工艺结构设计
设备从内向外由内表面层、次内层、强度层、外表面层四层组成。如下所示:
A B C D A:内表面层 B:次内层 C:加强层 D:外表面层 A、内表面层
为耐腐蚀层,由一层树脂胶衣和表面毡组成,采用内衬树脂,树脂含
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